2022年05月19日 星期四
荒漠土壤N2O源汇强度对降水、温度和氮沉降的响应特征
2021-12-30

氧化亚氮 (N2O)是仅次于二氧化碳和甲烷的第三大主要温室气体,在大气中能显著的引起气候变暖和破坏臭氧层,极大的威胁着生物安全。最新的研究发现温带沙质荒漠是大气N2O 微弱的源,每年向大气中排放0.13 ± 0.02 kg N ha-1,且增加降水和气候变暖并没有显著改变土壤氧化亚氮的源汇强度,这是完全不同与其他生态系统的结果。相比氮沉降升高显著增强它的源(图1)。这主要受土壤铵态氮的限制,而受土壤硝态氮、土壤温度、土壤湿度、土壤微生物量碳、土壤微生物量氮、土壤可溶性有机碳、和土壤pH值的影响较小(图2)。进一步从结构方程模型的分析发现在短命植物生长的春季N2O的排放主要受土壤植物地上生物量的调控,而在高温干旱的夏季和秋季,N2O的排放主要受土壤铵态氮的的控制(图3)。这可能表明荒漠土壤极度受土壤氮素的限制,且植物可能对氮素的竞争能力显著的高于土壤微生物,这对于揭示荒漠生态系统氮循环过程对气候变化的响应机制具有重要意义。相关成果于2020年发表在国际SCI杂志Land Degradation & Development上。


图1 自2014年9月至2017年8月自然降水和温度的变化特征(a),以及荒漠土壤氧化亚氮(N2O)排放速率对增加降水(b)、氮沉降 (c), 降水和氮沉降交互(d)和增温、以及增温和降水、氮沉降交互的响应特征 (e)

图2 土壤氧化亚氮(N2O)排放速率与土壤铵态氮含量(a)、土壤硝态氮 (b)、土壤温度(c)、土壤湿度 (d)、土壤微生物量碳 (e)、土壤微生物量氮(f) 、土壤可溶性有机碳(g)、和土壤pH值(h)的相互关系。

 

图3 结构方程模型分析短命植物地上生物量(AGB)土壤铵态氮(NH4+-N)含量、土壤湿度(SM)和土壤温度(ST)在春季(a)、夏季(b)、秋季(c)和全年尺度上(d) 对土壤N2O排放的直接和间接影响。