作物-土壤氮循环对大气CO2浓度和温度升高响应的研究进展

张锦源，李彦生，于镇华，谢志煌，刘俊杰，王光华，刘晓冰，吴俊江，Stephen J Herbtert，金剑

作物-土壤氮循环对大气CO2浓度和温度升高响应的研究进展

张锦源1,2，李彦生1，于镇华1，谢志煌1,2，刘俊杰1，王光华1，刘晓冰1，吴俊江3，Stephen J Herbtert4，金剑1

1中国科学院东北地理与农业生态研究所/黑土区农业生态重点实验室，中国哈尔滨 150081；2中国科学院大学，中国北京 100049；3黑龙江省农业科学院大豆研究所/农业农村部大豆栽培重点实验室/黑龙江省大豆栽培重点实验室，中国哈尔滨 150086；4Stockbridge School of Agriculture, University of Massachusetts, Amherst, MA 01003, USA

在地球化学元素循环中，氮素是最重要、最活跃的营养元素之一。农田生态系统中的氮素很大程度上决定农作物的产量和品质。然而，在全球气候变化背景下，随着大气CO2浓度和温度升高，作物-土壤氮循环的变化可能显著影响农田生态系统中的作物生产。因此，研究作物-土壤氮循环对大气CO2浓度和温度升高的响应，能够为科学合理地预测未来气候条件下，农田生态系统中作物的氮素需求，以及保障农作物产量的稳定供应提供理论依据，对于全面认识全球气候变化背景下的农田生态系统氮素循环过程及土壤可持续利用具有重要意义。本文综述了大气CO2和温度升高对作物氮素吸收和分配，以及与氮有效性密切相关的土壤氮转化的影响，并系统总结了二者对作物-土壤氮循环过程产生的交互作用。总结以往研究发现，在大气CO2浓度升高条件下，作物的蒸腾作用减弱，但光合作用增强，生物量加大，根系分支和根表面积增加，豆科作物的根瘤固氮能力提高，因此整体上促进作物对氮的吸收，并且增加作物向籽粒中分配氮的比例，但作物的平均氮浓度降低。……