氮循环在我国对碳水循环的影响

　　氮气占地球大气的78%，氮是所有生物赖以生存的重要营养物质，并广泛存在于蛋白质、DNA和叶绿素中。作为生物圈内基本的物质循环之一，氮循环将大气、陆地和海洋生态体系链接起来，影响着生物地球物理化学过程。氮循环受人类运动（施肥）的影响，对环境质量至关紧张，近年来引起世界的广泛关注，如在2019年3月举行的第四届联合国环境大会上，成员国就通过了有史以来第一项关于氮的全球决议。那么，在我国，氮循环又是怎样影响着碳、水循环呢?

　　围绕上述题目，中国科技院大气物理研究所在读博士生梁晶晶与合作者行使包含氮动态转变过程的Noah-MP-CN陆面模式在中国进行了区域尺度模仿试验。通过与原始Noah-MP模式模仿效果的对比，研究了氮动态转变对陆地碳、水循环的影响。研究注解，引入氮动态转变过程可以改善模式对于碳循环相干变量的模仿。详细来说，在中国大部分地区，Noah-MP-CN在模仿叶面积指数（LAI）以及初级生产量（GPP）方面优于Noah-MP，分外是在位于南方温暖湿润的地区。而在水文模仿方面上，Noah-MP-CN仅对泥土水分和蒸散发模仿性能有轻微改善。

　　作者进行了不同施肥量的敏感性试验，以探讨农田施肥量对泥土固碳、耗水量以及氮淋失量的影响。文章作者梁晶晶指出，与施肥量减半的试验效果相比，采用现实施肥量的试验可以进步GPP 1.97%，增长耗水量0.43%，并进步5.35%的氮淋失量。这注解目前的氮肥施用水平对于环境有着潜在的污染影响。

　　文章的通信作者，美国德克萨斯大学的杨宗良教授同时提到，在已有Noah-MP-CN在碳水循环相干变量模仿性能较为优秀基础上，如何进一步囊括更多的生物地球物理化学过程以完美其模仿性能，并将其耦合于天气模式以实现区域地球体系模式的构建，以适应全球转变的必要才是关键，这方面仍需深入研究。

　　以上研究已被《Advances in Atmospheric Sciences》接收并预出版，得到了国家重点研发计划项目的资助。

图1 氮循环示意图

　　论文信息：

　　J. J. Liang, Z.L. Yang, X. T. Cai, P. R. Lin, H. Zheng, Q. Y. Bian, 2020: Modeling the impacts of nitrogen dynamics on regional terrestrial carbon and water cycles over China with Noah-MP-CN. Adv. Atmos. Sci.,37(7)

　　https://doi.org/10.1007/s00376-020-9231-6.

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