氮是调节植物生长和微生物活动的重要养分，准确估算陆地生态系统中氮损失是预测植物和微生物氮限制与否的关键。然而，气态氮损失难以直接观测，在生态系统到全球尺度都具有很大的不确定性。因此，亟需发展氮损失的估算方法，评估全球氮损失。

针对上述问题，北京大学城市与环境学院彭书时研究员课题组采用全球土壤氮同位素比（d15N）观测数据反演了反硝化氮损失在总氮损失中的比例（fdenit），并在此基础上评估了CMIP6中地球系统模型的反硝化氮损失。研究基于全球5887个土壤d15N站点观测数据，结合机器学习模型，生成了全新的土壤d15N空间分布格局，分辨率为0.1°×0.1°（图1a）。所生产的土壤d15N分布图与之前的相比，精确度与稳健性均得到了极大提高。进一步，基于稳态条件下d15N的质量平衡方程，利用新的土壤d15N地图反演了自然陆地生态系统中fdenit的空间格局（图1b）。基于土壤d15N反演的fdenit表明，全球自然陆地生态系统中反硝化氮损失约占总氮损失的42±1%，而CMIP6地球系统模型普遍高估了fdenit。基于土壤d15N反演的fdenit重新估计陆地生态系统中的反硝化氮损失，发现CMIP6模型对反硝化氮损失高估了92%（图2）。

该研究于5月27日以“Overestimated nitrogen loss from denitrification for natural terrestrial ecosystems in CMIP6 Earth System Models”为题发表于Nature Communications期刊。北京大学城市与环境学院博士后冯茂源为第一作者，彭书时研究员为通讯作者。本研究受到国家重点研发计划（2022YFF0801302）和国家自然科学基金委项目（41722101, 41830643和52209003）的资助。

论文链接：http://doi.org/10.1038/s41467-023-38803-z.

图1. 全球土壤氮同位素比（d15N）空间分布格局，以及基于土壤d15N反演的反硝化氮损失在总氮损失中的比例（fdenit）

图2. 基于土壤氮同位素比（d15N）反演的氮损失与CMIP6地球系统模型模拟的氮损失