氮氣占地球大氣的78%，氮是所有生物賴以生存的主要營養物質，并廣泛存在于蛋白質、DNA和葉綠素中。作為生物圈內基本的物質循環之一，氮循環將大氣、陸地和海洋生態系統鏈接起來，影響著生物地球物理化學過程。氮循環受人類活動（施肥）的影響，對環境質量至關重要，近年來引起世界的廣泛關注，如在2019年3月舉行的第四屆聯合國環境大會上，成員國就通過了有史以來第一項關于氮的全球決議。那么，在我國，氮循環又是怎樣影響著碳、水循環呢?
圍繞上述問題，中國科學院大氣物理研究所在讀博士生梁晶晶與合作者利用包含氮動態變化過程的Noah-MP-CN陸面模式在中國進行了區域尺度模擬試驗。通過與原始Noah-MP模式模擬結果的對比，研究了氮動態變化對陸地碳、水循環的影響。研究表明，引入氮動態變化過程可以改善模式對于碳循環相關變量的模擬。具體來說，在中國大部分地區，Noah-MP-CN在模擬葉面積指數（LAI）以及初級生產量（GPP）方面優于Noah-MP，特別是在位于南方溫暖濕潤的地區。而在水文模擬方面，Noah-MP-CN僅對土壤水分和蒸散發模擬性能有輕微改善。
作者進行了不同施肥量的敏感性試驗，以探究農田施肥量對土壤固碳、耗水量以及氮淋失量的影響。文章作者梁晶晶指出，與施肥量減半的試驗結果相比，采用實際施肥量的試驗可以提高GPP 1.97%，增加耗水量0.43%，并提高5.35%的氮淋失量。這表明目前的氮肥施用水平對于環境有著潛在的污染影響。
文章的通訊作者、美國德克薩斯大學教授楊宗良同時提到，在已有Noah-MP-CN在碳水循環相關變量模擬性能較為良好基礎上，如何進一步囊括更多的生物地球物理化學過程以完善其模擬性能，并將其耦合于氣候模式以實現區域地球系統模式的構建，以適應全球變化的需要才是關鍵，這方面仍需深入研究。
以上研究已被Advances in Atmospheric Sciences 接收并預出版，得到了國家重點研發計劃項目的資助。
氮循環示意圖
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