Forskere identificerer næringsstofberigelse drevet af omfordeling af baldakinregn

Nedbør kobles dybt sammen med næringsstofkredsløbet gennem dets interaktioner med atmosfærisk aflejring og baldakinopsnapning, hvilket ændrer dets egne kemiske egenskaber. Gennemfald og stilkflow fører adskillige elementer ind i jorden, som ikke kun påvirker strukturen af ​​jordens mikrobielle samfund, individuelle planters overlevelse og plantesamfundets succession, men regulerer også økosystemets struktur og funktion. Dette udgør en central økologisk proces, der forbinder atmosfæren, phyllosfæren og rhizosfæren.

Sammenlignet med de hydrologiske processer ved omfordeling af regnfald i baldakiner, mangler der fortsat en dyb viden om næringsstoftransportmekanismer og påvirkninger, især den utilstrækkelige anerkendelse af det generelle mønster af næringsstofberigelse baseret på sammenligninger på tværs af typiske bioklimatiske zoner rundt om i verden.

I en offentliggjort i tidsskriftet Science China Earth Sciences , analyserede forskere en række engelske og kinesiske akademiske artikler offentliggjort siden begyndelsen af ​​dette århundrede med fokus på næringsstofberigelse drevet af omfordeling af baldakinregn. Ved at undersøge 1.020 artikler fra Web of Science og CNKI databaser fra 2000 til 2022, er nøgleioner kritiske for planternes overlevelse, inklusive K ⁺ , Na ⁺ , Ca ²⁺ , Mg ²⁺ , NH₄ ⁺ , Cl ⁻ , NEJ₃ ^- , SO₄ ^{2 -} , blev identificeret for at beregne deres koncentrationer og udvaskningskoefficienter.

Næringsstofmængde og berigende kapacitet blev sammenlignet for at konkludere et generelt mønster af næringsstofberigelse på tværs af forskellige nedbørszoner (tørre og halvtørre, fugtige og semi-fugtige og ekstremt fugtige), temperaturzoner (tropisk, varm tempereret og kold tempereret), plantelivsformer (træer og buske), bladmorfologier (nåletræer og bredbladede), bladvaner (stedsegrønne og løvfældende), skovtyper (rene og blandede) og økosystemtyper (naturlige og kunstige).

Deres resultater tyder på, at næringsstofberigelse i terrestriske økosystemer drevet af omfordeling af baldakinregn involverer processerne med tilførsel af næringsstoffer, transport og frigivelse. Baldakinens aerodynamiske egenskaber, især i vækstsæsonen, påvirker transportmekanismerne for næringsstoffer.

Komplekse baldakinstrukturer med indviklede grene og blade har en højere kapacitet til at fange tør atmosfærisk aflejring end våd aflejring. Resterne og udskillelsen af ​​kronelevende arter tilføjer kompleksitet til næringsstofkilder, hvilket gør næringsstofbalanceanalyser nødvendige for at forstå baldakinens rolle som næringskilde eller vask.

Derudover påvirker samspillet mellem meteorologiske forhold, planteegenskaber og opløste stoffers næringsstofberigelse i gennemløb og stilkflow. Selvom den nuværende forskning ofte analyserer disse faktorer uafhængigt for at lette kvantificeringen, er denne tilgang ikke i stand til fuldt ud at fange de underliggende mekanismer, der påvirker berigelse af næringsstoffer.

Der er rapporteret om et globalt mønster af næringsstofmængder og berigelse drevet af omfordeling af regn i baldakiner. Den gennemsnitlige ionkoncentration i stamflow (6,13 mg L ^{- 1} ) er 2,1 gange højere end i gennemløb. SO₄ ^{2 -} (12,45 og 6,32 mg L ^{- 1} ) og Cl ^- (9,21 og 4,81 mg L ^{- 1} ) viser de højeste koncentrationer i både stamflow og gennemløb, mens K ⁺ (13,7 og 5,8) og Mg ²⁺ (5.6 og 2.8) udviser de største udvaskningskoefficienter. I forskellige nedbørszoner har ekstremt fugtige områder de laveste ionkoncentrationer i gennemløb og stilkflow, men de højeste udvaskningskoefficienter.

På grund af energibegrænsninger har regioner med højere temperaturer ofte udbredt vegetationsfordeling. Kraftig transpiration og fordampning fremskynder den regionale vanddamp-cyklus, som kombineret med øget nedbørsfrekvens og mængde, delvist fortynder ionkoncentrationer. Den kold tempererede zone har således de højeste ionkoncentrationer, mens udvaskningskoefficienter ikke viser nogen klar tendens med stigende temperatur.

Hvad angår plantefunktionelle typer og økosystemtyper, har buske, nåleplanter, blandede skove og kunstige økosystemer stærkere næringsstofberigelseskapacitet sammenlignet med træer, løvplanter, rene skove og naturlige økosystemer. Deres ionudvaskningskoefficienter varierer fra 1,1 til 3,0 gange højere end sidstnævntes.

Forskerne understreger en mangel på forståelse for den højere effektivitet af næringsstofberigelse gennem stamflow, på trods af de veletablerede fordele ved næringsstofberigelse fra gennemløb. Aktuel forskning fokuserer primært på aflytning af kronekroner i naturlige økosystemer med bredbladede træarter, med begrænset opmærksomhed på buske, nåletræer og kunstige økosystemer, der viser større næringsstofberigelseskapacitet.

Artiklen foreslår målrettede retninger for fremtidig forskning. Mens man anerkender hullerne i den nuværende forskning, er der også et behov for at analysere rodfunktionelle træk, jordpræferencestrøm og jordhydrauliske erosionsprocesser. Denne omfattende vurdering er nødvendig for at evaluere indvirkningen af ​​hele omfordelingsprocessen for nedbør, inklusive baldakin og jord, på næringsstofberigelse, transport og omdannelse.

Flere oplysninger: Chuan Yuan et al., Næringsberigelse drevet af omfordeling af baldakinregn:Mekanisme, kvantificering og mønster, Science China Earth Sciences (2024). DOI:10.1007/s11430-023-1267-8

Journaloplysninger: Science China Earth Sciences

Leveret af Science China Press