大气氮沉降特征及对土壤和植物的影响研究进展
大气氮沉降对生态系统功能影响

大气氮沉降对生态系统功能影响大气氮沉降是指大气中的氮化合物进入陆地和水体的过程。
氮沉降的来源主要是人类活动,例如工业排放、农业施氮和交通运输导致的氮氧化物排放等。
随着近几十年来人类活动的不断增加,大气氮沉降已经成为全球性的环境问题。
不仅对自然生态系统产生了影响,也对农业生产和人类健康带来了一系列问题。
大气氮沉降对生态系统功能产生的影响主要体现在以下几个方面:1. 土壤生物多样性和生态系统结构:大气氮沉降可以改变土壤中的氮素含量,从而影响土壤细菌、真菌和其他微生物的组成和丰度。
一些研究发现,氮沉降会导致土壤中硝酸盐和铵盐的积累,从而抑制一些土壤细菌和真菌的生长和活动,降低土壤微生物的多样性。
这对土壤的养分循环和有机质分解过程产生了直接和间接的影响,进而影响整个生态系统的稳定性和结构。
2. 生物地球化学循环:氮是生物地球化学循环的关键元素之一。
大气氮沉降使得陆地生态系统中氮循环过程发生改变。
持续的氮沉降可以导致土壤中氮素积累过高,从而改变植物的氮磷比例。
研究表明,在高氮沉降条件下,植物更多地吸收氮而减少对磷的吸收,这可能导致土壤磷的损失和植物的营养失衡。
此外,氮沉降还可能导致水体中氮的过度富集,引起水体富营养化问题,对水生生态系统造成负面影响。
3. 植物生长和生产力:氮是植物生长和生产力的重要限制因素之一。
适量的氮可以促进植物的生长和养分吸收,但过高的氮沉降则可能对植物产生负面影响。
研究表明,高氮沉降可以引发植物的氮饱和,导致植物对氮的吸收能力下降,同时还可能导致植物叶片的叶绿素含量减少和叶片的老化加速。
这些变化可能会降低植物的生长速率和光合作用效率,从而对生态系统的碳吸收和生产力产生直接影响。
4. 生物多样性和生态系统稳定性:氮沉降的变化不仅会对土壤中的微生物群落和植物群落造成影响,还会对生态系统的物种多样性和功能多样性产生影响。
研究发现,高氮沉降可以导致一些特定物种的繁荣,从而改变生态系统中的物种组成和相对丰度。
氮沉降对草地生态系统植物特征影响研究

ECOLOGY区域治理氮沉降对草地生态系统植物特征影响研究何俐蓉1,2,3,41.陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司;2.陕西省土地工程建设集团有限责任公司;3.自然资源部退化及未利用土地整治工程重点实验室;4.陕西省土地整治工程技术研究中心摘要:氮对陆地生态系统生产力有着重要的影响。
氮素通过植物的吸收与反硝化作用离开土壤,然后通过大气氮沉降、动植物残体分解以及固氮作用回归土壤。
其中,氮沉降不仅对草地生态系统初级生产力、植物丰富度和多样性产生直接影响,而且对草地生态系统的地下部分,如地下生产力、土壤微生物群落及土壤动物群落组成及多样性产生间接影响。
氮沉降致使的植物多样性丧失,进而通过营养级联效应进而对土壤微生物和动物多样性产生显著影响,从而导致重要生态系统服务功能的退化。
目前关于土壤有效氮升高对植物群落特征的影响尚不是十分清楚,有关土壤有效氮升高对植物地上和根系特征的影响尚存争议。
关键词:氮沉降;土壤有效氮;植物特征中图分类号:X53 文献标识码:A 文章编号:2096-4595(2020)13-0143-0002随着全球人口数量增长加快,为满足生活需要,人工合成氨技术的应用和矿质能源的大量开采,导致NHx和NOx的大量排放,使得大气中活性氮浓度持续升高,极大地干扰了全球N循环过程[1]。
氮对陆地生态系统生产力有着重要的影响。
氮素通过植物的吸收与反硝化作用离开土壤,然后通过大气氮沉降、动植物残体分解以及固氮作用回归土壤。
其中,大气氮沉降是指地表排放源排放至大气中的含氮化合物,经混合、扩散、转化、漂移,直至从大气中移除并降落回地表或植物冠层[2]。
氮沉降不仅对草地生态系统的初级生产力、植物多样性产生直接影响,而且对草地生态系统的地下生产力[3]、土壤微生物种群多样性[4]产生间接影响。
一、氮沉降对植物特征的影响(一)地上生物量氮素是植物生长发育过程所需要的最重要的元素之一,氮素供应状况是影响生态系统生产力的主要因素。
《2024年大气氮沉降对滨海湿地植被群落结构和功能性状的影响》范文

《大气氮沉降对滨海湿地植被群落结构和功能性状的影响》篇一一、引言随着人类活动的不断增加,大气氮沉降已成为全球环境变化的重要驱动力之一。
滨海湿地作为海洋与陆地交互的重要区域,其植被群落结构和功能性状受到大气氮沉降的深刻影响。
本文旨在探讨大气氮沉降对滨海湿地植被群落结构和功能性状的影响,以期为保护和恢复滨海湿地生态系统提供科学依据。
二、研究区域与方法本研究选取了我国沿海地区的多个滨海湿地作为研究对象,通过收集历史气象数据、土壤样品、植被样品等,分析大气氮沉降对滨海湿地植被群落结构和功能性状的影响。
研究方法包括文献综述、实地调查、实验室分析等。
三、大气氮沉降的现状与影响机制大气氮沉降是指氮素以气体或颗粒物的形式从大气中沉降到地面的过程。
在滨海湿地,由于人类活动的影响,大气氮沉降量不断增加,对湿地生态系统产生了深远的影响。
氮素过多会导致植被过度生长,改变群落结构,同时影响植被的光合作用、呼吸作用、养分循环等生理过程,进而影响其功能性状。
四、大气氮沉降对滨海湿地植被群落结构的影响大气氮沉降对滨海湿地植被群落结构的影响主要表现在以下几个方面:1. 物种组成与丰度:随着大气氮沉降的增加,一些喜氮植物种群得以扩张,而一些不耐氮的植物种群则可能受到抑制。
这导致植被物种组成的改变,影响了群落的丰度。
2. 群落结构与多样性:大气氮沉降可能导致滨海湿地植被群落结构发生变化,如植物的高度、密度、盖度等发生变化,进而影响群落的垂直结构和水平分布。
同时,过量的氮沉降可能降低生物多样性,使群落结构趋于单一化。
3. 生态位分化与竞争:在大气氮沉降的影响下,不同植物种群之间的生态位分化与竞争关系可能发生变化。
一些耐氮植物可能通过占据更多的资源来扩大其种群,而其他植物则可能受到压制。
五、大气氮沉降对滨海湿地植被功能性状的影响大气氮沉降对滨海湿地植被的功能性状产生显著影响,主要表现在以下几个方面:1. 光合作用与呼吸作用:过量的氮素可以促进植物的生长,提高光合作用的速率。
《2024年大气氮沉降对滨海湿地植被群落结构和功能性状的影响》范文

《大气氮沉降对滨海湿地植被群落结构和功能性状的影响》篇一一、引言滨海湿地是地球生态系统中重要且脆弱的组成部分,其在维护生态平衡和生物多样性中扮演着重要角色。
随着工业化和农业化进程的加快,大气氮沉降成为影响滨海湿地生态环境的关键因素之一。
氮沉降对滨海湿地植被群落结构和功能性状的影响已成为生态学领域的研究热点。
本文将深入探讨大气氮沉降对滨海湿地植被群落结构和功能性状的影响及其潜在机制。
二、大气氮沉降与滨海湿地大气氮沉降是指氮元素以气态或颗粒态形式进入大气后,通过降水、干湿沉降等方式进入地表水体和土壤的过程。
滨海湿地因其特殊的地理位置和生态环境,更容易受到大气氮沉降的影响。
氮沉降的增加可能导致滨海湿地植被群落结构和功能性状的改变,进而影响生态系统的功能和稳定性。
三、大气氮沉降对滨海湿地植被群落结构的影响1. 物种组成与多样性大气氮沉降的增加可能使一些喜氮植物种群得以扩张,而一些耐氮性较差的植物种群则可能受到抑制。
这可能导致滨海湿地植被的物种组成发生变化,进而影响植被的多样性。
此外,氮沉降还可能改变植物与土壤微生物之间的相互作用,从而影响整个生态系统的结构和功能。
2. 群落结构与生产力大气氮沉降的增加可能会促进植被的生长和繁殖,使植被群落的结构发生改变。
一方面,氮素的输入可以满足植物对氮元素的需求,从而提高其生长速度和生产力;另一方面,过量的氮沉降可能导致土壤中其他营养元素的相对缺乏,从而影响植被的正常生长。
此外,氮沉降还可能改变植被的竞争关系,导致优势种群的更替。
四、大气氮沉降对滨海湿地植被功能性状的影响1. 生理生化过程大气氮沉降可能影响植物的光合作用、呼吸作用、营养吸收等生理生化过程。
过量的氮素输入可能导致植物体内氮素过剩,从而影响其他营养元素的吸收和利用。
此外,过量的氮沉降还可能改变植物对环境的适应能力,使其更容易受到环境变化的威胁。
2. 生态系统的功能与服务滨海湿地植被是生态系统的重要组成部分,其功能和性状对生态系统的功能和服务具有重要影响。
关于氮沉降的文献报告

文献阅读报告前言氮沉降 ( nitrogen deposition)是指由于自然或人为的原因改变了氮素循环,排放到大气的大量含氮化合物经过物理和化学的变化而重新进入生态系统的过程。
氮沉降包括干沉降和湿沉降两种,干沉降通常是指含氮化合物覆于植物或土壤表面,其成分主要是气态氮 (NO ,N2O , NH3等 ) 或含氮颗粒[1]。
氮素,太阳系中丰度居第5的元素,是蛋白质、核酸、叶绿素及其他关键有机分子的基本组成元素以三重键结合的氮气( N2) 约占空气总体积的78%,但如此大的氮库,多数生物却不能直接利用,在北半球森林生态系统的森林、农田生态系统等大多缺乏氮素。
但是,随着随着矿物燃料燃烧、化学氮肥的生产和使用以及畜牧业的迅猛发展等人类活动向大气中排放的活性氮化合物激增,大气氮素沉降也呈迅猛增加的趋势,已经扩展到全球范围内,预计到2050年人为活性氮年排放量将达到2.0×108t[2],所以研究氮沉降对植物、生态系统的影响意义重大。
1国内外研究进展关于氮沉降的研究,最早在20世纪50年代从欧洲和北美洲的温带发达地区开始,如今欧洲和美国发展了有规模的网络监测系统如美国的国家大气沉降计划( NADP) 清洁空气状况与趋势网( CASTNET) 和欧洲的氮沉降监测网络NITREX、EXMAN和EMEP等[3,4-5],Galloway等[3]基于Dentener 等7的研究,绘制了2000年全球大气氮沉降的空间分布图( 图1),可以从图中看出,氮沉降在各大洲都有分布,主要在亚洲(中国、印度)、欧洲、北美洲,氮沉降量分别以各大洲的发达或发展中国家为中心呈环状向外递减。
有研究表明,目前我国人口相对密集和农业集约化程度更高的中东部地区(尤其是华北平原),其氮素沉降量已高于北美任何地区,与西欧20世纪80年代氮沉降高峰时的数量相当。
我国对氮沉降的研究起步较晚,主要侧重于两方面,一是对植物、森林生态系统的氮沉降研究,吕超群等从植物生产力、生态系统的碳蓄积能力、土壤氮循环、氮沉降与其他温室气体协助等方面对氮沉降对陆地生态系统的影响做了研究[6]。
氮沉降对热带亚热带森林土壤氮循环微生物过程的影响研究进展

氮沉降对热带亚热带森林土壤氮循环微生物过程的影响研究进展一、内容简述本文综述了氮沉降对热带亚热带森林土壤氮循环微生物过程的影响。
介绍了氮沉降的增加及其对热带亚热带森林生态系统的潜在影响;从微生物分子生物学角度概述了土壤氮循环关键过程的研究,包括固氮、矿化、硝化和反硝化等;接着深入探讨了氮沉降对土壤微生物群落结构、多样性和功能的影响;总结了氮沉降对热带亚热带森林土壤氮循环微生物过程的正面和负面影响,并提出了未来研究方向。
氮沉降是大气中氮气在降水或干沉降过程中的释放,对生态系统产生重要影响。
热带亚热带森林作为地球上最丰富的生态系统之一,近年来受到了全球变化和人类活动带来的氮沉降增加。
氮沉降的增加可能会改变土壤氮循环过程,进而影响植物生长和生态系统功能。
微生物在土壤氮循环过程中起着关键作用,其群落结构和功能对氮沉降变化具有明显响应。
本研究利用高通量测序技术分析了氮沉降增加对热带亚热带森林土壤氮循环微生物群落结构的影响,发现氮沉降增加会导致土壤中固氮菌、矿化细菌和反硝化细菌等多种微生物类群的丰度发生变化。
1. 研究背景及意义在全球气候变化和人类活动的影响下,氮循环作为生态系统氮素的重要转化过程,对生态系统的生产力和功能起着至关重要的作用。
特别是在热带亚热带地区,由于其独特的生物群落和强烈的光温反应,氮循环过程表现出极高的效率和多样性。
随着氮沉降的增加,这一地区的森林土壤氮循环过程受到了深远的影响。
为了深入理解这种影响,揭示氮沉降与热带亚热带森林土壤氮循环微生物之间的相互作用机制,对于准确评估全球变化对生态系统功能的影响具有重要意义。
氮沉降是指大气中的氮气(N通过干湿沉降等途径进入地表和近地表的氮素形态。
随着工业化、交通和化石燃料的大量燃烧,氮气在大气中的浓度持续上升,导致越来越多的氮素以氮沉降的形式返回到生态系统。
在全球范围内,尤其是热带和亚热带地区,人为源的氮沉降已经成为氮循环的重要组成部分。
过量的氮沉降可能会导致土壤中氮素过量积累,进而引发一系列环境问题,如水体富营养化、土壤酸化等。
大气氮沉降对农作物生长和土壤质量的影响

大气氮沉降对农作物生长和土壤质量的影响一、引言大气氮沉降是指大气中的氮化合物沉降到地面的过程,包括干沉降和湿沉降。
随着人类活动的增加和工业化的发展,大气氮沉降逐渐成为全球范围内的环境问题。
本文将论述大气氮沉降对农作物生长和土壤质量的影响。
二、大气氮沉降对农作物生长的影响1. 施肥效果的增强大气氮沉降中的氮化合物可以充当植物的外源氮源,为农作物提供额外的养分。
研究表明,适度的大气氮沉降对农作物的生长有积极的促进作用,特别是对一些对氮素需求较高的作物,如小麦、玉米等。
2. 对农作物品质的影响虽然适量的大气氮沉降可以提高农作物的产量,但过量的氮沉降可能会对农作物的品质产生负面影响。
过量的氮沉降会导致农作物中的蛋白质含量增加,而糖分含量下降,从而降低农作物的口感和食用品质。
3. 抗病虫害的降低大气氮沉降会改变土壤中的氮素含量,进而影响土壤微生物的种类和数量。
一些研究表明,过量的氮沉降会使土壤中的微生物群落发生变化,降低土壤的抗病虫害能力,从而增加了农作物受病虫害侵袭的风险。
三、大气氮沉降对土壤质量的影响1. 土壤酸化大气氮沉降中的氮化合物(如氨、硝酸盐等)经过反应转化为硝酸根离子,并随着降水渗入土壤中。
这些硝酸根离子会增加土壤的酸度,导致土壤酸化。
土壤酸化不仅会降低土壤肥力,还会影响农作物的生长和根系发育。
2. 土壤养分失衡大气氮沉降会改变土壤中氮、磷、钾等养分的比例,导致土壤养分的失衡。
氮素过剩会抑制农作物对磷、钾等其他养分的吸收利用,从而影响作物的生长和产量。
3. 土壤微生物活性的变化大气氮沉降会改变土壤中的氮素含量以及养分的比例,进而影响土壤微生物的活性。
研究表明,过量的氮沉降会导致土壤微生物的过度繁殖,从而破坏土壤的生态平衡,减少土壤中有益菌的数量。
四、结论大气氮沉降对农作物生长和土壤质量有着重要的影响。
适量的大气氮沉降可以促进农作物的生长,但过量的氮沉降可能会降低作物品质和抗病虫害能力。
此外,大气氮沉降还会导致土壤酸化、养分失衡以及土壤微生物活性的变化,从而对土壤质量产生负面影响。
《2024年长期氮沉降对内蒙典型草原植物群落结构和地上生产力的影响》范文

《长期氮沉降对内蒙典型草原植物群落结构和地上生产力的影响》篇一一、引言在全球范围内,随着工业化、城市化进程的推进,大气中氮沉降的增加已经成为一种普遍现象。
我国内蒙地区,其典型草原生态系统亦受到长期氮沉降的影响。
本文旨在探讨长期氮沉降对内蒙典型草原植物群落结构和地上生产力的影响,以期为草原生态保护与恢复提供科学依据。
二、研究区域与方法(一)研究区域本文以内蒙古自治区为研究区域,选择具有代表性的草原生态系统进行调查研究。
(二)研究方法1. 样品采集:定期对研究区域的草原进行采样,收集土壤、植物等样本。
2. 氮沉降数据收集:通过气象数据和模型预测等方法,获取长期氮沉降数据。
3. 群落结构分析:采用物种丰富度、香农-维纳多样性指数等指标,分析植物群落结构。
4. 地上生产力测定:通过测量植物生物量、生长速率等指标,评估地上生产力。
三、结果与分析(一)植物群落结构变化1. 物种丰富度:随着氮沉降的增加,一些喜氮物种的丰度增加,而耐氮性较差的物种逐渐减少,导致物种丰富度发生变化。
2. 香农-维纳多样性指数:氮沉降的增加使得草原生态系统的多样性指数呈现出先增加后减小的趋势,表明在一定程度的氮沉降下,可以促使一些喜氮物种的生长,但过量的氮沉降则可能对生态系统造成负面影响。
(二)地上生产力变化1. 生物量:随着氮沉降的增加,草原植物的生物量呈现出先增加后稳定的趋势。
适量的氮沉降可以促进植物生长,但过量的氮沉降可能导致植物生长受限。
2. 生长速率:在氮沉降初期,植物生长速率显著提高,但随着氮沉降的持续增加,生长速率逐渐趋于稳定。
(三)影响因素分析1. 气候因素:气候条件对植物群落结构和地上生产力具有重要影响。
在内蒙地区,气候条件的变化可能加剧或减轻氮沉降对草原生态系统的影响。
2. 土壤条件:土壤类型、质地、肥力等都会影响植物的生长和群落结构。
在内蒙地区,不同土壤条件的草原生态系统对氮沉降的响应可能存在差异。
3. 人为干扰:过度放牧、开垦等人为活动会破坏草原生态系统的平衡,加剧氮沉降对生态系统的负面影响。
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大气氮沉降特征及对土壤和植物的影响研究进展作者:陈媛媛张成肖欣娟钟文挺王科李根郑成郑罗崇都来源:《南方农业·上》2022年第10期摘要随着经济的快速发展,人类活动排放至大气中的氮持续增长,大气氮沉降已成为继气候变化、二氧化碳浓度升高、土地利用变化之外影响陆地生态系统结构和功能的第四大因素。
通过大气沉降到生态系统的氮可作为营养源供植物生长,过量的氮则会产生消极作用。
从大气氮沉降的氮素组成及其沉降通量、氮沉降的时空特征和氮沉降对土壤、植物的影响三方面进行综述,总结了大气氮沉降的不同氮素形态及沉降通量,对比了氮干沉降、湿沉降的时空特征,阐述了大气氮沉降对土壤生态系统及植物生长的影响。
从现有的研究来看,我国对各地区大气氮沉降情况的监测越来越多,包括农田、城市、森林等,但关于大气氮沉降的影响研究多与水体、森林、草地等相关,对农田生态系统的影响研究报道较少,如对土壤微环境、农作物生长及作物产量、农产品质量的影响等。
关键词大气氮沉降;氮素组成;干沉降;湿沉降;时空特征中图分类号:X831;S19 文献标志码:C DOI:10.19415/ki.1673-890x.2022.19.037大气沉降是物质进行地球化学循环的重要途径,是指大气中的污染物经过一定的途径沉降至地面或水体的过程,可以分为干沉降和湿沉降。
干沉降是指大气中的物质通过物理(重力作用、惯性作用、湍流运动、布朗运动等)、化学(化学反应等)、生物(植物气孔吸收等)作用等向地面沉降的过程;湿沉降是指伴随着降雨或者其他水汽凝结现象向地面沉降的过程[1]。
大气氮沉降是指活性氮通过干、湿沉降从大气沉降至地表的过程[2]。
氮是植物生长所必需的营养元素,大气氮沉降影响陆地生态系统中有效氮的积累,进而影响生物地球化学循环、土壤微环境及植物新陈代谢和生长发育。
沉降到生态系统中的氮一部分可为植物生长提供营养,而过量的氮沉降则会对生态系统产生负面效应。
受化石燃料燃烧、含氮化肥的生产和使用、畜牧业发展及人类活动等因素的影响,氮化物逐渐在大气中积累并向陆地和水域系统沉降,氮沉降已成为继气候变化、二氧化碳浓度升高、土地利用变化之后的影响陆地生态系统结构和功能的第四大因素[3-4]。
近年来我国大气氮沉降大量增加,这在一定程度上会引起氮富营养化,导致土壤微环境改变,影响植物生长发育,破坏生态系统的稳定性等。
本文从大气氮沉降的氮素组成及其沉降通量、氮沉降的时空特征和氮沉降对土壤及植物的影响三方面进行了综述,以期为大气氮沉降相关研究提供理论依据,并为后续研究指明方向。
1 大气氮沉降的氮素组成自然界中的氮可分为活性氮和非活性氮,非活性氮是指广泛存在的分子氮(N2),活性氮分为无机氮和有机氮。
其中,无机氮包括氨氮(NH4+、NH3)、硝氮(NO3-、HNO3、NO2-)、氮氧化合物(NO、N2O、NO2、N2O3)等,主要为铵态氮(NH4+)和硝态氮(NO3-);有机氮包括氧化态有机氮、还原态有机氮和生物有机氮[2,5]。
氮干沉降的主要氮素形态为颗粒物(NH4+、NO3-)和气体(NH3、HNO3、氮氧化合物),大气中高浓度的氮氧化合物与水蒸气结合伴随降雨进行沉降,主要为NO3-、NH4+离子,氮湿沉降的主要氮素形态为NO3-、NO2-、NH4+离子及可溶性的有机氮[5-6]。
现有研究表明:干沉降以硝态氮为主,湿沉降以氨氮为主[7];氮湿沉降中氨氮占47.45%,有机氮占36.34%,硝氮占16.21%[8]。
2 大气氮沉降通量目前关于大气氮沉降的研究以湿沉降居多,干沉降相对较少。
从表1可知,氮湿沉降中NH4+-N普遍高于NO3--N,有机氮的占比较大。
经过多年研究,形成了2013年中国典型生态系统大气氮、磷、酸沉降数据集,包括铵态氮、硝态氮、溶解性总氮、总氮4个指标[9];1996—2015年中国大气无机氮湿沉降时空格局数据集,包括铵态氮、硝态氮、可溶性无机氮3个指标[10];2006—2015年中国无机氮干沉降通量的空间格局数据集,包括颗粒态NH4+、NO3-,气态NH3、HNO3、NO2和总干沉降通量6个指标[11]及2008—2013年川中丘陵区典型农田生态系统大气氮沉降数据集,包括大气氮湿沉降的总氮、可溶性总氮、硝态氮、铵态氮、可溶性有机氮及大气氮干沉降的硝态氮、铵态氮、颗粒硝态氮、颗粒铵态氮、二氧化氮10个指标[12]。
现有研究指出全国氮沉降的平均水平为7.90 kg·(hm2·a)-1[13],西南地区的氮沉降通量为37.8 kg·(hm2·a)-1,仅次于华北地区和东南地区[14],以崇州为代表的成都平原,大气沉降总量达85 kg·(hm2·a)-1[15]。
3 大气氮沉降的时空特征3.1 时间特征已有的研究表明,氮干沉降与降尘量、温度、湿度、风速等因素有关,湿沉降与降雨量、降雨时间间隔、温度等因素有关,故大气氮沉降表现出明显的季节性和地域性差异。
3.1.1 干沉降内蒙古京蒙沙源区氮以干沉降为主,占沉降总量的75.17%,干沉降通量春、秋季明显高于夏、冬季[13]。
北京市密云水库土门西沟流域氮干沉降通量夏、冬季高,春、秋季低[26];石匣流域总氮和氨氮干沉降通量冬季最高,溶解性有機氮干沉降通量秋季最高[17]。
四川崇州市氮干沉降通量秋季最高,春、冬季次之,夏季最低[15]。
河北邯郸市氮干沉降随季节变化趋势为冬、春季开始增长,夏季降低,初秋又开始增长,10月达最大值[19]。
华北地区氮干沉降中气态HNO3和NO3-颗粒物冬、秋季较高,春、夏季较低,气态NH3和NH4+颗粒物春、夏季较高,冬、秋季较低[27]。
3.1.2 湿沉降伴随降雨进行的氮湿沉降中,氮素浓度与降雨量表现为负相关关系,氮沉降通量与降雨量表现为正相关关系。
TN(总氮)和DIN(总无机氮)浓度均与降雨量呈负相关[28],TN、NH4+-N、NO3--N和DON(总有机氮)浓度均与降雨量呈显著的负指数幂相关[18],活性氮浓度冬季>春季>秋季>夏季[29],TN、NH4+-N、NO3--N和DIN浓度春季>冬季>夏季>秋季[23]。
TN、DIN湿沉降通量均与降雨量呈正相关[28],NH4+-N、NO3--N湿沉降通量与降水量均为线性正相关关系[30]。
氮湿沉降多集中于夏季,邯郸市氮湿沉降通量夏季最高[18-19];西安市长安区氮湿沉降通量夏季最高,冬季最低[21];洱海氮湿沉降通量8月最大,12月最小[31];河北保定氮湿/混合沉降通量夏季最大,冬季最小[32];密云水库石匣流域总氮、氨氮湿沉降通量夏季最大,溶解性有机氮湿沉降通量春季最大[17];广西武鸣区氮湿沉降通量夏季>秋季>春季>冬季[23];密云水库氮湿沉降通量夏季>春季>秋季>冬季[26];四川崇州市TN、NO3--N和DON湿沉降通量夏季最高,春、秋季次之,冬季最低,NH4+-N湿沉降通量秋季最高,春、夏季次之,冬季最低[15];丹江口水库NO3--N和DON湿沉降通量秋季最高,夏季次之,冬季最低,NH3-N湿沉降通量夏季最高,秋季次之,冬季最低[8]。
3.2 空間特征大气氮沉降受气温、海拔、人为干扰等因素的影响,表现出明显的空间性差异。
新疆高寒草原夏季NH3-N浓度较低,这可能与海拔高(3 000 m以上)、气温低等因素有关[33]。
随海拔升高,TN湿沉降通量有明显下降的趋势,海拔每升高1 km,年均垂直递减梯度为5.43 kg·(hm2·a)-1[34]。
刘勤等研究表明,安庆市氮湿沉降NH4+和NO3-离子浓度在空间上表现为西南高东北低[35]。
万柯均研究表明,大气氮沉降通量的空间性差异为干沉降通量集约化农区、城区>林区、普通农区,湿沉降和总沉降通量林区>集约化农区>城区>普通农区[15]。
4 大气氮沉降对土壤及植物的影响4.1 对土壤的影响氮素是植物生长所必需的矿质元素,大气氮沉降影响土壤酸碱度,碳、氮积累及土壤酶活性。
研究表明:低磷(1.25 mg·kg-1)条件下,氮沉降使土壤pH显著降低,土壤全氮和碱解氮含量显著增大[36];40 kg·(hm2·a)-1、80 kg·(hm2·a)-1氮沉降处理下0~10 cm和10~20 cm土层的土壤可溶性有机碳和可溶性有机氮含量均显著提高[37];120 kg·(hm2·a)-1氮沉降处理下土壤脲酶和蔗糖酶活性分别提高了14.16%、8.11%[38];在不同氮沉降水平下,随外源氮的增加,土壤铵态氮呈下降趋势,土壤氮残留率增加[39]。
此外,研究表明大气氮沉降的增加促进土壤呼吸作用[40],提高草地生态系统净初级生产力[4],但也会改变土壤微生物群落的结构、功能及多样性,降低土壤固氮菌的总体丰富度[41],导致草地群落物种多样性降低[42]。
4.2 对植物的影响4.2.1 影响植物光合作用大气氮沉降影响植物光合作用、生长发育及农作物产量。
适量的氮沉降可提高植物光合作用能力,夏凡育等研究表明:大气NO2湿沉降显著影响桑树叶片光合特性,表现为低浓度促进、高浓度抑制,叶面喷施20 mmol·L-1 NH4NO3时,叶片光系统Ⅱ的最大光化学效率和光系统Ⅰ的最大氧化还原能力均提高,光合反应中心开放程度增大,活性提高,光能吸收性能指数提高,能量利用效率增强[5]。
吕琳玉等研究显示:当大气氮沉降量低于40 kg·(hm2·a)-1时,氮沉降量的增加促进植物叶片光合作用的反应速率[43]。
4.2.2 影响植物生长大气氮沉降影响植物根系生长,王镜如等研究表明:氮沉降促进浙江楠地上部分生长以竞争光资源,从而抑制了根系生长,但建立地上竞争优势后会反馈地下部分,从而促进根系生长[44]。
大气氮沉降对植物生长的影响取决于植物所在生态系统中的氮饱和程度,适量的氮沉降促进植物生长,而氮素充足的生态系统中,氮沉降反而对植物生长产生负面效果[45]。
马翔等研究指出:当氮沉降达到6 g·m-2·a-1时,对茶梅幼苗生长有抑制作用,当氮沉降达到12 g·m-2·a-1时,对耐冬山茶幼苗生长有抑制作用,过高的氮沉降抑制耐冬山茶和茶梅生长[46]。
4.2.3 影响作物产量汪振研究表明:我国水稻田大气氮沉降导致水稻产量增加了12.4×108 kg,占全国总产量的0.6%,氮沉降提高水稻产量的面积占总水稻面积的15%,平均增产270.4 kg·hm-2,随氮肥施用量增加,大气氮沉降对水稻的增产作用显著降低;氮沉降使水稻产量减少的面积不到总水稻面积的1%,平均减产24.8 kg·hm-2 [47]。