文／周　瑋　朱　琳

　　10 年潛心深造，他立足森林生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)研究；執(zhí)著創(chuàng)新，他長(zhǎng)期探索氮沉降與森林碳氮生物地球化學(xué)過程，為碳中和戰(zhàn)略貢獻(xiàn)力量；初心為終，匠心為用，他扎根華南地區(qū)野外森林定位研究站，只為圓那一個(gè)“生態(tài)夢(mèng)”。他，就是中國(guó)科學(xué)院華南植物園副研究員鄭棉海博士。

　　2012 年，鄭棉海從華南農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)后，用8 年時(shí)間在中國(guó)科學(xué)院華南植物園攻讀碩士、博士學(xué)位和從事博士后研究，依托廣東肇慶市鼎湖山、江門市鶴山等國(guó)家野外森林定位研究站，探索氮沉降對(duì)我國(guó)南方森林生態(tài)系統(tǒng)的影響及其機(jī)理。他先后入選第一屆中國(guó)生態(tài)學(xué)學(xué)會(huì)青年人才托舉工程、第三屆中國(guó)博士后創(chuàng)新人才支持計(jì)劃、第十一批中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)會(huì)員。2022 年入選中國(guó)科學(xué)院特聘研究骨干崗位，擔(dān)任生態(tài)系統(tǒng)管理研究組負(fù)責(zé)人（PI），同時(shí)也是華南植物園生態(tài)黨支部“碳中和”青年突擊隊(duì)骨干。截至目前，他已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物發(fā)表論文43 篇，其中以第一/ 通訊作者發(fā)表論文24 篇。主持完成科研項(xiàng)目8 項(xiàng)。曾獲中國(guó)科學(xué)院優(yōu)秀博士學(xué)位論文、院長(zhǎng)優(yōu)秀獎(jiǎng)、優(yōu)秀畢業(yè)生等榮譽(yù)。在森林生態(tài)學(xué)和碳氮生物地球化學(xué)等領(lǐng)域做出了突出的成績(jī)。

　　為生態(tài)建設(shè)，一直在路上

　　“生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)研究是一項(xiàng)長(zhǎng)期的工作，它的科研成果可能無法很快做到技術(shù)轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)短期效益，所以需要科研人員有耐心、有熱情。”正是懷著這種堅(jiān)定的信念，鄭棉海在從事科研的過程中從未懈怠。

　　全球變化背景下，大氣氮沉降被認(rèn)為是森林氮素的主要來源。然而在長(zhǎng)期氮沉降環(huán)境下，許多森林出現(xiàn)氮的流失多于沉降氮的輸入，但迄今為止對(duì)森林如何維持氮素平衡仍不清楚。針對(duì)此問題，鄭棉海定量分析了土壤、凋落物、苔蘚、植物根際和葉際等多個(gè)森林隔層的氮輸入情況，發(fā)現(xiàn)這些隔層中存在微生物固定大氣氮的現(xiàn)象（生物固氮）。

　　為了探究這種固氮現(xiàn)象在氮沉降環(huán)境下是否存在，他采用了多種施氮方法進(jìn)行驗(yàn)證。其一，依托我國(guó)最早建立的模擬森林氮沉降試驗(yàn)平臺(tái)，經(jīng)過多年氮添加處理，他發(fā)現(xiàn)雖然多數(shù)自然林和人工林土壤出現(xiàn)氮富集現(xiàn)象，但森林的微生物固氮速率仍維持在較高的固氮活性范圍。其二，依托國(guó)內(nèi)首個(gè)林冠氮添加試驗(yàn)平臺(tái)開展研究，他發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)林下施氮的實(shí)驗(yàn)方法低估了微生物的固氮效率。此外，利用15N 穩(wěn)定同位素示蹤技術(shù)，鄭棉海團(tuán)隊(duì)分析了氮輸入在森林中的去向，估算了森林對(duì)外源氮的回收率，發(fā)現(xiàn)超過50% 的氮素儲(chǔ)存于植物和土壤中。這些結(jié)果證實(shí)了游離微生物固氮是森林隱藏的重要氮源，更新了學(xué)術(shù)界對(duì)森林氮素來源的認(rèn)識(shí)。

　　據(jù)此，鄭棉海提出了“富氮森林可以高效固持外源氮”的新假說?；谌蜿懙厣鷳B(tài)系統(tǒng)微生物固氮的觀測(cè)實(shí)驗(yàn)，量化了不同資源對(duì)微生物固氮的調(diào)控效應(yīng)，結(jié)合人類干擾活動(dòng)和全球氣候變化等實(shí)驗(yàn)處理，證實(shí)了碳、氮和磷等資源協(xié)同影響微生物固氮的關(guān)鍵途徑。上述研究發(fā)表在EcologyLetters、Global Change Biology、Ecology、Journal of Ecology等生態(tài)學(xué)領(lǐng)域權(quán)威期刊，詮釋了森林氮素動(dòng)力學(xué)機(jī)制，證明了微生物固氮過程受多種資源的協(xié)同作用，為陸地氮循環(huán)模型及其驅(qū)動(dòng)機(jī)理的完善提供了理論依據(jù)。

　　為了結(jié)合國(guó)家“雙碳”戰(zhàn)略需求，他進(jìn)一步探究了“氮”輸入對(duì)生態(tài)系統(tǒng)碳中和的貢獻(xiàn)，由此開展了森林碳氮生物地球化學(xué)的研究。依托廣東鼎湖山定位研究站，鄭棉海團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)13 年的土壤碳排放的監(jiān)測(cè)和實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期氮沉降對(duì)亞熱帶森林土壤碳排放的影響呈現(xiàn)“無顯著變化—顯著降低—無顯著變化”的三階段規(guī)律。

　　進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，13年的施氮處理使土壤碳排放減少6.5～9.1MgCO2 ha-1，等同于1g 氮輸入可以減少6 ～ 13g 碳排放。基于鼎湖山模擬氮沉降平臺(tái)建立以來測(cè)定的849 項(xiàng)土壤、植物和微生物碳氮循環(huán)數(shù)據(jù)，他們分析了生態(tài)系統(tǒng)的響應(yīng)機(jī)理并構(gòu)建了三階段的生態(tài)學(xué)理論框架。2022 年，該研究結(jié)果發(fā)表在地球科學(xué)領(lǐng)域頂級(jí)刊物Nature Geoscience ，為生態(tài)學(xué)理論、氣候變化預(yù)測(cè)及生態(tài)系統(tǒng)碳中和技術(shù)的發(fā)展提供了重要的參考依據(jù)。該成果發(fā)表后，鄭棉海受邀撰寫Research Briefi ng并進(jìn)行重點(diǎn)報(bào)道。中國(guó)是世界上大氣氮沉降最嚴(yán)重的地區(qū)之一，也是森林資源豐富的國(guó)家，他們的研究量化了長(zhǎng)期氮沉降減緩熱帶森林土壤碳排放的貢獻(xiàn)，可助力于國(guó)家“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)的需求。

　　為科研傳承，初心不動(dòng)搖

　　“鄭老師總是我們課題組最早到的，周末也經(jīng)常加班”，他的學(xué)生說道。集思廣益、鍥而不舍是科研的靈魂，鄭棉海將這種科研精神潛移默化地灌輸給新一代年輕人。在他的影響下，整個(gè)團(tuán)隊(duì)形成了一絲不茍的科研作風(fēng)。

　　2002 年，鄭棉海的博士生導(dǎo)師（莫江明研究員）在鼎湖山建立了國(guó)內(nèi)最早的模擬森林氮沉降平臺(tái)，依托該平臺(tái)已在學(xué)術(shù)成果、科研獎(jiǎng)勵(lì)和人才培養(yǎng)等方面取得了突出的成就。在莫江明老師的悉心指導(dǎo)下，鄭棉海也取得了較好的學(xué)術(shù)成績(jī)。2022 年，他正式接管莫老師的研究團(tuán)隊(duì)并成為華南植物園最年輕的PI，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)繼續(xù)探索。目前，鄭棉海指導(dǎo)本科生3 名（大學(xué)生科技創(chuàng)新計(jì)劃）、研究生8 名和博士后2 名，有4 名研究生已獲得學(xué)位，其中1 名獲得“中國(guó)科學(xué)院院長(zhǎng)優(yōu)秀獎(jiǎng)”和“優(yōu)秀畢業(yè)生”稱號(hào)。

　　“對(duì)于科研工作者來說，實(shí)驗(yàn)的失敗是不可避免的，但是要養(yǎng)成多思考、多觀察的習(xí)慣，沉下心去閱讀文獻(xiàn)、重復(fù)實(shí)驗(yàn)，只有這樣才能做好研究。”正是出于對(duì)科研的熱情和執(zhí)著，鄭棉海從研究生階段以來就不斷取得較好的成績(jī)：2020 年，他的博士學(xué)位論文《氮磷添加對(duì)南亞熱帶三種典型森林自由固氮的影響和機(jī)理》獲評(píng)中國(guó)科學(xué)院百篇優(yōu)秀博士學(xué)位論文，博士后研究論文《自然生態(tài)系統(tǒng)生物固氮的理論探索和機(jī)制研究》被評(píng)為全國(guó)博士后創(chuàng)新人才計(jì)劃- 優(yōu)秀創(chuàng)新成果。

　　2023 年3 月，他受中共廣州市委“奮斗的青春”欄目人物專訪，以廣州青年故事為主題在“廣州青年”“中國(guó)科學(xué)院廣州分院”等微信公眾號(hào)推送。其人物事跡以“鄭棉海：為生態(tài)環(huán)境發(fā)展貢獻(xiàn)青年力量”為題在《廣州青年報(bào)》宣傳，同年也獲評(píng)華南植物園優(yōu)秀共產(chǎn)黨員。目前，他是TheInnovation、Eco-Environment & Health、Frontiers in PlantScience、Frontiers in Soil Science、Forests、Nitrogen、《地球環(huán)境學(xué)報(bào)》7 家學(xué)術(shù)期刊的編委、客座編委或青年編委。他正在自己的科研領(lǐng)域里開辟一條寬闊的道路。

　　作為一名青年科技工作者，鄭棉海的科研歷程體現(xiàn)了純粹的青年科學(xué)家精神，一種為理想而奮斗的熱忱。作為我國(guó)生態(tài)建設(shè)道路上的探索者，他正著力于森林生態(tài)學(xué)和碳氮生物地球化學(xué)的研究，以及生態(tài)和地學(xué)領(lǐng)域新一代科研人才的培養(yǎng)，以學(xué)問為矛、以理想為馬，風(fēng)雨兼程，一路前行。

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