人为活动引致的活性氮排放与沉降已成为全球变化的关键驱动因子。氮沉降在影响陆地生态系统碳收支的同时，也深刻调控着生物圈-大气圈之间的反应性碳交换，尤其是对生物源挥发性有机化合物（BVOCs）排放的影响。然而，当前主流生物源排放模型（如MEGAN）普遍缺失对氮沉降这一关键生物地球化学过程的考量，制约了我们对全球变化背景下BVOCs排放格局及其大气环境效应的准确评估。

 针对这一问题，中国科学院广州地球化学研究所张艳利研究员和王新明研究员团队开展了开展了一项全球尺度的综合研究。该研究通过对涵盖9大植被功能型（PFTs）、24种植物的885组实测数据进行Meta分析，首次系统阐明并量化了氮沉降对主要BVOCs组分（异戊二烯、单萜、倍半萜）排放的影响，并构建了经验性的“剂量—响应”关系，为解析历史时期氮沉降变化对全球BVOCs排放潜力的影响提供了新视角。

 研究核心发现：

 1）明确的非线性剂量—响应关系：研究表明氮添加对BVOCs排放的调控作用并非线性。在低至中等氮输入水平下，氮的施肥效应占主导，显著促进BVOCs排放，如异戊二烯、单萜和倍半萜平均增幅分别为52%、39%和107%（图1）。然而，当氮输入超过物种特异性的阈值（例如，异戊二烯的阈值约为49 kg N·ha^-1·yr^-1）后，高氮胁迫将导致植物将碳源优先分配至生长或防御，从而抑制BVOCs的排放，呈现出清晰的二次型非线性关系（图2）。

 2）历史归因与区域异质性：将该响应关系与1980−2020年全球氮沉降历史数据耦合，研究揭示了氮沉降变化对BVOCs排放潜力的显著影响（图3）。在南美、东南亚等氮沉降持续增加的热带地区，异戊二烯排放潜力增幅高达25−29%。而在中国，研究捕捉到了一个关键转折，得益于近年强有力的“控氮”政策，中国东部地区在2016−2020年间氮沉降显著下降，从而导致该区域异戊二烯排放潜力下降了约3.1%。这一效应部分抵消了同期植被绿化（Leaf Area Index, LAI增加）导致的BVOCs排放增加，为理解中国近年来复杂的空气质量变化提供了新的机制性解释。

 科学意义与应用前景：

 1）完善生物源排放模型：研究构建的经验性“剂量—响应”关系，为在MEGAN等主流生物源排放模型中引入氮沉降模块提供了关键的参数和函数关系，有助于提升模型对全球和区域尺度反应性碳交换的模拟精度。

 2）揭示氮污染治理的空气质量协同效益：结果表明，控制氮排放与沉降，不仅能减轻水体富营养化和土壤酸化，还能通过调控BVOCs这一关键前体物的排放，对臭氧（O₃）和二次有机气溶胶（SOA）的生成产生间接的调控作用。这为评估和制定“减污降碳协同增效”政策提供了新的科学依据。

 3）指明未来研究方向：研究强调，未来需将这一生物地球化学机制与区域气象、土地利用变化、人为源排放及大气化学传输模型进行动态耦合，以更精确地量化氮沉降变化对空气质量和气候变化的最终影响。

 中国科学院广州地球化学研究所为论文第一完成单位，张艳利研究员为论文第一作者，博士生鲁钰婷为第二作者，王新明研究员为通讯作者。研究得到了美国加州大学尔湾分校Alex Guenther教授、清华大学张强院士和中国科学院广州地球化学研究所彭平安院士的指导。该研究受到国家自然科学基金委创新研究群体项目（42321003）、广东省基础与应用基础研究重大项目（基石）（2026B0303000012）、广东省基础与应用基础研究重大项目（旗舰）（2023B0303000007）等的联合资助。相关研究成果以“Nitrogen deposition modulates reactive carbon exchange between the biosphere and atmosphere”为题发表在Communications Earth & Environment。

图1 氮添加对不同类别BVOCs排放的影响及其主要调控因素。

图2 异戊二烯、单萜和倍半萜排放变化与氮添加量之间的非线性剂量-响应关系。

图3 1980−2020年总氮沉降变化下异戊二烯排放潜势的相对变化

论文信息：Zhang, Y.（张艳利）, Lu, Y.（鲁钰婷）, Alex Guenther, Ran, H.（冉浩汎）, Zhang, Q.（张强）, Peng, P.（彭平安）& Wang, X.（王新明）*, 2026. Nitrogen deposition modulates reactive carbon exchange between the biosphere and atmosphere. Communications Earth & Environment.

论文链接：https://doi.org/10.1038/s43247-026-03987-x