减少氮的负荷：全树收获

在氮高沉降的地区，氮将在森林生态系统中累积，并会随着时间的推移对环境产生负作用。通过收集森林采伐残留物用作燃料，可明显减少氮沉降的影响。采伐残物对土壤有机氮库具有巨大的贡献，也影响到土壤的气候与过程，常导致土２矿化作用和硝化作用的增强，皆伐地区氮素及流失增加。清除采伐残留物将绵伐地的氮素流失和阻止氮的累积。同样，与遗留在林地上的情况相比，如果清除采伐残留物，则氮的临界负荷值会更得更高。但是，大规模     

森林生态系统对大气氮沉降降低的响应

大气氮沉降是全球变化的重要影响因素之一,而过量氮沉降导致森林出现氮饱和,引起土壤酸化、硝酸根淋溶、氧化亚氮排放增加、植物物种多样性和植被生产力下降.在欧洲、北美和我国大气氮沉降降低的背景下,总结森林生态系统对氮输入降低的响应,不仅能够完善氮沉降对森林生态系统影响的知识体系,也能评估各国已开展的减排行动的成效,为我国制定进一步的减排政策提供科学依据.回顾了欧洲和北美的温带森林以及我国亚热带森林的土壤、地表水、氮循环和植被对大气含氮污染气体和氮沉降降低的响应.土壤溶液中硝酸根浓度对氮沉降的减少响应迅速,但具体响应规律未出现统一趋势.土壤酸化和氮循环过程从高氮沉降中的恢复过程出现滞后现象.森林氮矿化和固持、土壤碳储量和净初级生产力可能需要几十年的时间对氮沉降的减少作出响应.相对而言,虽然有一两年的延迟,土壤无机氮库和氮淋溶量会随着氮沉降的下降而下降.地表水氮浓度与森林生态系统氮状态密切相关.当氮沉降降低时,在历史高氮沉降地区,森林生态系统的氮淋溶下降,因此地表水氮浓度的响应较明显.而在氮缺乏的森林中,普遍较低的地表水氮浓度受到氮沉降变化的影响不显著.地表水酸化的恢复受到土壤硫解吸-矿化和硝化...     

大气活性氮沉降临界负荷研究进展

氮沉降增加是全球变化最重要特征之一,它对全球尺度的粮食生产、碳氮循环及环境质量均具有重要影响,如何有效防控氮沉降增加已成为国内外关注的热点问题。氮沉降临界负荷作为描述生态系统不受氮沉降损害的特定数值,为氮沉降污染防治提供了有益参考。目前,国内外关于氮沉降临界负荷的研究已取得了较大进展,但尚缺乏对氮沉降临界负荷及其定量方法的系统总结。因此,本文总结了氮沉降临界负荷的研究方法以及这些方法在国内外典型生态系统的应用,探讨了该领域目前存在的问题及发展趋势,以期为今后开展相关研究工作提供参考和借鉴。     

湖南蔡家塘森林小流域氮和硫的输入输出特征

以湖南韶山蔡家塘小流域2001～2003年的监测数据为基础,对森林在酸沉降作用下无机氮(NH 4,NO-3)和硫输入、输出的月均通量进行了研究.结果表明,总氮的年输入通量为24～28 kg·hm-2·a-1,主要以NH 4形式(占总输入氮的62%～67%)输入该森林生态系统;年氮输出通量为2～3kg·hm-2·a-1,主要以NO-3形式(占总输出N的83%～98%)输出该森林生态系统.韶山森林年无机氮的滞留量达到22～26kg·hm-2·a-1,其中NH 4占到总氮净截留量的68%～72%.硫的截留量为13～21 kg·hm-2·a-1.高氮沉降导致了一部分氮的输出,但是输出氮仅占到输入氮的8%～9%.有超过90%的氮被生态系统截留.由此可以推断,韶山森林尽管有高氮输入,但是生态系统远没有达到氮饱和状态.     

氮沉降增加对青藏高原林地氮淋溶通量的影响

森林生态系统对大气氮沉降升高的响应机制是国内外学者研究的热点问题之一,近年来中国学者相继在温带森林和热带森林建立了氮沉降增加影响的野外实验平台,但关于氮沉降增加对青藏高原地区森林土壤氮素淋溶通量影响的野外原位研究匮乏。基于此,该研究于2012-2013年生长季,在青藏高原林芝地区云冷杉林通过野外模拟试验,研究了3种水平(0、15和30 kg/(hm~2·a)(以N为计,下同))及3种形态((NH_4)_2SO_4、NH4Cl和KNO_3)氮沉降增加对土壤可溶性氮素淋溶通量的影响。结果表明:林芝地区不同形态氮素的淋溶通量均存在显著的季节和年际变化特征,铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO_3~--N)的生长季月淋溶通量为0.02～0.6 kg/hm~2,可溶性总氮(TDN)、可溶性总有机氮(DON)月淋溶通量为0.07～2.0 kg/hm2,不同形态氮淋溶通量峰值均出现在7-9月;森林穿透雨中硝态氮沉降通量的增加,对氮素淋溶通量具有明显的促进作用,造成NO_3~--N显著淋失(p0.05),且这种促进作用在施加低剂量硝态氮肥的处理上更为明显(p0.01);大气氮沉降增加对DON和TDN淋溶通量有显著的抑制作用,且随着氮沉降量的增加其抑制作用也随之增加。     

我国自然生态系统氮沉降临界负荷评估

过量的氮沉降引起了一系列环境问题并导致生物多样性损失,因此评估当前生态系统氮沉降临界负荷对区域氮管理及其污染控制至关重要.利用稳态质量平衡法估算了当前我国自然生态系统的氮沉降临界负荷,并与氮沉降数据对比,获取了我国超过氮沉降临界负荷的生态系统空间分布情况.结果表明,6%的地区氮沉降临界负荷大于56 kg·(hm²·a)^-1,67%的地区氮沉降临界负荷在14～56 kg·(hm²·a)^-1之间,27%的地区氮沉降临界负荷小于14 kg·(hm²·a)^-1.氮沉降临界负荷较高的区域主要分布在青藏高原东部、内蒙古东北部和南部部分地区.氮沉降临界负荷较低的区域主要分布在青藏高原西部、西北地区和东南部分地区.氮沉降超过临界负荷的区域约占我国的21%,主要分布在东南和东北部分地区.东北、西北和青藏高原地区超临界负荷值普遍低于14 kg·(hm²·a)^-1.因此,未来这些超过氮沉降临界负荷地区的氮素管理和控制更为值得关注.     

我国西南地区氮饱和马尾松林土壤和植物15N自然丰度对长期氮施加的响应

我国快速增长的氮沉降可能造成森林生态系统的氮饱和,进而导致一系列严重的环境后果.为了深入研究氮沉降对我国森林生态系统的影响,进而评价和预测森林生态系统的氮状态,本研究选取我国西南地区典型的马尾松林生态系统,对土壤和植物的15N自然丰度(δ15N)进行了测定,探讨用15N富集因子(εp/s)作为氮状态指标的可行性.对该马尾松林连续7 a施加NH4NO3或Na NO3的控制实验结果表明,长期的高氮输入显著增加了土壤和植物的δ15N.同时,该生态系统对不同形态的氮输入有不同的响应,即在NH+4沉降下δ15N显著高于NO-3沉降下的值.15N富集因子与氮沉降量、净硝化速率和淋溶量均呈显著的正相关关系,特别是本研究与之前研究的所有马尾松林的15N富集因子与氮沉降量之间线性相关,表明15N富集因子可用来表征氮状态.由于在相同氮沉降的情况下,NH+4的效应强于NO-3,建议我国在未来控制氮氧化物排放的同时也应当重视氨的排放控制.     

陆地生态系统氮饱和监测指标及氮沉降控制研究进展

土壤和大气中存在较多的氮,但大多以稳定态的有机氮和氮气形式存在,被植物生长利用的可获得性氮素较少。工业革命以来,人口数量剧烈增长及生活方式的改变带来的化石燃料燃烧、化肥施用和畜禽养殖等活动向大气中排放了大量活性氮,提高了植物可获得性氮水平,并影响到陆地生态系统氮循环和碳循环。长期的氮沉降在全球多个地区引起了氮饱和问题,使得全球工业发达地区及其周边陆地生态系统面临退化风险,我国所在的东亚地区逐步成为继欧洲和北美之后的第三大氮沉降区。严峻的事实及不断加重的氮沉降污染趋势,迫使我们亟需借鉴发达国家的经验以开展相关研究。文章综述了从20世纪80年代起在氮饱和研究中采用的多种氮饱和监测指标,涵盖了陆地生态系统土壤、植被、水体、气体等多个部分的最新进展。文章还总结了我国氮饱和研究的现状,并提出了一些改进措施,以期对我国开展氮沉降观测、氮沉降模拟实验及氮沉降控制有所借鉴。     

珠江广州河段水体中三氮的转化分析

氨氮的污染是影响珠江广州河段水体中溶解氧低、水质差的主要原因^[1]。通过三氮(氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮)转化的实验分析，进一步揭示了氨氮是水体中关键的污染物，它是水体中主要的耗氧污染物。要降低氨氮对河水的污染，必须减少氨氮的人河负荷量。在污水处理中要注意保证充分的溶解氧，溶解氧越多硝化反应的速度就越快，处理后排放的尾水中氨氮的含量就越低。该三氮转化的研究实验结果可为城市污水处理提供科学依据。     

林下凋落物去除与施氮对针叶林和阔叶林土壤氮的影响

通过野外模拟试验,选择中亚热带针叶林(杉木林)和阔叶林(浙江桂林和罗浮栲林)森林生态系统,设3个施氮水平CK(对照)、低氮〔30kg/(hm2·a) 〕和高氮〔100kg/(hm2·a)〕及2个凋落物处理,研究施氮对土壤主要形态氮质量分数的影响、动态变化及凋落物在其中的作用. 结果表明:与CK相比,高氮处理可瞬时(3d)提高森林土壤氮质量分数,但施氮后持续效应的影响降低. 与保留凋落物相比,去除凋落物在施氮的持续效应中,可降低阔叶林土壤w(铵态氮)18.2%,而杉木林土壤的氮质量分数则略有升高.去除凋落物下施氮的持续和瞬时效应可增加各种林下土壤的w(硝态氮),其中浙江桂林土壤w(硝态氮)分别增加58.9%和38.2%,罗浮栲林土壤分别增加7.0%和30.0%,杉木林土壤分别增加-17.1%和9.0%. 可见凋落物在施氮连续事件中存在复杂的短期和长期相互影响. 阔叶林土壤w(SON)(SON为可溶性有机氮)较高,并且其微生物w(SON)及其占微生物w(TN)的比例高于杉木林土壤,而杉木林土壤微生物w(铵态氮)及其占微生物w(TN)的比例高于阔叶林土壤.      

基于MEA情景的长江流域氮平衡及溶解态无机氮通量:流域-河口/海湾氮综合管理

以长江流域氮循环为研究对象,基于千年生态系统评估框架下的4种情景,预测了2050年长江流域的氮循环在不同驱动因子作用下的未来变化趋势,并提出长江流域生态系统的优化管理的建议.研究结果表明,在1970—2010年期间,长江流域氮输入量增加了5倍,长江向河口输出的溶解态无机氮(DIN)通量增加了8倍,流域土壤中的氮已经达到饱和并且氮过剩量持续增加,流域对氮的截留率下降,水体输送的DIN通量增加,区域氮循环失衡问题日益严重.在千年生态系统评估框架下,预测在2050年,在采取积极措施的预测情境下,河流向河口和近海输送的溶解态无机氮通量将会比2000年有所下降,而在消极应对的预测情境下,河流向河口和近海输送的溶解态无机氮通量将会继续增加,从而加剧河口和近海地区水体的污染程度.非点源氮输入将是长江溶解态无机氮输出通量的主要来源,其中以化肥氮输入为主,其次为禽畜粪便氮输入,贡献率最低的是点源污水氮输入.情景预测及源解析研究表明,2050年长江流域-河口/海湾氮污染控制的重点在于减少长江下游-太湖流域、沅江-湘江-洞庭湖流域、赣江-鄱阳湖流域及岷江流域的化肥及畜禽粪便排放,2050年要实现长江水系水质全面达标,长江流域的氮输入量需要削减29%,其中长江下游-太湖流域削减40%,汉江流域削减43%,沅江-湘江-洞庭湖流域削减31%.从子流域尺度制定氮污染管理策略更适用于流域-河口/海湾系统框架下的综合管理.     

沱江氮污染物转化规律及污染容量

本文研究氮污染物在沱江水体中的转化规律及其主要的影响因素。通过实验室模拟试验和野外现场水团追踪试验求得氨氮在沱江水中的总消失速度常数k_T、硝化速度常数k_N、温度校正系数θ以及氨氮的耗氧系数f_n。在参数计算方法上较前人有所改进。建立了计算沱江氮污染容量的数学模式,并用该模式估算了沱江在不同流量和不同水温条件下所能容纳氮污染物的负荷量。     

大围山典型森林土壤有机氮垂直分布特征

为了解亚热带典型森林土壤氮素和有机氮素特征,采集大围山森林公园典型森林土壤剖面(0~100 cm),按每10 cm一层采集土壤样品,研究土壤氮素和有机氮变化规律及其与土壤理化性质的关系.结果表明:1土壤全氮、酸解性有机氮、可溶性有机氮含量均随剖面深度增加而呈下降趋势,受海拔高度影响,高海拔山地花岗岩黄棕壤土壤全氮和有机氮组分含量较高;2土壤有机氮占全氮比平均97.39%±1.17%,酸解性有机氮占全氮比平均64.38%±10.68%,酸解性有机氮各组分均随剖面深度增加而降低;3土壤可溶性有机氮含量范围为9.92~23.45 mg·kg-1,游离氨基酸氮(1.62~12.02 mg·kg-1)占可溶性有机氮比为27.36%±9.95%;4酸解性有机氮、可溶性有机氮与土壤全氮、可溶性总氮、无机氮均达到显著的正相关关系(P0.05),与土壤容重、有机碳和全磷具有极显著的相关关系(P0.01).亚热带典型森林土壤中有机氮是土壤全氮的主体,受海拔高度和土壤理化性质的影响,各组分随土壤剖面深度的增加呈下降趋势,有机氮组分与各氮素形态间的转化关系密切,土壤有机氮特征将深刻影响森林生态系统氮的循环过程.     

氮沉降增加对森林植物影响的研究进展

由于化石燃料的燃烧、含氮化肥的使用以及畜牧业等人类活动的影响，向大气中排放的含氮化合物数量不断上升，从而引起大气氮沉降的增加，使得生态系统发生了一系列变化。为了更好地研究氮沉降这一环境变化，从植物生长、植物抗逆性、植物营养、凋落物分解、以及外来植物入侵等方面对氮沉降进行了综述。     

PnET-CN模型对东亚森林生态系统碳通量模拟的适用性和不确定性分析

东亚地区森林类型多样,开展区域生态系统碳循环模拟时应考虑森林类型的差异。论文利用基于叶氮浓度-最大净光合作用速率关系的PnET-CN模型,对东亚地区8 个森林生态系统通量观测站点的总生态系统碳交换（GEE）和生态系统呼吸（RE）进行模拟,以探讨模型的适用性并对不确定性来源进行分析。研究结果表明：①PnET-CN模型能较为准确地模拟东亚地区大部分森林生态系统站点的GEE和RE;②模型的适用性排序依次为温带、寒温带、亚热带、 热带,模型未能很好地模拟热带湿地森林GEE和RE 的季节与年际变异;③在同一气候区中,PnET-CN模型更加适用于针叶林碳交换的模拟;④PnET-CN模型比较准确地反映了东亚森林生态系统GEE、RE对气候因子（例如,温度或辐射）的响应,但在低温、较弱辐射条件下模型低估了GEE,在高温或较强辐射条件下高估了GEE;在低温条件下模型低估了RE,在高温条件下模型高估了RE。针对东亚多个森林通量站点的模拟情况,论文提出模型应在以下方面进行改进：①PnET-CN模型计算物候时除了考虑温度之外还应加入土壤湿度的影响,并对不同气候区森林生态系统赋予不同叶片凋落时长;②PnET-CN模型中温度对GEE的限制以及光合最适温度应该根据不同站点设置;③PnET-CN模型应该考虑森林生态系统对环境胁迫的适应性,加强对干旱等干扰的模拟;④同时对于拥有复杂水文条件的森林生态系统应该改进土壤含水量的算法,以准确反映该类型森林生态系统GEE和RE的季节变化。     

植物吸收土壤有机氮的研究进展

传统的氮循环模式认为,土壤有机氮只有经过微生物分解转化为无机氮(NH₄⁺+NO₃^-)后才能为植物吸收利用。然而,近年来许多研究证实多种陆地植物具有从土壤中获取小分子有机物质(如自由态氨基酸)的能力,对传统的氮循环模式形成巨大的挑战。论文从土壤中氮素的形态、植物吸收有机氮的证据、有机氮吸收的机制、以有机氮为重要氮源的生态系统类型以及根系吸收与分泌有机氮之间的平衡等5个方面进行了综述,分析了当前研究方法的优缺点,针对本领域内核心科学问题,提出了未来植物吸收有机氮的改进方法及研究方向,为进行植物利用有机氮的研究提供方法基础。     

全球森林土壤净矿化量的影响因子

森林生态系统在全球变暖格局下的地位和作用,尤其是土壤氮库对大气氮沉降增加的响应逐渐成为全球变化研究的热点。文章通过对已有文献资料的调研和整理,分析了1984-2012年间全球森林生态系统土壤净矿化量的野外原位观测结果的分布特征,力求有效预估森林生态系统中氮素年净矿化量对大气氮素沉降量和水热条件等因子变化的响应。结果表明:全球森林生态系统土壤净矿化量的平均值为39.33 kg/(hm2·a)(以N计)。作为一个复杂的生态过程,土壤净矿化量同样受到年均温、年降水量以及土壤属性的显著影响。其中年降水量大于800 mm区域的森林土壤净矿化量与年降水量呈显著正相关关系(R2=0.17,p<0.05)。另外,森林土壤净矿化量也随着氮沉降量的增加而显著增大,氮沉降量对不同区域森林土壤氮素净矿化量的贡献率约为38%。土壤C/N(x1)和氮沉降量(x2)可以有效解释不同区域森林土壤净矿化通量(y)85%的变化。     

林地大气氮沉降通量观测对比研究

以中国科学院红壤生态实验站森林微气象分站阔叶林为研究对象,采用穿透雨量法和微气象学推论法对该阔叶林地大气氮沉降通量进行了对比研究.结果表明,穿透雨量法观测2006年10月～2007年9月林地NH4+-N干沉降通量为37.66kgN/(hm2.a),NO3--N干沉降通量为18.53kgN/(hm2·a),其中NH4+-N是氮化物干沉降的主要贡献者,占总干沉降的67.0％.该研究方法所得结果与微气象学方法观测结果具有较好的一致性,表明穿透雨量法估算林地氮干沉降通量具有一定的可靠性.微气象学法与穿透雨量法观测结果共同说明研究地大气氮沉降量较高,过量的氮输入对研究地生态系统的影响值得关注.     

靖江市水稻种植期土壤吸附态氮流失量计算

结合长江中下游地区气候、土壤特征、植被覆盖、降雨、地势及人类活动强度，采用美国通用土壤流失方程确定了各个参数值。在此基础上计算出靖江市全年的土壤侵蚀量，并推出了水稻种植期间的土壤侵蚀量及由此产生的吸附态氮污染负荷量，为农业面源污染防治提供依据。     

丛枝菌根控制稻田氮排放研究进展

氮肥过量施加促进了稻田的氮排放,从而加剧了水体污染和温室效应,这已成为各国可持续发展面临的共同难题。植物根系和丛枝菌根真菌形成的共生结构(丛枝菌根),不仅能够提高水稻的产量和品质,而且在控制稻田氮面源污染方面拥有巨大应用潜力。文章基于控制稻田氮排放的重大意义,指出了现有氮排放控制手段的效果和不足之处,围绕丛枝菌根的生理生态特性,总结了丛枝菌根在菜地、草地、农田、森林生态系统中的氮减排功能,预测了丛枝菌根应用于稻田氮减排的经济效益和环境效益,探讨了丛枝菌根削减稻田氮排放的植物学、微生物学和土壤学机制,并提出了目前研究面临的瓶颈问题、难点和解决方案,最终为丛枝菌根控制稻田氮排放的深入研究提供理论支撑。