不忘初心 以实际行动践行“生态梦”

　　文／周　玮　朱　琳

　　10 年潜心深造，他立足森林生态学基础研究；执着创新，他长期探索氮沉降与森林碳氮生物地球化学过程，为碳中和战略贡献力量；初心为终，匠心为用，他扎根华南地区野外森林定位研究站，只为圆那一个“生态梦”。他，就是中国科学院华南植物园副研究员郑棉海博士。

　　2012 年，郑棉海从华南农业大学毕业后，用8 年时间在中国科学院华南植物园攻读硕士、博士学位和从事博士后研究，依托广东肇庆市鼎湖山、江门市鹤山等国家野外森林定位研究站，探索氮沉降对我国南方森林生态系统的影响及其机理。他先后入选第一届中国生态学学会青年人才托举工程、第三届中国博士后创新人才支持计划、第十一批中国科学院青年创新促进会会员。2022 年入选中国科学院特聘研究骨干岗位，担任生态系统管理研究组负责人（PI），同时也是华南植物园生态党支部“碳中和”青年突击队骨干。截至目前，他已经在国内外学术刊物发表论文43 篇，其中以第一/ 通讯作者发表论文24 篇。主持完成科研项目8 项。曾获中国科学院优秀博士学位论文、院长优秀奖、优秀毕业生等荣誉。在森林生态学和碳氮生物地球化学等领域做出了突出的成绩。

　　为生态建设，一直在路上

　　“生态学基础研究是一项长期的工作，它的科研成果可能无法很快做到技术转化实现短期效益，所以需要科研人员有耐心、有热情。”正是怀着这种坚定的信念，郑棉海在从事科研的过程中从未懈怠。

　　全球变化背景下，大气氮沉降被认为是森林氮素的主要来源。然而在长期氮沉降环境下，许多森林出现氮的流失多于沉降氮的输入，但迄今为止对森林如何维持氮素平衡仍不清楚。针对此问题，郑棉海定量分析了土壤、凋落物、苔藓、植物根际和叶际等多个森林隔层的氮输入情况，发现这些隔层中存在微生物固定大气氮的现象（生物固氮）。

　　为了探究这种固氮现象在氮沉降环境下是否存在，他采用了多种施氮方法进行验证。其一，依托我国最早建立的模拟森林氮沉降试验平台，经过多年氮添加处理，他发现虽然多数自然林和人工林土壤出现氮富集现象，但森林的微生物固氮速率仍维持在较高的固氮活性范围。其二，依托国内首个林冠氮添加试验平台开展研究，他发现传统林下施氮的实验方法低估了微生物的固氮效率。此外，利用15N 稳定同位素示踪技术，郑棉海团队分析了氮输入在森林中的去向，估算了森林对外源氮的回收率，发现超过50% 的氮素储存于植物和土壤中。这些结果证实了游离微生物固氮是森林隐藏的重要氮源，更新了学术界对森林氮素来源的认识。

　　据此，郑棉海提出了“富氮森林可以高效固持外源氮”的新假说。基于全球陆地生态系统微生物固氮的观测实验，量化了不同资源对微生物固氮的调控效应，结合人类干扰活动和全球气候变化等实验处理，证实了碳、氮和磷等资源协同影响微生物固氮的关键途径。上述研究发表在EcologyLetters、Global Change Biology、Ecology、Journal of Ecology等生态学领域权威期刊，诠释了森林氮素动力学机制，证明了微生物固氮过程受多种资源的协同作用，为陆地氮循环模型及其驱动机理的完善提供了理论依据。

　　为了结合国家“双碳”战略需求，他进一步探究了“氮”输入对生态系统碳中和的贡献，由此开展了森林碳氮生物地球化学的研究。依托广东鼎湖山定位研究站，郑棉海团队进行了长达13 年的土壤碳排放的监测和实验研究，发现长期氮沉降对亚热带森林土壤碳排放的影响呈现“无显著变化—显著降低—无显著变化”的三阶段规律。

　　进一步发现，13年的施氮处理使土壤碳排放减少6.5～9.1MgCO2 ha-1，等同于1g 氮输入可以减少6 ～ 13g 碳排放。基于鼎湖山模拟氮沉降平台建立以来测定的849 项土壤、植物和微生物碳氮循环数据，他们分析了生态系统的响应机理并构建了三阶段的生态学理论框架。2022 年，该研究结果发表在地球科学领域顶级刊物Nature Geoscience ，为生态学理论、气候变化预测及生态系统碳中和技术的发展提供了重要的参考依据。该成果发表后，郑棉海受邀撰写Research Briefi ng并进行重点报道。中国是世界上大气氮沉降最严重的地区之一，也是森林资源丰富的国家，他们的研究量化了长期氮沉降减缓热带森林土壤碳排放的贡献，可助力于国家“双碳”战略目标的需求。

　　为科研传承，初心不动摇

　　“郑老师总是我们课题组最早到的，周末也经常加班”，他的学生说道。集思广益、锲而不舍是科研的灵魂，郑棉海将这种科研精神潜移默化地灌输给新一代年轻人。在他的影响下，整个团队形成了一丝不苟的科研作风。

　　2002 年，郑棉海的博士生导师（莫江明研究员）在鼎湖山建立了国内最早的模拟森林氮沉降平台，依托该平台已在学术成果、科研奖励和人才培养等方面取得了突出的成就。在莫江明老师的悉心指导下，郑棉海也取得了较好的学术成绩。2022 年，他正式接管莫老师的研究团队并成为华南植物园最年轻的PI，带领团队继续探索。目前，郑棉海指导本科生3 名（大学生科技创新计划）、研究生8 名和博士后2 名，有4 名研究生已获得学位，其中1 名获得“中国科学院院长优秀奖”和“优秀毕业生”称号。

　　“对于科研工作者来说，实验的失败是不可避免的，但是要养成多思考、多观察的习惯，沉下心去阅读文献、重复实验，只有这样才能做好研究。”正是出于对科研的热情和执着，郑棉海从研究生阶段以来就不断取得较好的成绩：2020 年，他的博士学位论文《氮磷添加对南亚热带三种典型森林自由固氮的影响和机理》获评中国科学院百篇优秀博士学位论文，博士后研究论文《自然生态系统生物固氮的理论探索和机制研究》被评为全国博士后创新人才计划- 优秀创新成果。

　　2023 年3 月，他受中共广州市委“奋斗的青春”栏目人物专访，以广州青年故事为主题在“广州青年”“中国科学院广州分院”等微信公众号推送。其人物事迹以“郑棉海：为生态环境发展贡献青年力量”为题在《广州青年报》宣传，同年也获评华南植物园优秀共产党员。目前，他是TheInnovation、Eco-Environment & Health、Frontiers in PlantScience、Frontiers in Soil Science、Forests、Nitrogen、《地球环境学报》7 家学术期刊的编委、客座编委或青年编委。他正在自己的科研领域里开辟一条宽阔的道路。

　　作为一名青年科技工作者，郑棉海的科研历程体现了纯粹的青年科学家精神，一种为理想而奋斗的热忱。作为我国生态建设道路上的探索者，他正着力于森林生态学和碳氮生物地球化学的研究，以及生态和地学领域新一代科研人才的培养，以学问为矛、以理想为马，风雨兼程，一路前行。

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