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[成果]北必赢地理科学学部杜恩在副教授在Nature Geoscience发文揭示陆地生态系统氮、磷限制格局

氮和磷是植物生长所必需的两种最为重要的养分元素,在气候变化和CO2浓度上升的背景下,氮、磷养分的供给不足限制了陆地植物的生长及其对大气CO2的吸收能力,成为制约未来陆地碳汇的重要因素。然而,全球陆地生态系统氮、磷限制的空间格局仍是一个尚未解决的重要科学问题。地理科学学部杜恩在副教授与斯坦福大学Rob Jackson教授团队合作,提出了氮、磷限制评估的理论框架并量化分析了全球陆地生态系统氮、磷限制的空间格局及其关键影响因素,相关结果近日发表在Nature Geoscience。


该研究根据化学计量内稳态假说和最小限制因子定律,推导提出基于叶片氮、磷重吸收效率比值指示氮、磷限制的理论框架,进一步建立全球陆地植物叶片氮、磷重吸收效率数据库和全球养分添加实验数据库,并在上述框架基础上量化评估了全球陆地生态系统氮、磷限制的空间特征,完成了全球陆地生态系统氮、磷限制的高分辨率空间制图。


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全球自然陆地生态系统氮(N)、磷(P)限制空间格(Du, et al., 2020)

(深灰色为氮磷共同限制或氮、磷微弱限制的区域,浅灰色为城市、农田、裸地和冰川覆盖区域)


该研究发现,全球自然陆地生态系统(农田、城市和冰川除外)有18%的区域受到较强的氮限制,而43%的区域受到较强的磷限制,其他39%的区域则受氮、磷共同限制或氮、磷任一元素的微弱限制。总体而言,氮限制在在苔原、北方针叶林、温带针叶林、山地草原及灌丛较为普遍,磷限制在热带及亚热带森林、温带阔叶林、沙漠、地中海植被、以及热带、亚热带和温带草原、稀树草原和灌丛较为常见。相关结果增进了对全球陆地生态系统氮、磷限制格局的量化认识,为地球系统模式氮、磷限制的模拟提供了基准数据,有望更好地预测气候变暖和CO2浓度上升情景下陆地碳汇的变化。该论文自2月10日在线发表后,已多次被科学媒体网站报道,包括SciGlowmyScienceScience EditionPhys.orgTechnology.orgNews WiseMirage NewsCO2 Coalition等。

 

杜恩在副教授为论文第一作者和第一通讯作者,斯坦福大学Rob Jackson教授为论文共同通讯作者,其他合作者来自美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室、瑞典隆德大学、荷兰乌特勒支大学、中科院植物所等研究机构。该研究受到国家自然科学基金(41877328, 41630750 & 31400381)、霍英东青年教师基金(161015)、地表过程与资源生态国家重点实验室项目(2017-ZY-07)资助。

 

论文全文链接:

Du, E., Terrer, C., Pellegrini, A., Ahlstr?m, A., van Lissa C.J., Zhao, X., Xia, N., Wu, X., Jackson, R. 2020. Global patterns of terrestrial nitrogen and phosphorus limitation. Nat. Geosci. 

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