北京东灵山大气氮沉降水平及变化特征

作     者：刘美娜 陈志立 宋韦 刘学炎 LIU Meina;CHEN Zhili;SONG Wei;LIU Xueyan

作者机构：天津大学地球系统科学学院天津300072 

出 版 物：《生态学杂志》 (Chinese Journal of Ecology)

年 卷 期：2023年第42卷第12期

页      面：2987-2997页

核心收录：

学科分类：07[理学] 070602[理学-大气物理学与大气环境] 0706[理学-大气科学] 

基　　金：国家自然科学杰出青年基金项目(42125301)资助。 

主　　题：森林生态系统 铵态氮 硝态氮 溶解态有机氮 沉降通量 

摘      要：城市人为成因的气态活性氮排放影响空气质量,导致周边的陆地生态系统大气氮输入量持续增加。然而,陆地生态系统大气活性氮特别是溶解态无机氮(DIN)和溶解态有机氮(DON)的同步观测仍然较为缺乏,影响氮沉降生态效应的全面、准确评估。本研究观测了北京东灵山森林生态系统定位研究站2019年6月至2020年1月每周的混合沉降中铵态氮(NH_(4)^(+)-N)、硝态氮(NO_(3)^(-)-N)和总溶解态氮(TDN)浓度,计算了DON浓度和各形态氮的沉降通量,分析了它们的月际和干湿季差异及其变化机制。结果表明:该站点大气沉降中NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N、DON和TDN体积加权平均浓度分别为1.45±0.04、0.70±0.01、1.81±0.66和3.96±0.65 mg N·L^(-1),TDN年沉降通量为25.00 kg N·hm^(-2)·a^(-1),NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N、DON年沉降通量和占TDN的比例分别为8.76(35%)、4.38(18%)、11.86(47%),表明该森林站点的大气氮污染程度较高。大气沉降中DIN/DON和NH_(4)^(+)-N/NO_(3)^(-)-N平均值分别为1.1和2.0,表明DON是该森林大气氮输入的重要形态,NH_(4)^(+)-N在DIN输入中占主导。NO_(3)^(-)-N浓度和占比随降水增加而减少,表明NO_(3)^(-)-N的湿清除效率较高,出现稀释效应,而NH_(4)^(+)-N和DON浓度和占比与降水量无显著相关性。各形态氮混合沉降量均随降水量增加而增加,故各形态氮在湿季(6—8月)的平均浓度和沉降通量总体均高于干季(9—1月),表明未来降水增多会使得森林地表的大气氮输入量增加,对于促进森林植物生长有重要意义。本研究全面报道了京津冀地区典型森林大气NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N、DON和TDN混合沉降通量,明确了其形态结构和干湿季差异,揭示了高氮沉降地区降水量对大气氮混合沉降通量的影响,研究结果丰富了我国典型高人为氮排放地区的森林大气氮输入数据,为评估人为氮污染的生态环境效应提供信息。