氮是調(diào)節(jié)植物生長和微生物活動的重要養(yǎng)分，準(zhǔn)確估算陸地生態(tài)系統(tǒng)中氮損失是預(yù)測植物和微生物氮限制與否的關(guān)鍵。然而，氣態(tài)氮損失難以直接觀測，在生態(tài)系統(tǒng)到全球尺度都具有很大的不確定性。因此，亟需發(fā)展氮損失的估算方法，評估全球氮損失。

針對上述問題，北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院彭書時研究員課題組采用全球土壤氮同位素比（d15N）觀測數(shù)據(jù)反演了反硝化氮損失在總氮損失中的比例（fdenit），并在此基礎(chǔ)上評估了CMIP6中地球系統(tǒng)模型的反硝化氮損失。研究基于全球5887個土壤d15N站點觀測數(shù)據(jù)，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)模型，生成了全新的土壤d15N空間分布格局，分辨率為0.1°×0.1°（圖1a）。所生產(chǎn)的土壤d15N分布圖與之前的相比，精確度與穩(wěn)健性均得到了極大提高。進(jìn)一步，基于穩(wěn)態(tài)條件下d15N的質(zhì)量平衡方程，利用新的土壤d15N地圖反演了自然陸地生態(tài)系統(tǒng)中fdenit的空間格局（圖1b）。基于土壤d15N反演的fdenit表明，全球自然陸地生態(tài)系統(tǒng)中反硝化氮損失約占總氮損失的42±1%，而CMIP6地球系統(tǒng)模型普遍高估了fdenit。基于土壤d15N反演的fdenit重新估計陸地生態(tài)系統(tǒng)中的反硝化氮損失，發(fā)現(xiàn)CMIP6模型對反硝化氮損失高估了92%（圖2）。

該研究于5月27日以“Overestimated nitrogen loss from denitrification for natural terrestrial ecosystems in CMIP6 Earth System Models”為題發(fā)表于Nature Communications期刊。北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院博士后馮茂源為第一作者，彭書時研究員為通訊作者。本研究受到國家重點研發(fā)計劃（2022YFF0801302）和國家自然科學(xué)基金委項目（41722101, 41830643和52209003）的資助。

論文鏈接：http://doi.org/10.1038/s41467-023-38803-z.

圖1. 全球土壤氮同位素比（d15N）空間分布格局，以及基于土壤d15N反演的反硝化氮損失在總氮損失中的比例（fdenit）

圖2. 基于土壤氮同位素比（d15N）反演的氮損失與CMIP6地球系統(tǒng)模型模擬的氮損失