植物獲取土壤氮和體內(nèi)氮同化，需要消耗光合吸收的碳。生物化學研究表明，植物同化硝酸根、銨根和溶解有機氮的理論碳消耗平均為5.81g-C/g-N、4.32g-C/g-N、2.16g-C/g-N。

　　此前，中國科學院地球化學研究所劉學炎團隊建立了植物-土壤氮同位素過程模型，量化了上述三種形態(tài)氮同化對陸生植物總氮的貢獻比例。近期，在此基礎(chǔ)上，該團隊結(jié)合全球陸生植物碳氮比和總初級生產(chǎn)力，評估了當前全球陸生植物氮同化的碳消耗總量為208±12 Tg-C/yr，高于因森林火災和退化產(chǎn)生的碳排放量，與大氣氮沉降增加的森林固碳在量級上相當。既往研究多強調(diào)氮對植物生長固碳的正面效應(yīng)，而植物氮同化代謝的碳消耗缺乏評估，是陸生系統(tǒng)碳循環(huán)研究的“盲點”，而這一研究表明隱性碳支出應(yīng)被納入碳平衡核算。

　　同時，研究認為，氣候變暖促進土壤氮轉(zhuǎn)化和增加生物可利用氮特別是無機氮（硝酸根和銨根）供給以及植物生長的氮需求，這可能增加植物對無機氮同化的比例與碳消耗，進而增加植物氮同化的總碳消耗。為驗證這一假設(shè)，研究模擬了全球平均2.0°C變暖情景下的植物氮源貢獻，結(jié)合對應(yīng)的碳氮比和總初級生產(chǎn)力模擬數(shù)據(jù)，估算全球2.0°C變暖情景下陸生植物氮同化的碳消耗總量為249±15 Tg-C/yr，較當前水平將平均增加47%，其中熱帶、溫帶和寒帶分別增加9%、62%、105%。氣候變暖會增加土壤無機氮供應(yīng)及其對植物總氮同化的貢獻，但會加劇植物氮代謝途徑的碳支出，削弱其光合碳收益，并表現(xiàn)出高緯度放大效應(yīng)。

　　這一研究揭示了植被碳氮循環(huán)過程耦合及其氣候響應(yīng)和反饋的新機制。

　　相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然-地球科學》（Nature Geoscience）上。研究工作得到國家自然科學基金等的支持。

植物氮同化及其碳消耗對氣候變暖的響應(yīng)機制