大气氮沉降是大气化学成分变化的重要组成部分，对全球生态平衡和可持续发展具有重要影响。热带和亚热带地区是当前和未来全球氮沉降严重的热点地区，成为相关研究的中心。热带和亚热带地区的森林生态系统在减缓气候变化、固碳和保水方面发挥着至关重要的作用。然而，以往对亚热带和热带森林生态系统的研究主要集中在通过林下N添加模拟实验研究单个生态系统的功能或服务，由于树冠可能的氮吸收和缓冲功能而受到质疑。15N同位素测量和N水文通量监测结果都揭示了林冠层在冠上N添加下对吸收和拦截添加N的重要作用，这表明迫切需要比较广泛采用的林下加氮与冠上加氮实验在森林生态系统上的差异。此外，热带和亚热带森林的多种生态系统服务功能及其权衡/协同关系如何响应大气氮沉降的增加尚不清楚。

为了解决这一知识空白，华南植物园任海研究员和陆宏芳研究员团队等在一个典型的亚热带森林进行了长期(4-7年)的大规模野外试验，研究了两种不同施氮方式(林冠、林下施氮)和施氮速率(25和50 kg ha−1年−1年)对亚热带森林多种生态系统服务功能的影响。结果表明，在4-7年的时间里，持续的冠层加氮显著促进了亚热带常绿阔叶林植物养分(N和P)的保留功能，但对土壤养分(N、P、K)的积累、水分产量、植物和土壤的碳固存和氧释放功能没有影响。在冠层施氮条件下，土壤和植物在提供养分积累/保持和碳固存服务方面存在权衡。在林下N添加量为50 kg ha−1年−1时，土壤与植物之间的权衡关系较弱，在林下N添加量为25 kg ha−1年−1时，两者之间的关系是协同的。冠层和林下氮添加量的差异可能是由于冠层对氮的优先吸收和保留。结果表明，林下N添加不能准确模拟大气N沉降对多种服务的影响及其相互关系。林下加氮量高估了N沉降对亚热带森林生态系统服务，尤其是植物和土壤中总碳固存服务的负面影响，忽略了树冠对N的吸收和缓冲功能。有趣的是，植物氮、磷保持和碳固存的服务功能在冠层氮添加下呈协同增加趋势，而在林下氮添加下呈下降趋势。研究还发现，乔木层在提供植物养分保留服务中起主要作用，对大气氮沉降较为敏感，因此需要进一步研究N沉降对乔木层的具体影响，揭示不同森林生态系统中树冠在缓解全球变化因子威胁方面的普遍作用。此外，系统地评价环境对多种生态系统服务的影响是制定森林可持续经营战略的必要条件。

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https://doi.org/10.1111/gcb.17192