由于工业、农业及城市的快速发展,中国区域的人为源活性氮排放在近三十年急剧增加,促进了人们对中国气态活性氮(N2O、NOx及NH3)气候效应研究的关注。然而,过去的研究在数据同化、精度刻画等方面存在诸多不足,仍然缺乏中国气态活性氮及其衍生物气候效应的全面、综合性评估。同时,自1980s以来,人为活性氮排放驱动的氮沉降增加,已导致中国陆地生态系统结构和功能发生改变。作为定量生态系统氮污染的重要方法及未来氮排放控制的科学依据,氮沉降临界负荷的研究较多,但针对中国区域而言,仍然缺乏氮沉降临界负荷及风险评估的全面评估。因此,全面评估中国气态活性氮及其衍生物的综合气候效应,定量中国氮沉降临界负荷并评价其潜在风险,不仅有助于全面认识我国气态活性氮排放对全球气候变化的影响,并且对政府相关政策制定及减少大气活性氮污染、氮沉降及其负面生态效应具有重要意义。本文通过多种途径和方法获取了中国活性氮排放、土地覆盖、空间及文献参数等一系列数据集。基于对这些数据集的整合、处理及同化,以2010年为基准年,研究了我国大气活性氮沉降对陆地生态系统固碳、氧化亚氮及甲烷排放的影响,评估了多度量标准下我国气态活性氮及其衍生物的气候效应,研究了我国陆地生态系统氮沉降临界负荷及风险评估。主要研究结果如下:(1) 2010年氮沉降所诱导的陆地生态系统固碳、N20及CH4排放的气候效应分别为-221.75±25.49、27.43±23.24 及 8.29±22.45 TgCO2e,总温室气体平衡效应为-185.98±41.22Tg C02e,为净吸收效应。农田生态系统的固碳及氧化亚氮排放高值区主要集中于华北、华中及华东地区,甲烷排放则主要集中于南方水田区域。森林生态系统的固碳高值区主要集中于我国华北、华中及南部地区,而氧化亚氮及甲烷排放则零星分布于我国东部及南部地区。草地生态系统的固碳、氧化亚氮及甲烷排放高值区则零星分布于我国东北及华北的部分区域。2010年中国陆地生态系统的净碳交换量为154.61±26.57Tg,且总体呈现净碳吸收的空间格局特征,净碳吸收高值区集中分布于我国华北、华中、华东及华南地区。(2)在20年及100年时间尺度上,2010年气态活性氮排放导致的C02eGTP(基于全球温变潜势(GTP)的当量二氧化碳排放量)分别为-344±317及224±137 TgCO2e,分别呈现致冷及致热效应。在20年及100年时间尺度上,致热效应主要来源于N20排放、氮沉降和施肥诱导的CH4排放及臭氧破坏植物从而减少固碳等过程,其它则表现为致冷效应。工业源活性氮的综合气候效应在20年及100年时间尺度分别为-416±145及104±98TgCO2e,分别呈现致冷及致热效应。农业源活性氮的综合气候效应主要来源于长寿命的N20排放,农业源在20年及100年时间尺度均呈现净致热效应,COzeGTP20及 CO2eGTP100 分别为 85±278 及 122±89 Tg CO2e。(3) 2010年气态活性氮排放导致的直接辐射强迫总量为-9.30±4.87 mW/m2,致热效应主要来源于N20排放(0.77±0.06 mW/m2)、地表臭氧增加导致的固碳量减少(0.22±0.19 mW/m2)及氮沉降和施肥促进的CH4排放(0.20±0.83mW/m2);致冷效应则主要来源于NOx、NH3排放导致的无机态气溶胶的增加(-3.84±2.83 mW/m2)、NOx对臭氧-甲烷的影响(-5.51±3.89 mW/m2)及氮沉降和施肥促进固碳(-1.16±0.10 mW/m2)。(4)对于森林生态系统而言,寒温带落叶针叶林区域、温带针叶阔叶混交林区域及亚热带常绿阔叶林区域的氮临界负荷分别为30-50、10-60及20-90 kgN ha-1 a-1,不同植被区森林生态系统氮临界负荷的安全等级均处于较高及以上的级别,氮沉降的摄入对森林生态系统尚不构成潜在威胁;对于草地生态系统而言,温带草原区域、温带荒漠区域及青藏高原高寒植被区域的氮临界负荷分别为10-60、10-70及10-80kgNha-1a-1,不同植被区草地生态系统氮临界负荷的安全等级均处于较高及以上的级别,氮沉降的摄入对草地生态系统亦不构成潜在威胁。根据本文研究结果,中国气态活性氮排放在当前及未来较短时间内均呈现致冷效应,但随着时间推移,人为活性氮排放导致的致热气候效应会使我们面临巨大的压力。虽然氮诱导下的陆地生态系统固碳所产生的致冷效应,会对气态活性氮的致热效应产生部分抵消作用,且农业源N20及工业源NOx排放具有很大的气候变化减排潜力,但氮诱导下的固碳潜力是有限的甚至在未来可能会逐步消失。因此,更多积极的目标以及更加强有力的措施亟需被呼吁并严格执行,对活性氮、气候及其它相关问题进行科学管理,使之维持在一个特定的辐射强迫水平。同时,对于预防由于高氮沉降可能导致的生态问题也具有重要意义。