林冠是森林-大气物质交换的重要界面，也是大气污染物输入土壤的生物屏障。大气氮沉降是影响植物-土壤系统氮循环和相关生态功能的关键过程。然而，降水-林冠氮交换（包括林冠截留或吸收导致降水氮丢失(Loss)、穿冠水捕获(Gain)林冠颗粒物氮和生物成因氮）长期以来难以定量约束。因此，通常基于开阔地降水观测获得的森林土壤大气氮沉降通量和地球化学特征并不准确，这阻碍了大气氮沉降对森林氮循环和功能影响的评估。
刘学炎等通过构建新的氮氧同位素（15N, 17O, 18O）方法和对全球数据综合分析，发现穿冠水对冠层硝化作用(n-NO3-)和颗粒物硝酸根(p-NO3-)的捕获（Gain）总体高于林冠截留或吸收导致降水原始硝酸根的损失(Loss)，这是导致穿冠水硝态氮(t-NO3-)沉降通量总体高于开阔地总降水硝态氮(b-NO3-)沉降通量的原因，表明不考虑冠层氮交换总体会低估森林土壤的大气氮输入。另外，大气硝态氮污染程度会促进降水-冠层硝酸根交换过程通量，阔叶树冠和针叶树冠的硝态氮生物地球化学过程差异和机理需要更多观测检验。这些发现有助于森林氮循环及其对碳循环等功能影响的评估和森林生态环境管理的优化。
该研究于2023年12月15日发表（Xue-Yan Liu*, Mei-Na Liu, Wan-Xiao Qin, Wei Song. (2023) Isotope constraints on nitrate exchanges between precipitation and forest canopy. Global Biogeochemical Cycles, 37, e2023GB007920），致谢国家自然科学杰出青年基金（42125301）资助。
全文链接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2023GB007920
降水-林冠硝酸根主要交换过程的占比和通量
