氮限制影響熱帶森林早期碳吸存：長期實驗揭示演替動態機制
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文章來源 : 農業科技決策資訊平台 2026-05-18
熱帶森林為全球最重要的碳匯之一，在減緩氣候變遷中扮演關鍵角色。其中，次生林（受干擾後自然恢復的森林）因具有較高的碳吸存潛力，被視為重要的自然氣候解方。然而，森林碳吸存能力是否受養分限制，及其在不同演替階段的變化，仍缺乏長期且系統性的實證研究。
熱帶森林養分操控實驗
英國利茲大學（University of Leeds）領導的國際研究團隊，在巴拿馬熱帶雨林建立大尺度養分操控實驗，涵蓋76個樣區，並橫跨森林演替梯度，包括新生林（0年）、10年、30年與約600年的成熟林。研究透過長期監測，累積分析近9萬株樹木的生長、死亡與生物量變化，並以氮與磷添加試驗評估養分對碳吸存的影響。
氮供應限制早期碳吸存
研究結果顯示，氮為影響森林演替早期碳吸存的關鍵限制因子，亦即當氮供應不足時，會限制植物生長與碳累積。在演替初期（0–10年），氮添加可顯著提升地上生物量，其中新生林增加達95%，10年森林提升約33%；若以淨生物量累積速率計算，則約提升48%，顯示早期森林對氮供應高度敏感。進一步分析指出，氮限制使初期森林每年約減少4.1噸CO₂／公頃的碳吸存能力。
森林演替階段中的養分變化
然而，隨森林演替進行，養分限制呈現顯著轉變。在30年以上的森林中，氮對生物量累積已無顯著影響，且研究未觀察到磷對碳吸存的限制作用，顯示與過去普遍認為熱帶森林主要受磷限制的觀點有所差異。
碳－氮回饋機制運作方式
在機制上，研究指出森林恢復過程存在「碳－氮回饋機制」，即早期碳快速累積會促進共生固氮作用，增加氮供應，進而逐步緩解氮限制，使碳吸存能力隨演替進行而提升。此外，研究亦發現森林生物量恢復速度相當迅速，約14年可達成熟林25%，30年可達50%，顯示次生林在碳循環中的重要性。
碳循環預測中的養分動態
整體而言，本研究顯示熱帶森林碳吸存並非受單一養分固定限制，而是隨森林演替階段呈現動態轉變。氮在早期森林中扮演關鍵角色，而後期森林則可能轉為受其他資源或多重因子影響。此一發現對於氣候模型建構與造林策略具有重要意涵，未來應將養分動態納入碳循環預測，以提升對全球碳吸存能力的評估準確性。本研究已發表於《Nature Communications》期刊。
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