Forskere kvantificerer nitrifikationshastighed i økosystemskala

Menneskeskabte stigninger i gasformige nitrogen (N) emissioner til atmosfæren har fremskyndet terrestrisk økosystem N-aflejring i løbet af det sidste halve århundrede. Da skovproduktiviteten normalt er N begrænset, accelereret N -aflejring kan fremme væksten af ​​skovtræer. Men langsigtet overdreven N-input kan påvirke skovøkosystemerne negativt, fører til forsuring af næringsstoffer i jorden, plantebalancens ubalance, drivhusgasemissioner stiger og tab af biodiversitet.

Nitrifikation er den proces, hvorved mikrober omdanner ammonium-N eller opløseligt organisk N til nitrat-N. Både ammonium- og nitrat-N kan bruges direkte af planter og mikroorganismer. Men nitrat-N er tilbøjelig til at blive udvasket til lavere vandområder, derved forårsager tab af jordens næringsstoffer og eutrofiering. Nitrat-N er substratet for denitrifikation (processen med NO ₃ -N bliver konverteret til N ₂ ). Større mængder nitrat-N øger denitrifikationen.

Nitrifikation og denitrifikation er vigtige mikrobielle processer, der påvirker drivhusgassen N ₂ O emissioner, N tilgængelighed og sammensætning, og økosystemet N cykling. Kvantificering af jordens nitrifikationshastighed på oplandet er et nødvendigt skridt for at kvantificere denitrifikation. Imidlertid, på grund af den rumlige og tidsmæssige heterogenitet af nitrifikation af skovjord, det har været vanskeligt at kvantificere nitrifikationshastighed i økosystemskala.

I 2015, FANG Yunting og andre bestemte for første gang den årlige nitrifikationshastighed for et skovøkosystem ved at kvantificere oxygenisotopen Δ ¹⁷ O af nitrat-N i nedbør og vandløb. Imidlertid, fordi kvantificeringen skal stole på målingen af ​​nitrat-Δ ¹⁷ O, kun få laboratorier i verden har testmuligheder. Derfor, der er stadig lidt sådan forskning, og det er i øjeblikket ukendt om de sæsonmæssige og mellemårlige ændringer i skovjordens nitrifikation, og driverne kontrollerede disse ændringer.

I lyset af dette, forskerne (HUANG Shaonan, FANG Yunting et al.) Fra Stable Isotope Ecology Group fra Institute of Applied Ecology (IAE), Chinese Academy of Sciences (CAS), indsamlet nedbør og vandprøver fra et 536 ha skovområde nær CAS Qingyuan Forest Ecosystem Research Station fra 2014-2017.

De målte Δ ¹⁷ O af nitrat-N i prøverne og kvantificerede nitrat-N input, tab og bruttonitrifikationshastighed i økosystemskala. Resultaterne viste, at nitrat-Δ ¹⁷ O i nedbør fortyndes kraftigt, når det kommer ind i jorden. Jordnitrifikationen viste store mellemårlige variationer. Men undersøgelsen fandt ikke, at der var en klar sammenhæng mellem den månedlige dynamik af jordnitrifiering og nedbør eller jordtemperatur. Mængden af ​​tab af nitrat-N var højere end den kritiske værdi, der markerede N-mætningen af ​​tempererede skove. Tabet af gasformigt N tegnede sig for 35% af det totale N -tab, mens det samlede N -output var 56% af det samlede N -input fra bulkudfældning.

Forskerne bekræftede således foreløbigt, at skovøkosystemet har været N-mættet. Undersøgelsen om nitrifikation i oplandet vil være gavnlig for at forstå N-cykling og N-status for skovøkosystemer.

Studiet, med titlen "Flerårige målinger på Δ ¹⁷ O af strømnitrat angiver høj nitratproduktion i en tempereret skov, "er blevet offentliggjort i Miljøvidenskab og teknologi .