土壤气态氮（如N2O和N2等）损失是陆地生态系统氮损失的重要途径，是导致陆地生态系统氮限制的重要机制。气态氮主要来自硝化作用和反硝化作用等土壤微生物过程。陆地生态系统是大气二氧化碳（CO2）重要的碳汇，在调节气候变化方面发挥着重要的作用。全球陆地生态系统每年吸收人为活动排放CO2的30%左右，但是其碳汇功能往往受到氮供应的限制。与1850-1900年相比，全球地表温度目前已升高1.1°C左右。IPCC第六次评估报告预测在本世纪末（2081-2100年）升温幅度将很有可能达到1.8-5.7°C。已有大量野外和室内培养的研究表明，全球变暖加快土壤有机质分解、土壤矿化和硝化作用。据此推论全球变暖很可能会增加土壤气态氮的损失，从而使陆地生态系统更加缺氮，进一步限制其碳汇功能。因此，气态氮损失对全球变暖的响应对于理解气候变化背景下生态系统的反馈具有重要作用。由于量化土壤N2释放速率存在技术的困难，有关土壤气态氮损失温度敏感性方面还缺少研究，从而限制了陆地生态系统对全球变暖响应的模型模拟和预测。
针对上述问题，中国科学院沈阳应用生态研究所方运霆研究员团队与中国科学院地理科学与资源研究所张扬建团队等建立了15N标记量化土壤N2O和N2产生速率的技术，对中国18个森林土壤反硝化作用N2O和N2产生速率的温度敏感性进行了研究，探讨了主要驱动因素，并利用生态系统过程模型（DyN-LPJ）结合室内培养的温度敏感性结果模拟了未来变暖情形下全球森林土壤反硝化作用气态氮释放的响应。研究的18个森林站点从南到北相距4000km，纬度相差33°（图1），覆盖了广泛的气候梯度（年均温相差25°C，年降水量相差2000mm）。
综上所述，该研究在大陆尺度上量化了森林土壤反硝化作用产生的N2O和N2的温度敏感性，为模型模拟提供重要的数据参数，有助于加深对未来变暖背景下森林生态系统复杂的碳氮耦合过程及其对变暖反馈的理解。
这项研究成果以“Universal temperature sensitivity of denitrification nitrogen losses in forest soils”为题于2023年6月22日发表在Nature Climate Change上（IF2021=28.66）。中国科学院沈阳应用生态研究所于浩明博士生为第一作者，方运霆研究员和中国科学院地理科学与资源研究所张扬建研究员为共同通讯作者。合作者还有挪威生命科学大学Jan Mulder教授和Peter Dorsch教授、美国纽约州立大学朱伟兴教授、中国科学院青藏高原研究所旭日研究员等。该研究受到国家重点研发计划（2016YFA0600802)和中国科学院卢嘉锡国际团队项目（GJTD-2018-07）等项目资助。
