森林被称为“地球之肺”，是人类生存发展的重要自然资源。氮是生物必需的营养元素，氮循环关系到森林生产力、林木结构及物种多样性，因此人为成因大气活性氮输入增加会影响森林氮循环及相关功能。树冠是森林−大气物质交换的关键界面，也是大气物质抵达森林土壤的必经之路。尽管上世纪80年代已经明确基于开阔地沉降观测并不能代表森林土壤的大气氮输入通量（Lindberg et al., 1986 Science, 231: 141−145），但如何定量约束降水−林冠之间的氮交换过程一直是难题，影响了森林人为活性氮输入的生态效应评估。
近年，刘学炎团队构建同位素过程模型并整合已有观测数据，实现了林冠截留吸收降水氮(Loss)以及穿冠水捕获生物成因（矿化与硝化）和林冠颗粒物氮(Gain)的比例通量量化，有关硝态氮的结果已于2023年报道（Liu et al., 2023 Global Biogeochemical Cycles, 37: e2023GB007920）。最近，他们对铵氮进行了分析，发现：①穿冠水铵Gain总体高于总降水铵Loss（图），说明不考虑林冠补给会低估输入土壤的铵通量；②树种间（阔叶和针叶）铵Gain和Loss存在差异（图），但具体生理生态机制及其对大气铵富集的响应机制仍不明，有多少降水铵Loss进入叶片尚不清，团队正通过定位观测和开发叶体内游离铵指标推进探索。
图. 降水−林冠铵氮交换主要过程的占比和通量
(b-NH4+: 开阔地总降水铵, p-NH4+: 林冠颗粒态铵, m-NH4+: 林冠矿化源铵, t-NH4+: 穿冠水铵, a-NH4+: 林冠铵吸收, n-NH4+: 林冠铵硝化)
该研究为地−气界面氮循环过程研究提供了新方法，有助于森林生态功能评估和环境管理。论文于2026年10月在AGU旗下期刊《Global Biogeochemical Cycles》发表，天津大学地科院博士生杨克彤为第一作者，刘学炎为通讯作者。该研究致谢国家自然科学基金(42125301和42330505)等项目资助。
论文信息：Ke-Tong Yang, Xue-Yan Liu*. Throughfall gained more ammonium from particulates and mineralization than precipitation ammonium retention in forest canopy. Global Biogeochemical Cycles, 2026, 40, e2025GB009042. https://doi.org/10.1029/2025GB009042
