湿地氮循环
人工湿地氮过程
4.8 厌氧氨氧化 (ANAMMOX)
NO3-、NO2− 和 NH4 在厌氧条件下转变为 N2，其 中NO3-、NO2− 作为电子受体 (Strous et al., 1997) 。 方程式：
4.9 硝酸异化还原为铵 (DNRA)
微生物介导的由硝酸盐到铵根的转化过程，有人 认 为 在 高 碳 低 氮 的 环 境 中 DNRA 尤 为 重 要 （Tiedje‘s, 1988; Bonin, 1996; Nijburg et al., 1997) 主要有两种途径：
1. 微生物发酵：通过有机物发酵获得电子从而还原硝酸盐 .
2. 硫还原：通过专性化能自养菌，以还原态的硫为电子供
体 (H2S and S2-) 来还原硝酸盐。
5. 最终将氮移除系统的反应过程
氨挥发 反硝化 植物吸收（包括生物量的收获） 氨吸附 厌氧氨氧化 有机碳填埋 注：单一的硝化作用不能移除污水中的氮，但是硝化作用
4.3 氨挥发 (Ammonia volatilization)
物理过程，铵态氮一直处于气态以及与羟基结
合的动态平衡中。
pH 对氨挥发的影响：在淹水的地面或者沉积物
中，当 <7.5 时挥发不明显；pH9.3 时氨与铵离
子比例 1:1，挥发显著。
Vymazal, J. Removal of nutrients in various types of constructed wetlands. Science of the Total Environment 2007, 380: 48-65.
与 反 硝 化 作 用 一 起 是 CWs 氮 移 除 的 主 要 方 式 （ Vymazal,
2007; Garcí a et al., 2010）。
湿地生态系统的氮循环与稳定性评估
湿地生态系统的氮循环与稳定性评估湿地是地球上一种非常重要的生态系统，它们具有过滤污染物、保护自然生境和维持生态平衡等重要功能。
氮是湿地生态系统中的重要元素之一，它通过生物循环来维持系统的平衡和稳定性。
本文将讨论湿地生态系统中的氮循环和稳定性评估。
一、湿地中的氮循环氮素在湿地生态系统中的循环是非常复杂的，涉及到各种生物和非生物过程。
首先，固定和释放氮的重要过程之一是生物固氮。
许多湿地植物和微生物都能固氮，将氮从空气中转化为化合物，并让其变得可被其他生物利用。
生物固氮后，固定的氮化合物被用于构成植物和其他生物体中的蛋白质等生物分子。
这些生物分子在生物的死亡或排泄后，被微生物分解为氨或其他化合物。
氨进一步被氧化成亚硝酸盐和硝酸盐，并被植物重新吸收。
湿地中的氮循环还受到人类活动的影响。
农业和城市化等活动会通过排放废水和化学肥料，影响湿地生态系统中的氮流动和吸收。
这些活动可能导致湿地水质的恶化，以及湿地植物和动物数量的减少或灭绝。
二、湿地生态系统的稳定性评估湿地生态系统的稳定性指系统在受到外部环境压力时，仍然能够实现良好的功能。
氮是湿地生态系统中的重要元素之一，但许多因素都会影响氮的流动和吸收，从而影响湿地生态系统的稳定性。
首先，过量的氮污染可能导致湿地水体中的氮含量超标，从而引起藻类的过度生长和死亡，进一步引起水体富营养化、氧化还原失衡等问题。
这些问题不仅会影响湿地的生态功能，而且还会进一步影响湿地周围环境的生态系统。
其次，湿地中的氮流程也对氧化还原环境有很大的影响。
氧化还原环境包括含氧和缺氧环境。
这些环境之间的转化、变化和数量会影响湿地生态系统的稳定性。
例如，湿地中过量的氮和有机物排放会使氮流向缺氧区域，产生剧烈的硫化物和甲烷释放，从而影响湿地系统的稳定性。
总的来说，湿地生态系统的氮循环对其稳定性有着重要的影响。
对于保护和管理湿地生态系统，必须认真评估氮循环过程及其将产生的影响。
这种评估需要结合生态动态、生物学和生态学等多项因素，以建立适合于湿地生态系统的稳定性评估指标。
湖泊生态系统氮循环途径及发生条件分析
湖泊生态系统氮循环途径及发生条件分析【摘要】湖泊生态系统中的氮循环是一个复杂的过程，涉及到氮的来源、转化、去除等多个环节。
本文通过对湖泊生态系统氮循环途径及发生条件的分析，揭示了氮在湖泊中的重要性和影响。
氮来自于氮的固氮、氨氮、硝酸盐等形式，通过藻类的光合作用和微生物的分解作用进行转化，最终被沉积或通过植物的吸收进行去除。
氮的循环过程受多种因素的影响，包括氧气、温度、pH值等。
深入研究湖泊生态系统氮循环的重要性，有助于加强湖泊管理和保护，并为未来的研究提供重要的方向和理论支持。
【关键词】湖泊生态系统、氮循环、来源、转化、去除、发生条件、重要性、研究方向1. 引言1.1 研究背景湖泊是地球上重要的淡水生态系统，拥有丰富的生物多样性，为生态平衡和人类生活提供了重要的服务。
氮是生物体中不可缺少的元素之一，它在湖泊生态系统中扮演着重要的角色。
随着人类活动的不断增加，湖泊生态系统氮循环受到了严重的破坏，导致了水体富营养化、蓝藻水华等问题的出现。
研究表明，湖泊生态系统中氮的循环过程十分复杂，涉及到多种生物和非生物因素的相互作用。
了解湖泊生态系统中氮的来源、转化和去除过程，对于有效保护湖泊生态系统的稳定性具有重要意义。
本文旨在探讨湖泊生态系统中氮循环的途径及发生条件，为进一步研究和保护湖泊生态系统提供理论基础和参考。
通过深入了解湖泊生态系统中氮的循环规律，可以为湖泊生态环境的保护和修复提供科学依据和技术支持。
1.2 研究目的湖泊生态系统氮循环是一个复杂的过程，对于湖泊的生态平衡和水质有着重要的影响。
本文旨在通过对湖泊生态系统氮循环途径及发生条件的分析，深入探讨湖泊氮循环的机制和规律，为湖泊生态环境保护与管理提供科学依据。
1. 分析湖泊生态系统氮循环的整体情况，揭示氮在湖泊系统中的来源、转化和去除过程，探讨氮在湖泊中的循环路径。
2. 探讨湖泊生态系统中氮的来源，包括氮的输入通道和主要来源物质，分析不同来源对湖泊水质的影响。
湿地氮循环及其对环境变化影响研究进展
全球 环境 变化 是 目前人类 面临 的重 大 而急 迫 的
环 境 问题 ， 这一 问题 在 很 大程 度 上 是人 类 活 动 引起 主要问题 ， 出在湿地系统 内氮迁移量及 其与不 同环境要 素 指 的， 并与碳 、 、 、 等元 素循 环 紧密 相 关 ． 氮 磷 硫 当前 在 环 境生 物 地 球 化 学循 环 研 究 方 面 ， 球 和 区域 氮 元 全 素循 环 的变 化 日趋 严 重 ［ ． 响氮 循 环 的相 关 人 类 １影 ］
第３ ８卷第 ６期 ２１ ００年 ６月
同 济 大 学 学 报（ 然 科 学 版） 自
Ｊ Ｕ Ｎ ＬＯ Ｏ Ｇ Ｉ Ｎ Ｖ Ｒ Ｉ Ｙ Ｎ Ｔ Ｒ ＬＳ ＩＮ Ｅ Ｏ Ｒ Ａ ＦＴ Ｎ Ｊ Ｕ Ｉ Ｅ ＳＴ （ Ａ Ｕ Ａ Ｃ Ｅ Ｃ ）
Ｖ０ ． ． １３８Ｎｏ ６
Ｊ ｎ ２ １ ｕ ． ００
湿 地是 自然界 最 富生物 多样 性 的生 态 景观 和人 类 最 重 要 的生 存 环 境 之一 ， 具有 巨大 的 环境 调 节 功
能和 效 益 ， 维 持 自然 界 生 态平 衡 过 程起 着 十分 重 对 要 的作用 ， 全球 生 物地 球 化 学 循环 中 的作用 已越 在 来 越 受 到人 们 的关 注 ． 素作 为 一种 湿地 营 养水 平 氮 指 示剂 ， 常是 天 然 湿地 或 人 工 湿地 土壤 中的主 要 常 限制 性养 分［ ； ３ 同时也是 江 河 、 湖泊 等 永久 性 淹水 湿 地 发生 富营 养 化 的主 要 诱 因之 一 ． 地 作 为氮 素 的 湿 源 、 或转 化 器 的功 能在 生 态 学和 环 境科 学 领 域 日 汇
２０９ ０ ０ ２，Ｃｈｎ ；２ Ｉ ｓｉ ｅｏ ｏｅ ｈ ｃ ｌ ｇｎ ｅ ｉｇ， ｉｅ ｓｔ ｆ ｉａ ． ｎ ｔｔ ｆ ｕｔ Ｇｅ ｔｃ ｎｉａ Ｅｎ ｉｅ ｒｎ Ｕｎｖ ｒｉｙｏ Ｓ ｕ ｔａ ｔ ｔ ｔｇ ｒ ，Ｐｆｆｅ ａ ｎｗａｄ ｉｇ ３ ７ ５ ９ Ｓｕｔｇ ｒ ， ｒ ｎ ； Ｓ ｈ ｏ ｆ ｌｒｎ ５ ０ ６ ｔ ｔ ａ ｔ Ｇｅ ｍａ ｙ ３． ｃ ｏ ｌｏ Ｎａｕ ａ ｓｕ ｃ ｓａ ｄＥｎ ｉｏ ｍｅ ｔｌ ｇｎ ｒｎ Ｈｅｅ ｉｅ ｓｔ ｆ ｔｒ ｌＲｅ ｏ ｒ ｅ ｎ ｖｒ ｎ ｎａ Ｅｎ ｉｅ ｉｇ， ｆｉ Ｕｎｖ ｒ ｉｙｏ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ，Ｈｅｅ ３ ０ ９，Ｃｈｎ ） ｃ ｎ ｌｇ ｆｉ２ ０ ０ ｉａ
氮硫在湿地中的迁移与转化
1.氮的输入
• 1.湿地土壤有机质的矿化
– 氮的矿化作用是指有机物质降解时,有机氮在微生物作用 下降解为NH4+的生物转化过程,也被称为氨化过程。
– 固氮过程使氮在固氮酶的参与下通过某些好氧细菌及藻类 的活动而被转化为有机氮 ,
– 有机氮再经矿化作用降解为NH4+,然后由亚硝化单胞菌属把 NH4+氧化为NO2-以及由硝化菌属把NO2-氧化为NO3-。 – 这是一个厌氧氨氧化反应主要包括生物源，火山和海浪。海浪带来的硫酸 盐量则不定，但这部分硫有90%直接返回到海洋。
• 海岸湿地是硫释放的主要来源之一，H2S是湿地生态循环 中硫的主要释放物,DMS则是从湿地植物中释放的。 • 但是海岸湿地面积只占全球陆地的0.3%,它们对于全球硫 循环的释放的贡献较小。
1.氮的输入
• 3.水中氮的收支与积累
– 湿地水系统是 氮循环必不可 少的重要 载体 。湿地氮的输入大部 分通过水源输入 , 主要以河流径流进入湿地系统 , 降水是NO3- 和 NH4+的重要补充方式 , – 因此湿地系统通过水的流动与其毗邻的陆生或水生生态系统进行 物质交换 。 – 湿地中的氮常由 无机态转变为有机态 , 并被输送到 下游生态系 统 , 具有湿地的流域比没有湿地的流域输送的有机物多得多。 – 淡水沼泽湿地和盐沼湿地中氮等养分输送具有季节性变化 , 在夏 季, 沼泽湿地是养分的汇 , 而在春季则是养分的源, 主要由于植物 凋落后很大一部分养分物质随凋落物和淋滤作用 散失到水体中 , 所以氮等物质在秋季和早春经常发生净输出。
3.硫的迁移转化
• 含硫肥料是土壤硫的主要来源，土壤中加入不同的肥料会 影响含硫气体的释放。大气中的硫化物常随降雨进入土壤。 • 同时，大气中的硫也可为植物和土壤直接吸收，空气中硫 含量变化极大。另外降雨也会增加土壤中的硫含量。 • 另外硫化物会通过水的流动与其毗邻的陆生或水生生态系 统进行物质交换。使硫化物迁移。
生态系统的物质循环
生态系统的物质循环生态系统的物质循环是指在生物圈中，各种物质的循环利用过程。
这些物质包括水、氧气、二氧化碳、氮、磷等，它们在生态系统中相互流动和转化，起到维持生命平衡和促进各种生物活动的重要作用。
下面将从水循环、碳循环和氮循环三个方面来探讨生态系统的物质循环。
一、水循环水循环是生态系统中最基本的物质循环之一，也是维持生命活动和生态平衡的重要环节。
水循环包括蒸发、降水、地下水、地表水和湿地等环节。
首先，水蒸发是水从地表转化为水蒸气的过程。
蒸发主要通过植物的蒸腾作用和水体的蒸发来实现。
水蒸气在大气中上升，形成云层。
其次，降水是水从大气中以形式变为液态的过程。
大气中的水蒸气凝结成雨、雪、露、霜等降落到地表。
同时，地下水也是生态系统中的重要水源之一。
降水通过渗透和下渗进入地下成为地下水，地下水通过泉眼、河流等方式重新回到地表。
湿地作为自然的水过滤器，是生态系统中的重要部分，具有调节降水和净化水质的功能。
二、碳循环碳循环是地球上重要的生物地球化学循环之一，对维持生物圈的稳定具有重要作用。
首先，碳循环的起点是植物通过光合作用将二氧化碳转化为有机物，同时释放出氧气。
其次，动物通过呼吸作用将氧气与有机物反应，生成二氧化碳和水，并释放出能量。
此外，植物和动物的生死过程中也参与了碳循环。
植物的死亡会将有机物释放到土壤中，进而以土壤有机质的形式长期储存。
而动物的尸体也会通过分解作用将有机物转化为二氧化碳和水。
最后，碳循环的结果是将二氧化碳在大气和生物圈之间持续地转化和交换，维持着生态系统中生物的生长和活动。
三、氮循环氮循环是生态系统中重要的元素循环过程，它对维持生态平衡和生物多样性具有重要的作用。
首先，氮的固氮是氮循环的起点。
固氮指的是将大气中的氮气转化为植物可以利用的氨或硝酸盐等无机形式的氮。
其次，植物通过吸收土壤中的氮养分来合成蛋白质等有机物。
动物则通过食物链摄取植物的有机物来获取氮养分。
同时，氮的歧化是氮循环的重要环节。
湿地生态系统的氮磷循环研究
湿地生态系统的氮磷循环研究概述湿地是一种特殊的生态系统，它是水、土壤和植被相互作用的产物。
在湿地生态系统中，磷和氮是生物生长必需的元素，它们通常通过氮循环和磷循环来进行循环。
磷循环和氮循环是生态系统中一个非常重要的环节，它对湿地生态系统的健康和功能发挥起着至关重要的作用。
因此，研究湿地生态系统中的氮磷循环，对于保护湿地生态系统的稳定性和可持续性有着重要的意义。
磷循环的研究湿地中的磷来源主要是来自强化处理排水和河流输入。
湿地生态系统中的磷主要通过植物吸收和沉积物沉积两个途径来循环利用。
研究表明，湿地植被对磷的吸收主要是通过根系和吸附两种方式进行，而湿地底泥是磷的主要沉积物质。
底泥中包含着一些磷酸盐结晶和有机物质，这些物质能够被水中的磷离子吸附，形成与底泥颗粒表面的弱化学键。
此外，底泥中的微生物也可以促进磷的沉淀和吸附过程。
磷的吸附和沉积作用能够促进湿地生态系统中磷的循环利用，但过多的磷的输入也会导致遗留磷和磷的富集，对湿地生态系统构成威胁。
氮循环的研究湿地生态系统中的氮同样是生物生长必需的元素，也是湿地生态系统重要的营养源之一。
氮的来源主要包括沉降、养分输入、土地利用变化以及生物发生作用等多种途径。
在湿地生态系统中，氮主要通过植物吸收和细菌转化两个途径来循环利用。
光合作用是植物将二氧化碳和水合成有机物的过程，而植物在进行光合作用的同时也会吸收氮素。
此外，氨氧化和硝化是湿地生态系统中氮转化的两个重要过程。
氨氧化是通过硝化细菌将氨氧化成为亚硝酸根离子和硝酸根离子，而硝化是通过硝化细菌将亚硝酸根离子和硝酸根离子转化为固体硝酸盐，将氮转化为可供细菌和植物利用的形式。
影响氮磷循环的因素除了湿地生态系统中的物理化学特性外，还有其他种种因素能够影响氮磷循环。
其中，人类活动是湿地生态系统氮磷循环的主要干扰因素之一。
强化处理排水、农业活动以及城市化进程都会导致氮磷输入增加。
过度输入氮磷会导致湿地生态系统中氮磷的富集，从而破坏湿地生态系统的平衡稳定，导致生态系统逐渐退化。
人工湿地的碳氮磷循环过程及其环境效应
人工湿地的碳氮磷循环过程及其环境效应人工湿地的碳氮磷循环过程及其环境效应引言近年来，人工湿地作为一种重要的生态工程技术，被广泛应用于水污染治理中。
人工湿地通过模拟天然湿地的生态功能，可有效去除水中的有机物质和营养盐，具有净化水体、恢复生态系统功能的重要作用。
对于人工湿地而言，碳、氮和磷元素是其中最重要的循环物质。
本文将详细介绍人工湿地的碳、氮和磷元素的循环过程和环境效应。
一、碳元素的循环过程及环境效应人工湿地中的碳元素主要来自水体中的有机物质、湿地植物的生物质和沉积物。
碳元素在湿地中会经历多环境过程，包括植物吸收、微生物分解和有机物质沉积。
首先，湿地植物通过光合作用吸收二氧化碳，并将其转化为氧气和有机物质。
这些有机物质可以被湿地植物部分利用，同时也有一部分被分泌到根际区域。
其中一部分被微生物分解为二氧化碳释放到大气中，完成碳元素的释放循环。
其次，湿地植物生物质中的有机碳会在植物死亡后沉积到沉积物中，进而形成湿地的土壤有机质。
土壤中的有机质可以通过微生物分解释放为二氧化碳，也可以沉积到更深层次的土壤中形成长期储存的碳库。
这部分碳元素的储存和释放过程会影响湿地的碳平衡和碳循环速率。
另外，湿地植物的根系和根系泌物也能促进土壤中的碳储存，从而提高湿地的碳汇能力。
对于环境效应而言，人工湿地在碳循环过程中具有显著的碳吸收和固定能力，有助于减缓全球气候变化。
此外，湿地植物的根系和沉积物中的有机质能够有效地渗透和吸附水中的有机物质和重金属，从而减少水体中碳污染物的浓度，改善水质环境。
二、氮元素的循环过程及环境效应氮元素在人工湿地中的循环过程主要包括氮固定、生物转化和氮淋洗等环境过程。
湿地植物的根系和根系附近的微生物是主要的氮转化参与者。
首先，湿地植物中的根结瘤菌能够与植物共生，通过固定大气中的氮气，将其转化为植物可吸收的氨氮。
这部分固定氮能够提供给湿地植物的生长和发育，同时也能够降低湿地中氮的浓度，减少氮的排放，达到保护水质的目的。
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湿地氮循环
湿地氮循环过程
硝化细菌
硝化作用： 硝化作用：NH4++O2
NH3(植物吸收的形态 植物吸收的形态) 植物吸收的形态
硝化作用一般发生在氧气供应充足的氧化根 硝化作用一般发生在氧气供应充足的氧化根 氧气供应充足 周围，将氨氮转化为硝态氮，作为负离子， 周围，将氨氮转化为硝态氮，作为负离子，硝 酸根不会被带负电荷的土壤颗粒所固定， 酸根不会被带负电荷的土壤颗粒所固定，因此 它在溶液中的活动性更强。 它在溶液中的活动性更强。如果植物和细菌不 能马上吸收、同化硝酸根， 能马上吸收、同化硝酸根，会随地下水流发生 淋溶损失，或者发生异化氮氧化物还原，最普 淋溶损失，或者发生异化氮氧化物还原， 遍的就是反硝化作用 反硝化作用。 遍的就是反硝化作用。
湿地氮循环过程
1.湿地系统的氮素输入 1.湿地系统的氮素输入
大气沉降：有湿沉降、干沉降和混合沉降3 大气沉降：有湿沉降、干沉降和混合沉降3 湿沉降是指自然界发生的雨 是指自然界发生的雨、 类. 湿沉降是指自然界发生的雨、雪、冰雹等 各种降水过程, 干沉降是指大气气溶胶粒子 各种降水过程, 而干沉降是指大气气溶胶粒子 的沉降过程,混合沉降则是指二者的混合物. 的沉降过程,混合沉降则是指二者的混合物. 生物固氮是大气中的分子态氮在湿地微生 生物固氮是大气中的分子态氮在湿地微生 固氮酶催化还原为氨的过程 物体内由固氮酶催化还原为氨的过程, 物体内由固氮酶催化还原为氨的过程, 包括植 物固氮和微生物固氮, 微生物固氮是生物固氮 物固氮和微生物固氮, 微生物固氮是生物固氮 周念清， 的主体要素（周念清，2010）. 周念清
湿地氮循环
N
湿地氮循环过程
2.湿地生态系统氮素的输出 湿地生态系统氮素的输出 土壤NH 挥发是湿地氮输出的主要途径之一 是湿地氮输出的主要途径之一. 土壤NH3挥发是湿地氮输出的主要途径之一.在 一定条件下, 一定条件下, 特别是微碱性土壤中或土壤中含有 较多的碳酸钙 碳酸钙时 较多的碳酸钙时, 土壤中氨态氮以氨气形态从土 壤中挥发而遭受损失, 土壤中氨挥发主要受水体 壤中挥发而遭受损失, 土壤中氨挥发主要受水体 pH 值的调控. 值的调控.
N
湿地中氮的生态效应
NH3
NH3 挥发过程是指土壤中的 4+ 被转化成 3而释放 挥发过程是指土壤中的NH 被转化成NH 到大气中, 从而导致土壤氮损失的过程。 到大气中 从而导致土壤氮损失的过程。在湿地生态系统 中, NH3 挥发过程常常发生在湿地地表或湿地水面与大气 的界面处。 的界面处。 在大气环境中, 也是一种温室气体 温室气体(能够吸收波长为 在大气环境中 NH3也是一种温室气体 能够吸收波长为 10. 53 纳米的辐射 , 因而它对于全球变暖也有着十分重要 纳米的辐射) 自由基发生化学反应生成 的影响; 能够与大气中的·OH自由基发生化学反应生成 的影响 NH3能够与大气中的 自由基发生化学反应 另一种含氮气体NH 又能与不同的化合物(如 另一种含氮气体 2, 而NH2又能与不同的化合物 如O3、 NO、NO2 )反应生成 2、N2 O、NOX 等不同的含氮化合物。 反应生成N 等不同的含氮化合物。 、 反应生成 、 来源：Kurvits T,1998 湿地氮循环
湿地氮循环
N
湿地氮循环过程
植物是湿地生态系统的重要组成部分 植物是湿地生态系统的重要组成部分, 氮素是 是湿地生态系统的重要组成部分 植物从土壤中吸收量最大的矿质元素. 通过收割植 植物从土壤中吸收量最大的矿质元素 通过收割植 物可以彻底地从湿地中去除一部分被植物所吸收 的氮素. 的氮素 湿地植物对氮素的吸收持留能力依植物类 型而异, 等研究发现芦苇 芦苇在湿地恢复与保 型而异 Romero 等研究发现芦苇在湿地恢复与保 护中具有重要作用, 它对输入的无机氮吸收量高达 护中具有重要作用 它对输入的无机氮吸收量高达 66% ~ 100%（刘长娥，2008）. （刘长娥， ） N
湿地氮循环
N
中国科学院三江平原沼泽湿地
试验根据不同目 的分别布置 4 gN /m2 10 gN /m2 20 gN /m2 3个氮素输入水 个氮素输入水 平(以NH4NO3水 以 溶液的形式, 溶液的形式 在 生长季初期一次 性输入氮素)和空 性输入氮素 和空 白对照, 观测氮 白对照 观测氮 素输入对植物生 产力的影响。 产力的影响。
NH4+
OH-
NH3（挥发） 挥发）
湿地氮循环
N
湿地氮循环过程
反硝化气态损失和淋洗是湿地氮输出的另一途径 反硝化气态损失和淋洗是湿地氮输出的另一途径. 气态损失和淋洗是湿地氮输出的另一途径
反硝化作用受土壤的氧化还原反应电位( 反硝化作用受土壤的氧化还原反应电位 Eh) 、 氮素和有机质含量、 水分含量、 氮素和有机质含量、pH 值、水分含量、温度以 及湿地植物等因素的影响.反硝化作用是有记录 及湿地植物等因素的影响 反硝化作用是有记录 的大部分湿地氮损失的主要途径， 的大部分湿地氮损失的主要途径，反硝化作用在 酸性土壤和泥炭地中比较少发生。 酸性土壤和泥炭地中比较少发生。
总氮在不同土壤深度的含量 来源：刘长娥 等，2008
氨氮在不同土壤深度的含量
影响氮循环的因素
3.温度 3.温度
枯落物分解速率在很大程度上取决于温度和 枯落物分解速率在很大程度上取决于温度和 水分, 随着温度的升高, 微生物活动呈指数增长。 水分 随着温度的升高 微生物活动呈指数增长。 微生物可将植物残体中的有机物分解为简单有机 物或无机物, 分解包括碳、 物或无机物 分解包括碳、氮、磷等营养元素和 其它微量元素的释放。 其它微量元素的释放。 硝化作用。 湿地温度制约和影响着硝化作用 湿地温度制约和影响着硝化作用。硝化反应最 适宜的温度为25~ 35℃ , 5℃ 以下和 ℃以上 适宜的温度为 ℃ ℃ 以下和40 则受到抑制（黄益宗， 则受到抑制（黄益宗，1999）。 ）。 N 湿地氮循环
湿地氮循环
N
湿地氮循环过程
矿化作用
氮的矿化是指土壤有机碎屑中的氮素, 氮的矿化是指土壤有机碎屑中的氮素, 在土壤 动物和微生物的作用下, 由难以被植物利用的有机 动物和微生物的作用下, 转化为可被植物吸收利用的无机态 无机态( 态转化为可被植物吸收利用的无机态( 主要为铵态 的过程. 氮) 的过程. 矿化过程是湿地氮循环的重要组成环 节, 湿地生态系统中的有机氮依靠微生物的矿化作 用转化为NH 用转化为NH4+ .
N
1970-2005年全世界 3的排放量 年全世界NH 年全世界
氮素输入下淡水湿地碳过程变化
近半个世纪以来， 近半个世纪以来，农业生产中化学肥料 的大量应用, 导致陆地生态系统中的氮含 的大量应用 导致陆地生态系统中的氮含 量的相应增加, 量的相应增加 从而影响生态系统中碳的 积累与重新分配, 对陆地生态系统碳循环 积累与重新分配 对陆地生态系统碳循环 过程产生一定的影响。
N
湿地氮循环过程
湿地氮循环
N
影响氮循环的因素
1.湿地水系统 1.湿地水系统
湿地水系统是氮循环必不可少的重要载体。 湿地水系统是氮循环必不可少的重要载体。 湿地氮的输入大部分通过水源输入 输入大部分通过水源输入, 湿地氮的输入大部分通过水源输入, 主要以河流 径流进入湿地系统, 降水是NO3- 和NH4+ 的重要 径流进入湿地系统, 降水是 补充方式, 因此湿地系统通过水的流动与其毗邻 补充方式, 的陆生或水生生态系统进行物质交换 物质交换。 的陆生或水生生态系统进行物质交换。湿地中的 氮常由无机态转变为有机态, 并被输送到下游生 氮常由无机态转变为有机态, 并被输送到下游生 态系统, 态系统, 具有湿地的流域比没有湿地的流域输送 的有机物多得多（王洋，2006）。 的有机物多得多（王洋，2006）。
湿地氮循环
N
1978-2007年我国化肥使用量与粮食产量的关系（万吨） 年我国化肥使用量与粮食产量的关系（万吨） 年我国化肥使用量与粮食产量的关系
氮素输入下淡水湿地碳过程变化
三江平原淡水沼泽湿地自20世纪 年代以来 三江平原淡水沼泽湿地自 世纪50年代以来 世纪 受区内大面积垦殖活动的影响, 一方面是疏干排水 受区内大面积垦殖活动的影响 一方面是疏干排水 影响湿地的水文环境 水文环境, 影响湿地的水文环境 另一方面农业生产中化学肥 料的应用, 料的应用 对区内沼泽湿地水体及土壤环境产生一 定的影响。 定的影响。 中国科学院的宋长春等， 中国科学院的宋长春等，通过野外和室内培养 试验研究, 试图认识氮素输入对沼泽湿地碳的生物 氮素输入对沼泽湿地 试验研究 试图认识氮素输入对沼泽湿地碳的生物 的影响。 累积与分解、生态系统呼吸和活性碳组分的影响 累积与分解、生态系统呼吸和活性碳组分的影响。
湿地中氮的生态效应
N2O
湿地环境中丰富的氮为N 湿地环境中丰富的氮为 2O 的形成提供了丰富的物 质基础, 加之湿地长期或季节淹水的还原环境, 质基础 加之湿地长期或季节淹水的还原环境 极有利 于厌氧微生物的生长和繁殖, 并为土壤中的硝化、 于厌氧微生物的生长和繁殖 并为土壤中的硝化、反硝 化过程提供了动力机制, 因此湿地很可能是大气环境中 化过程提供了动力机制 N2O 的释放源之一。在引起全球变暖的主要温室气体 的释放源之一。 过去的100 a中它对全球温室效应的贡献达到了 中它对全球温室效应的贡献达到了4% 中, 过去的 中它对全球温室效应的贡献达到了 ~ 7%。而且由于 2 O 的寿命是已知温室气体中最长的 的寿命是已知温室气体中最长的 是已知温室气体中最长 。而且由于N (在大气中的平均停留时间为 在大气中的平均停留时间为166a) , 所以它对环境的影 在大气中的平均停留时间为 响是长期的和潜在的（黄益宗，2000）。 响是长期的和潜在的（黄
人为氮和径流氮输入等也是湿地系统氮 人为氮和径流氮输入等也是湿地系统氮 素的重要来源. 素的重要来源 这些氮源主要包括农业非 点源化肥氮、 点源化肥氮、点源工业废水和生活污水排 放等. 放等 氮素的输入能够提高沼泽湿地碳的生 物累积,但过多的氮素输入则引起植物生 物累积 但过多的氮素输入则引起植物生 产力的降低, 产力的降低 并对常年积水沼泽湿地有机 物质的分解有抑制作用（宋长春， 物质的分解有抑制作用（宋长春，2005）。 ）。