当前，全球变化，如氮沉降、大气CO2浓度升高、气候变暖与降水格局改变等在改变森林生态系统的氮状态。这些全球变化因子可能使森林生态系统趋向于氮限制，也有可能趋向于氮饱和。森林生态系统氮状态的变化对森林生产力、生物多样性及全球碳循环具有重要影响。然而，科学界用于评估森林氮状况的指标繁多，其可比性、敏感性与可解释性尚不明确，这为准确诊断氮状况并预测生态系统响应带来了挑战。

为系统解决上述问题，中国科学院沈阳应用生态研究所稳定同位素生态学团队联合多国科研单位，评估了16种用于评估森林氮素状况的潜在指标，涵盖了应用广泛的传统指标和旨在捕捉氮循环特征的新指标，并将其分为树木相关（如叶片氮含量、叶片营养元素比率、叶片及树木年轮中的自然¹⁵N丰度）、土壤相关（土壤碳氮比、无机氮浓度、氮转化速率、土壤δ¹⁵N及富集因子）和生态系统相关（凋落物氮通量、硝酸盐淋溶量及氧化亚氮（N₂O）排放量）三大类指标。

研究指出，多数指标能够有效反映森林氮循环关键过程的变化。其中，叶片氮浓度、土壤碳氮比和无机氮库等经典指标在诊断氮有效性变化方面具有重要参考价值；而基于氮同位素技术的新兴指标（如叶片、土壤和树木年轮中的δ¹⁵N以及富集因子）能够整合长期氮循环过程信息，有助于系统区分氮限制与渐进式氮富集状态，展现出更大的潜力。然而，目前大多数指标仍缺乏普适性的诊断阈值，难以在不同森林类型和区域间可靠判别氮限制与氮饱和。此外，单一指标通常仅能表征氮循环的特定过程，难以系统刻画生态系统的整体氮平衡。鉴于此，作者强调，必须融合多种互补指标，构建多维评估体系，才能实现对森林氮状态更全面、更准确的评估。

研究进一步发现，仅少数指标（如叶片氮浓度与氮磷比）与森林健康参数（如冠层落叶程度、养分失衡状况）存在一定关联。基于上述结论，作者建议未来研究应聚焦于建立区域与森林类型特异性的阈值体系，构建多指标协同的评估框架，并深化氮循环指标与森林健康及生态系统功能之间的机制联系，从而为全球变化背景下森林生态系统的适应性管理提供科学依据。该综述为评估与筛选可靠的氮指标提供了统一框架，对未来的相关研究与实践监测具有重要指导意义。通过厘清现有指标的有效性与局限性，本研究不仅深化了对氮循环过程的理解，也为全球环境变化下的森林适应性管理提供了理论支撑。

该研究结果以“Limitations and strengths of indicators for evaluating the nitrogen status of forest ecosystems”为题于2025年11月13日发表在Environmental Reviews (https://doi.org/10.1139/er-2025-0045)。沈阳生态所方运霆研究员为通讯作者，沈阳生态所副研究员Geshere A. Gurmesa为第一作者。该研究得到了国家自然科学基金委项目资助。

图1 全球变化下森林生态系统氮素状况的双重演变路径，图示在各类区域及全球变化驱动因素的作用下，森林生态系统向氮素饱和状态（红色箭头）或氮素限制状态（蓝色箭头）的转变趋势。

图2 森林氮状况及其从氮限制（左）到氮饱和（右）转变的示意图。

图3 氮限制与氮饱和森林生态系统中土壤总无机氮（TIN）、铵态氮及硝态氮浓度变化示意图。

图4 氮限制与氮饱和森林中叶片δ¹⁵N以及土壤剖面内土壤全氮、铵态氮和硝态氮δ¹⁵N变化示意图。