随着化石燃料的燃烧、化肥的生产及使用等人类活动的影响，全球大气氮沉降量居高不下。目前关于氮沉降对温带森林影响的研究多集中在欧美地区，而且很多研究站点大气本底氮沉降量较低，模拟氮沉降处理时间较短。近期研究表明近十年来我国氮沉降趋于平稳，但是仍然处于比较高的水平，而有关我国温带森林树木生长对长期氮沉降响应的认识十分有限。此外，光合碳水化合物在不同树木器官之间的分配是决定森林生态系统碳汇大小的重要因素。氮沉降可能会影响光合产物的分配进而影响森林碳汇能力，但目前还缺乏系统的研究。如果增加的碳水化合物更多的分配到木质部，则可以增加周期长的碳汇。
　　基于此，中科院沈阳应用生态研究所稳定同位素生态学团队在辽宁清原森林生态系统国家野外科学观测研究站（以下简称：清原站）建立了落叶松林和混交林模拟氮沉降研究样地，连续监测了2014-2021年乔木树木生长和凋落物产量的变化（图1），着重研究了氮沉降对树木生长及叶子和木质部碳分配的影响。此外，收集了全球温带和北方森林模拟氮沉降实验站点树木生长及碳分配的数据进行整合分析，以揭示树木生长对氮沉降响应是否具有一定的普遍性。
　　研究发现，清原站连续8年的模拟氮沉降显著促进了落叶松林和混交林总生物量生长（均增长24%），总生物量的C-N响应比分别为11和10kgC/kgN。另外，模拟氮沉降增加了混交林总凋落物产量（9%）和叶凋落物产量（14%），促进作用随氮处理时间减弱。模拟氮沉降使落叶松林和混交林的木质部生长速率/叶凋落物产量比分别提高了34%和8%，表明模拟氮沉降对木质部生长的促进作用比对叶子生长的促进作用更强。通过整合分析全球温带和北方森林25个模拟氮沉降实验的树木生长数据（图2），发现了类似的规律。模拟氮沉降分别提高木质部生物量生长24%，提高叶凋落物产量9%。另外，模拟氮沉降对叶凋落物产量的促进作用随氮处理时间减弱（图3）。可见，模拟氮沉降显著促进了包括清原站落叶松林和混交林在内的温带和北方森林的树木生长，而且促使更多的碳分配到相对稳定碳库——树木木质部，有利于增强森林固碳能力。
　　该成果以“Effects of nitrogen deposition on carbon allocation between wood and leaves in temperate forests”为题在2022年11月11日发表在期刊Plants, People, Planet上。沈阳生态所博士生高美霞和副研究员朱飞飞为共同第一作者，方运霆研究员为通讯作者。该研究得到了国家科技部重点研发计划项目、中科院卢嘉锡国际团队、辽宁省“兴辽人才”计划等项目的支持。

图1清原落叶松林和混交林总生物量生长速率（a, b）、总凋落物产量（c, d）对模拟氮沉降的响应及其响应比随时间的变化趋势（小图为响应比随氮处理时间变化）

图2 全球温带和北方森林25个模拟氮沉降实验分布图

图3 全球温带和北方森林木质部生长速率、叶凋落物产量、木质部生长速率/叶凋落物产量的响应比对模拟氮沉降的响应（a, c, e）及其随时间的变化趋势（b, d, f）