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图.大气二氧化碳浓度升高对土壤碳氮过程及温室气体收支影响的框架图
在国家自然科学基金项目（项目编号：41225003，41771268，41771323）等资助下，南京农业大学江苏省低碳农业与温室气体减排重点实验室刘树伟博士、邹建文教授团队与中国科学院地理科学与资源研究所牛书丽研究员合作，在陆地生态系统对大气二氧化碳浓度升高的反馈研究领域取得重要进展。研究结果以“Climatic Role of Terrestrial Ecosystem under Elevated CO2: a Bottom-up Greenhouse Gases Budget”（大气二氧化碳浓度升高背景下陆地生态系统对气候的作用：自下而上的温室气体收支）为题，于2018年5月7日在Ecology Letters（《生态学快报》）上发表。论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/ doi/abs/10.1111/ele.13078。
大气二氧化碳、甲烷和氧化亚氮等温室气体浓度升高是全球变化的主要驱动因子，其中二氧化碳贡献最大。陆地生态系统能固定大气中二氧化碳，形成巨大的碳库，同时陆地生态系统又能释放大量甲烷和氧化亚氮等温室气体，是大气温室气体的重要排放源。在大气二氧化碳浓度升高背景下，陆地生态系统植物光合作用增强，光合产物积累增加，提高植被和土壤碳储量，形成固碳效应。同时，大气二氧化碳浓度升高会改变土壤物理、化学及生物学特性，促进陆地生态系统甲烷和氧化亚氮等温室气体排放，从而可能抵消大气二氧化碳浓度升高导致的陆地生态系统固碳效应，进一步加剧温室效应。因此，揭示大气二氧化碳浓度升高背景下陆地生态系统固碳与温室气体排放量之间的收支状况一直是陆地表层碳氮过程与全球气候变化研究领域的科学难题。
刘树伟等通过对全球1655组观测数据的集成分析，明确了陆地生态系统碳氮过程对大气二氧化碳浓度升高的响应强度。发现大气二氧化碳浓度升高导致陆地生态系统温室气体甲烷和氧化亚氮的年排放量增加了27.6亿吨二氧化碳当量，超过了土壤有机碳库增量（24.2亿吨二氧化碳当量），相当于每年陆地生态系统植被和土壤固碳总增量（39.9亿吨二氧化碳当量）的69%。因此，大气二氧化碳浓度升高背景下陆地生态系统温室效应很大程度上抵消了其固碳效应。
在此基础上，他们进一步揭示了土壤温室气体排放对大气二氧化碳浓度升高响应的驱动机制，发现大气二氧化碳浓度升高引起的地下碳输入量增加是最主要的驱动因子，尤其是土壤碳氮的活性组分和有效组分。较高的土壤碳氮库容及碳氮比在土壤温室气体排放对大气二氧化碳浓度升高的响应方面具有明显的缓冲能力，并随着大气二氧化碳浓度升高程度增加而降低。这些研究成果对于科学评估陆地生态系统对气候变化的反馈效应具有重要科学意义和参考价值。