全球多年冻土区土壤中储存着大量氮素(85-97 Pg N；1 Pg = 10亿吨)，其动态变化会显著影响植物生长、有机质分解和温室气体排放等生态过程。特别是，快速的气候变暖可能会打破冻土生态系统氮输入与输出过程之间的平衡，导致土壤氮库发生显著变化，进而影响生态系统碳循环与气候变暖之间的反馈效应。然而，目前学术界对气候变暖情景下多年冻土区土壤氮动态的认识十分有限，尤其缺乏长时间尺度上土壤氮库连续变化的观测证据。

    杨元合组依托在青藏高原建立的长期增温控制实验平台，结合同位素示踪、室内培养实验、DNDC模型和数据整合分析等多种手段，揭示了多年冻土区土壤氮库对增温的响应规律及其驱动机制。首先，连续10年(2014—2023)的观测结果显示，和对照相比，增温前期土壤氮库并未发生显著变化，但从第8年开始增温小区表层土壤氮库显著降低，平均降幅为7.7%。其次，通过对氮输入、氮转化和氮输出等28个氮循环参数的系统测定，发现表层土壤氮库的下降归因于多年生植物氮吸收量的增加、土壤无机氮淋溶损失以及含氮气体排放的上升。进一步地，基于DNDC模型的模拟结果显示，未来气候变化情景下研究区土壤氮库将呈现逐渐降低的趋势。最后，基于全球多年冻土区的数据整合分析证实了上述观测与模拟结果，意味着多年冻土区土壤氮库对气候变暖的响应比以往认为的更为敏感。该项研究促进了学术界对多年冻土区土壤氮库变化机制的认识，为模型准确预估冻土碳–气候反馈关系提供了关键实验证据。

    该研究成果于9月2日在线发表于国际学术期刊Nature Geoscience，杂志同期配发研究简介(Research Beriefing)，肯定了该项研究的科学意义和创新性。植物所博士研究生魏斌为论文第一作者，杨元合研究员为通讯作者。德国汉堡大学Carolina Voigt博士、东芬兰大学寇丹博士、美国康奈尔大学Yiqi Luo教授、西班牙巴塞罗那自治大学Josep Peñuelas教授等参与了上述研究。该研究得到国家自然科学基金和国家重点研发计划等项目的资助。

文章链接：

https://www.nature.com/articles/s41561-025-01786-1

青藏高原多年冻土区土壤氮库对长期增温的响应及其机制