大气氮沉降在氮饱和马尾松林的去向和影响研究

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1、大气氮沉降在氮饱和马尾松林的去向和影响研究（申请清华大学工学硕±学位论文）艳养单位：环境学院学科：环境科学与工程研究生：刘文静指导教师：段雷教授二〇—五年六月Ｓ化ｄｙｏｎ化ｅＦａｔｅａｎｄＥｆｆｅｃｔｏｆＡｔｍｏｓｈｅｒｉｃＮｉｔｒｏｅｎＤｅｏｓｉｔｉｏｎｏｎｐｇｐＮ－ｓａ－ｔｕｒａｔｅｄＭａｓｓｏｎＰｉｎｅｄｏｍｉｎａｔｅｄＦｏｒｅｓｔＴｈｅｓｉｓＳｕｂｍｉｔｔｅｄｔｏＴｓｉｎｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｇｙｉｎ

2、ａｒｔｉａｌｆｕｌｆｉｌｌｍｅｎｔｏｆｔｈｅｒｅｕｉｒｅｍｅｎｔｐｑｆｏｒｔｈｅｄｅｒｅｅｏｆｇＭａｓｔｅｒｏｆＳｃｉｅｎｃｅｉｎＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｂｙＬｉｕＷｅｎｉｎｊｇＴｈｅｓｉｓＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：ＰｒｏｆｅｓｓｏｒＤｕａｎＬｅｉＪｕｎｅ２０１５，？摘要我国的能源消耗的快速增长和农业的发展，导致了人为排放的活性态氮（Ｎｒ，包括ＮＯｘ和ＮＨ３）逐渐升高，进而

3、导致氮沉降量的升高。由此可能造成森林生态＾系统的氮饱和，进而导致系列严重的环境后果。基于我国氮沉降逐渐增加的发展趋势，深入研究氮沉降对我国森林生态系统的影响，特别是在长期普通氮肥施一＂Ｎ同位素加模拟氮沉降影响实验的基础上，通过次性示踪剂的投加，定量描述氮沉降在系统各个氮库的转化路径，评价氮状态，解析氮循环特征，探究生态系统对不同形态氮沉降的响应，具有十分重要的理论和实践意义。本研究选联我国西南地区典型的马尾松林生态系统，从２００５年１月开始对该＂样地进行普通氮肥（ＮＨ４Ｎ

4、Ｏ３或ＮａＮ〇３）施加实验。在Ｎ示踪元素施加之前，对止壤和植物的＂Ｎ自然丰度Ｗ１５Ｎ＂Ｎ富集）进行了测定（２０１１年秋采集），探究因子作为评价和预测氮状态的可能性。结果表明，长期的高氮输入显著增加了止壤和植物的同时，该生态系统对不同形态的氮输入有不同的响应，即在＋＂ＮＨ４沉降下显著高于ＮＣＶ沉降下的值。Ｎ富集因子与氮沉降量、净硝化速率＂和棘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Ｎ＂富集因子与氮沉降量之间线性相关，表明Ｎ富集因子可用来表征系统的氮状态。

5、＂ｉ５ｉ５２０一ＮＮＨＮ〇ＮＮ〇于１２年６月进行次性单剂量的示踪元素施加（４３或ａ３），一＂Ｎ回收率探究施加后半年（２０１２年）和年半内（２０１３年）各个氮库中的，估算系统的氮转化速率。结果表明，自然氮沉降和长期施氮下该系统均存在较大的Ｎ－Ｎ棘溶ＣＶ，证实了该马尾松林已经发生氮饱和。长期高氮输入加剧了氮淋溶和Ｎ２０气体的排放，增加了止壤氮固持速率，降低了矿化速率，从而增加了净氮保留量，但对于植物的氮吸收影响不大，；此结果同样证实氮饱和的发生但也表明＂＂氮沉降增加可能导致已

6、经氮饱和的生态系统达到氮饱和的新阶段，表现为氮＋周转速率的提高。不同形态的氮输入（ＮＨ４或ＮＣＶ）对于该生态系统有着不同的－Ｎ影响，新沉降的ＮＣＶ几乎很少参与±壤的氮周转而大量通过±壤水地直接被淋＋一ＮＨ－Ｎ较大溶到系统之外，，４部分；相反尽管该系统已经氮饱和但是新沉降的＂＂被±壤固持（通过离子交换或者直接转化为有机氮），但系统本身旧氮的矿＋化速率高于ＮＣＶ沉降下的值，导致了ＮＨ４沉降下±壤水氮淋溶量几乎和等当量＋ＮＣＶ沉降下的氮棘溶量相当。这表明ＮＨ４沉降的影响在长期范围来

7、看将比ＮＣＶ沉降更为显著，未来在控制氮氧化物排放的同时也应当重视氨的排放控制。＂关键词：氮循环，氮饱和，Ｎ同位素，自然丰度，亚热带森林ＩＡｂｓｔｒａｃｔＡｂｓｔｒａｃｔＷｉｔｈａｃｃｅｌｅｒａｔｉｎｇｕｓｅｏｆｅｎｅｒｇｙａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，ｔｈｅｎａｔｉｏｎａｌｅｍｉｓｓｉｏｎｏｆｒｅａｃｔｉｖｅｎｉｌＴｏｇｅｎ（Ｎｒ），ａｎｄｔｈｕｓＮｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｈａｓｂｅｅｎｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ

8、ｉｎＣｈｉｎａ．ＴｈｉｓｗｉｌｌｏｓｓｉｂｌｃａｕｓｅＮｓａｔｕｒａｔｉｏｎｏｆｆｏｒｅｓｔｅｃｏｓｓｔｅｍｆｕｒｔｈｅｒｒｅｓｕｌｔｉｎｉｎａｓｅｒｉｅｓｏｆｐｙｙ，ｇｓｅｒｉｏｕｓｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｒｏｂｌｅｍｓ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅｉｔｉｓｏｆｒｅａｔｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎｄｒａｃｔｉｃａｌ，ｇｐｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｔｏｅｘｐｌｏｒｅｔｈｅｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｆｏｒｅｓｔｅ