北京大學碳中和研究院樸世龍院士團隊聚焦我國綠色長城——三北防護林，歷時多年，開展了大尺度的配對采樣調查研究。團隊首次通過嚴格配對的大尺度采樣調查系統評估了中國北方植樹造林的增匯效應，并揭示了人工林植被碳匯和土壤碳匯的不對稱變化受到土壤氮水平的調控，這對實現植樹造林增匯的準確核算和精確預估具有積極意義。該研究成果以《造林后植被和土壤的不對稱固碳受土壤氮調節》為題日前發表于國際學術期刊《自然·通訊》。

 

本文第一作者、北京大學博士后洪松柏介紹，植樹造林被認為是增加碳匯、緩解氣候變化的有效措施。然而，當前學術界對植樹造林增匯潛力的估算仍然存在很大不確定性，一方面由于缺乏大尺度的野外調查數據，另一方面在于對植被碳動態和土壤碳動態之間的聯系認識不足。造林帶來的植被生物量增長既可通過增加凋落物輸入促進土壤有機碳積累，但同時也會增強植物對土壤養分（尤其是土壤氮）的需求，從而激發土壤有機質的分解。對二者之間這種復雜耦合關系及其調控機制的有限認知極大制約了對未來植樹造林固碳潛力的準確估算。

 

對此，團隊選取了163個對照樣方和614個造林樣方，共調查了25000余棵樹木，采集分析了11000余份土壤樣品，并結合機器學習模型，系統估算了我國北方大規模植樹造林的碳匯效應，進而解析了土壤氮對植被碳庫和土壤有機碳庫二者動態關系的調節作用。

 

團隊研究發現，中國北方大規模的植樹造林貢獻了約9.13億噸碳匯，其中74%源于植被生物量的增加，26%源于土壤有機碳固定。“有趣的是，生物量和土壤有機碳庫的動態呈現出不對稱變化。具體來說，隨著土壤氮的增加，生物量碳匯先增大后減小，而土壤有機碳則由碳匯轉變為逐漸增強的碳源。”樸世龍說，這一結果表明，土壤氮對人工林生物量變化和土壤有機碳動態具有關鍵調節作用，體現了兩者由于養分需求所表現出的權衡，且這種權衡在不同樹種間表現更為突出：相比之下，生物量增長更快的樹種，其導致的土壤有機碳變化量沿土壤氮梯度的下降更加顯著。由此可知，基于生物量估算土壤碳匯的方法存在很大不確定性，碳循環模型需要進一步考慮植物養分吸收對土壤有機碳分解的影響。