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大气氨浓度升高将改写氮沉降模仿的实验框架


  人类运动释放到大气中的活性氮, 除了参与大气化学过程,还会通过干湿沉降的体例返回地表。这些“自然氮肥”如何影响天然生态体系是全球转变研究的紧张议题。为了回答这一题目,曩昔几十年, 基于喷淋加氮的田野控制实验广泛开展(图1左)。

  “喷淋加氮实验假定氮沉降是通过增长泥土氮的有用性来影响整个生态体系,因而实验对象多为草地或森林泥土。”中国科技院大气物理研究所潘月鹏研究员认为,“这个实验框架的不足之处在于,它没有考虑植被与大气活性氮的相互作用,也未反映大气氮沉降以气体和颗粒物干沉降为主的天然过程。因此,以往的喷淋实验只能模仿湿沉降, 无法周全评估大气氮沉降对天然生态体系的真实影响。”

  比如,在泥炭沼泽湿地开展的一项长期“喷氨施肥”实验就发现,当氨气干沉降量达到每年70公斤/公顷的时候(相称于华北氮沉降量),只必要3年时间,沼泽植被盖度和组成就会发生显明转变(图1右),敏感的物种会消散。而传统的“喷淋施肥”模仿实验要等到第5年才会发现这些转变,耽误了2年。

  “氨气干沉降对生态体系的影响速度和程度可能超过了我们的想象。”潘月鹏及其合作者认为:“考虑到大气氨是氮沉降的重要前体物, 且全球氨气的浓度呈现上升趋势, 将来的氮沉降模仿实验亟待研究氨气干沉降的紧张影响(图2),以期更完备的刻画大气氮沉降过程及其生态环境效应。”

  日前,这一新的实验框架构想在线发表在Atmospheric and Oceanic Science Letters上。

  Citation:

  Yuepeng PAN, Shili TIAN, Dianming WU, Wen XU, Xiaying ZHU, Chunyan LIU, Dejun LI, Yunting FANG, Lei DUAN, Xuejun LIU and Yuesi WANG (2020), Ammonia should be considered in field experiments mimicking nitrogen deposition, Atmospheric and Oceanic Science Letters,13(3): doi:10.1080/16742834.2020.1733919.

  Link: https://doi.org/10.1080/16742834.2020.1733919

 

 

 

图1(左):林下泥土喷淋施肥模仿氮沉降实验 (习丹 摄);(右):氨气损伤叶片成棕褐色(图片来源:Ian D. Leith. Global Change Biology,2011)

 

 

图2: 模仿氮沉降的田野控制实验:(a)传统的林下施氮体例(模仿湿沉降);(b)林冠施氮体例(模仿湿沉降);(c)将来模仿林冠干、湿沉降的体例(模仿不同氮沉降情势:干、湿沉降;不同形态的氮:氧化态和还原态,尤其是氨气)


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