沈陽生態(tài)所在溫帶森林土壤一氧化氮排放上取得進(jìn)展
發(fā)布時(shí)間:2022-06-13 |
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一氧化氮(NO)化學(xué)活性強(qiáng),影響著大氣環(huán)境化學(xué),極易被對流層臭氧和氫氧自由基氧化,同時(shí)也是大氣細(xì)顆粒物中硝酸鹽形成的前體物質(zhì)。森林土壤是大氣NO的重要排放源,但全球森林土壤NO排放仍存在很大的不確定性,這影響了全球森林NO排放的估算,其中站點(diǎn)分布不均和缺乏高頻在線監(jiān)測是重要原因。目前,在全球森林開展土壤NO排放研究的站點(diǎn)有59個(gè),而連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測研究則只有13個(gè),在中國溫帶森林還沒有NO連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測的報(bào)道(圖1)。?? 基于此,中科院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所穩(wěn)定同位素生態(tài)學(xué)團(tuán)隊(duì)在遼寧清原森林生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站一典型溫帶針闊混交林建立了高頻連續(xù)土壤NO排放速率的自動(dòng)采樣和測定系統(tǒng)(系統(tǒng)由15個(gè)土壤呼吸室、自動(dòng)控制系統(tǒng)和NO-NO2-NOx分析儀組成),對該站點(diǎn)森林土壤NO的排放通量進(jìn)行了連續(xù)兩年的觀測(圖2)。?
? 研究發(fā)現(xiàn)該站點(diǎn)森林土壤NO年排放量為0.42±0.04kg N ha-1,低于全球森林土壤平均排放水平1.34±0.28kg N ha-1?yr-1,其中生長季NO排放貢獻(xiàn)占全年NO通量的92%。土壤溫度是NO排放的主要調(diào)控因子,解釋了NO季節(jié)變化的90–92%。NO通量的表觀溫度敏感性(Q10)為3.67(圖3)。此外,研究還發(fā)現(xiàn)生長季NO排放受土壤濕度的影響,最適土壤濕度為37% WFPS。通過土壤NO通量的高頻測量,有助于我們更好的理解土壤溫濕度對土壤NO排放調(diào)控機(jī)制,為開發(fā)更精確的生物地球化學(xué)模型和提高全球森林土壤NO排放估算的準(zhǔn)確性提供科學(xué)基礎(chǔ)。
? 該成果以“A strong temperature dependence of soil nitric oxide emission from a temperate forest?in Northeast China”為題在2022年6月7日發(fā)表在Agricultural and Forest Meteorology期刊。沈陽生態(tài)所博士生黃凱和特別研究助理宿晨霞為共同第一作者,方運(yùn)霆研究員為通訊作者。該研究得到了中科院儀器研制項(xiàng)目、遼寧省“興遼人才”計(jì)劃、中科院盧嘉錫國際團(tuán)隊(duì)和國家自然科學(xué)基金委員會等項(xiàng)目的支持。?
圖1.?全球森林土壤NO排放研究的分布(n = 59)
圖2.?清原大氣和土壤溫度(a)、土壤濕度和日降水(b)、土壤NO排放(c)和土壤有效態(tài)氮含量(d)的季節(jié)動(dòng)態(tài)
圖中陰影部分代表生長季(4月中旬-10月中旬)
圖3.?土壤NO排放與土壤礦質(zhì)層(5cm)溫度的相關(guān)性
圖a, b分別代表2019和2020年土壤NO排放與溫度的相關(guān)性;圖c代表取0.5 ℃的間隔后NO排放與溫度的相關(guān)性