【摘要】：由于人類活動(dòng)影響,通過(guò)沉降和施肥方式進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)的活性氮顯著增加,其對(duì)土壤有機(jī)碳庫(kù)產(chǎn)生重要影響。氮素利用效率(NUE)作為深入理解陸地生態(tài)系統(tǒng)碳氮耦合關(guān)系的重要參數(shù),對(duì)NUE時(shí)空規(guī)律的研究不僅可以評(píng)估目前氮輸入對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯增加的貢獻(xiàn),同時(shí)也有助于預(yù)測(cè)未來(lái)氮輸入情況下陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳平衡。利用生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程模型——CEVSA2模型的模擬結(jié)果,分析了東北地區(qū)氮輸入情況下,土壤碳的氮素利用效率(SNUE)的時(shí)空變化規(guī)律及其影響因素,結(jié)果表明:(1)1961—2010年,氮輸入的顯著增加促進(jìn)了土壤碳的蓄積,但SNUE顯著下降;(2)森林的平均SNUE最高,農(nóng)田最低;灌叢的下降速率最大,森林的SNUE變化趨勢(shì)最不顯著;(3)三江平原和長(zhǎng)白山地區(qū)以及大小興安嶺的部分地區(qū)SNUE最大,其次是遼河平原、松嫩平原地區(qū);內(nèi)蒙古高原、呼倫貝爾高原地區(qū)以及大、小興安嶺的部分地區(qū)SNUE出現(xiàn)負(fù)值,說(shuō)明在這些地區(qū),外援氮輸入抑制了土壤碳的蓄積;(4)氮輸入的空間分異和不同生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)氮輸入的差異共同決定了SNUE及其變化的空間格局。該研究結(jié)果可為進(jìn)一步分析不同區(qū)域氮促匯潛力和預(yù)測(cè)未來(lái)氮輸入情景下的區(qū)域碳平衡提供參考。
【圖文】：

譜柿?(NBS，http://www．stats．gov．cn/)，折合成單位面積施用的純氮量，結(jié)合2000年中國(guó)土地利用圖進(jìn)行空間化得到過(guò)去50年施肥的0．1°時(shí)空網(wǎng)格數(shù)據(jù)［5］。氮沉降數(shù)據(jù)根據(jù)柵格化的降水、施肥和能源消費(fèi)數(shù)據(jù)(NBS，http://www．stats．gov．cn/)在模型中運(yùn)行得到［5］。東北地區(qū)1961至2010年，氮沉降由0．3gNm－2a－1增加到1．65gNm－2a－1。至2000年，，農(nóng)田區(qū)域氮沉降普遍達(dá)到2．0gNm－2a－1以上，在大小興安嶺和長(zhǎng)白山等森林和草地分布區(qū)，氮沉降相對(duì)較小，普遍在0．75gNm－2a－1以下(圖1)。東北地區(qū)農(nóng)田的施肥以氮肥為主，過(guò)去50年，農(nóng)田的施氮量由1．72gNm－2a－1增加至13．82gNm－2a－1，其中松嫩平原和遼河平原農(nóng)田的施氮量普遍較高，在5．0gNm－2a－1以上，部分地區(qū)的施氮量超過(guò)10gNm－2a－1;三江平原的農(nóng)田施氮量相對(duì)較低，在0—5gNm－2a－1(圖1)［5］。圖1東北地區(qū)2001—2010年氮沉降和2001—2008年施氮量的空間格局Fig．1Spatialpatternsofnitrogendepositionduring2001—2010andfertilizationduring2001—2008inNortheast1．3CEVSA2模型簡(jiǎn)介和驗(yàn)證CEVSA2模型是一個(gè)基于生理生態(tài)過(guò)程模擬植物-土壤-大氣系統(tǒng)能量交換和水碳氮耦合循環(huán)的生物地球化學(xué)循環(huán)模型。CEVSA2模型基于目前已有的機(jī)理發(fā)現(xiàn)，包含了氮對(duì)光合、呼吸、分配和土壤碳分解等碳循環(huán)關(guān)鍵過(guò)程的影響模擬，從而能夠很好地表達(dá)氮輸入變化對(duì)于碳循環(huán)過(guò)程的影響。在空間模擬過(guò)程中輸入數(shù)據(jù)和參數(shù)易于獲取且空間分辨率較高。本研究構(gòu)建了一個(gè)基于降水、施肥和能源消費(fèi)模擬無(wú)機(jī)氮沉降的簡(jiǎn)單方法，該方法不僅能夠評(píng)價(jià)區(qū)域氮沉降的時(shí)空格局，且能夠?qū)崿F(xiàn)不同情景下氮沉降時(shí)空格局的預(yù)測(cè)［35］。2772生態(tài)?

獪浚嘀餑諭寥撈濟(jì)芏鵲謀浠狁撲扽NUE(gC/gN)，即土壤碳密度的變化量除以氮輸入量，SNUE=soilCch/Ninput(4)式中，soilCch為氮輸入引起的土壤碳密度的變化;Ninput為氮輸入量。為分析氮輸入的影響，設(shè)置了包含(1)和不包含氮輸入(2)的兩個(gè)模擬情景。利用情景(1)和情景(2)的土壤碳密度的差值作為氮輸入引起土壤碳密度的變化量，不同年份的土壤碳密度的變化量(soilCch)為當(dāng)年的氮輸入引起的土壤碳密度量變化量減去前一年的土壤碳密度變化量。氮輸入量(Ninput)為相應(yīng)年份氮輸入速率的變化量。2結(jié)果與討論圖21961—2010年?yáng)|北地區(qū)氮輸入速率和SNUE的時(shí)間變化Fig．2TemporalvariationsofnitrogendepositionrateandSNUEduring1961—20102．1SNUE的時(shí)間變化1961—2010年，中國(guó)東北地區(qū)的氮輸入速率呈增加的趨勢(shì)，而SNUE則顯著下降(圖2)。1961—1980年，氮輸入水平較低且相對(duì)穩(wěn)定，但SNUE顯著下降，而在20世紀(jì)80年代后，氮輸入呈線性增長(zhǎng)趨勢(shì)，而SNUE則相對(duì)穩(wěn)定，下降趨勢(shì)不顯著。研究時(shí)段內(nèi)，平均的SNUE為17．77gC/gN。DeVries等［41］的研究表明，2．8kgN/hm2的外源氮輸入引起的土壤蓄積量為42kgC/hm2，相當(dāng)于SNUE為15gC/gN。Nadelhoffer等［42］通過(guò)一系列的同位素示蹤試驗(yàn)表明，只有小部分外源氮輸入儲(chǔ)存在土壤中，大部分(約70%)氮輸入固持在C/N比僅為10—30的土壤中，SNUE為21gC/gN。Wamelink等［43］的模擬研究表明，SNUE大多變化在1—20gC/gN，有時(shí)會(huì)超過(guò)30gC/gN。盧蒙［6］通過(guò)整合分析發(fā)現(xiàn)，氮輸入促進(jìn)土壤碳平均增加了2．2%。本研究中氮輸入使得東北地區(qū)土壤碳密度平均增加了1%。SNUE在已有的觀測(cè)變化范圍之內(nèi)(氮添加下SNUE的范圍在0—30gC/gN［29，41，44-45］)。不同研究估算的生態(tài)
【作者單位】： 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所農(nóng)業(yè)部旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所生態(tài)系統(tǒng)觀測(cè)與模擬重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院森林生態(tài)環(huán)境與保護(hù)研究所國(guó)家林業(yè)局森林生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31370463,41271118,31070398) 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程項(xiàng)目
【分類號(hào)】：S153

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中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 胡劍鋒;張培培;趙中操;任萬(wàn)軍;楊文鈺;;麥茬長(zhǎng)秧齡條件下氮肥對(duì)機(jī)插水稻氮素利用效率及產(chǎn)量影響的研究[J];植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào);2011年06期

2 郭淑霞;龔元石;;不同鹽分和氮肥水平對(duì)菠菜水分及氮素利用效率的影響[J];土壤通報(bào);2011年04期

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中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 郭莉莉;酸化土壤對(duì)不同晚稻品種氮素利用效率的影響機(jī)制研究[D];湖南農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

本文編號(hào)：2527788