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十博体育研究发现我国沙漠深部可能存在一个大的硝态氮库
2015-09-16| 编辑: | 【 】【打印】【关闭

  沙漠约占全球陆地总面积的三分之一,其在全球物质循环和生态系统功能方面扮演着重要角色。通常认为,沙漠非常干旱和贫瘠,缺乏植物生长所需的水分和养分,尤其是氮素养分。然而,近年来的研究发现,沙漠深部可能存在一个大的、植物可吸收利用的活性氮库,氮素形态主要是硝态氮。如果把这个深层氮库计算在内,全球沙漠(包括部分干旱地区)的氮库储量可能增加14%-71%。如果发生剧烈气候变化或人类活动的扰动,这些沙漠深层硝态氮可能被活化,进一步淋溶进入地下水,对沙漠地区地下水资源产生威胁。然而,目前研究人员在沙漠物质循环研究中,往往忽视了这个氮库的存在。 

  中国是世界上沙漠分布最为广泛的国家之一,沙漠面积约占国土总面积的15.9%。然而,中国沙漠深部是否也存在相似的硝态氮库,目前缺乏直接的证据报道。如果存在这一活性氮库,对沙漠地区的地下水资源管理就应采取相应的策略,例如判断到底是来自工业污染,还是深部硝态氮的释放。特别是在国家实施“一带一路”的战略下,“新丝绸之路经济带”建设贯穿中国主要的沙漠地区,势必产生较大的人类活动扰动。此外,中国西北地区(尤其是新疆地区)正在发生气候由暖干向暖湿的转型,沙漠地区降雨量的增加也将加大硝态氮的淋溶迁移。因此,针对中国沙漠深部活性氮库的研究显得十分必要。 

  近年来,中科院十博体育金钊副研究员及其合作者,以毛乌素沙地为例,采用环境钻探的方法研究了三种类型沙丘(固定沙丘、半固定沙丘和流动沙丘)土壤硝态氮的分布特征,发现三种沙丘均存在硝态氮淋溶并在深部积累的现象(图1)。这种现象表明,我国沙漠深部可能也存在一个大的硝态氮库。但是,三种不同类型沙丘,硝态氮的淋溶特征和来源不同。固定沙丘由于植被覆盖度高,植被的生物小循环及其对降雨、降尘的物理阻隔较为明显,因此其硝态氮的淋溶存波动状态,硝态氮主要来源于土壤的反硝化作用;而流动沙丘地面裸露,缺乏植被的生物调控和物理阻隔作用,其硝态氮的淋溶十分明显,硝态氮主要来源于大气氮沉降。 

  近日,这一研究成果发表于国际综合期刊Scientific Reports (Jin Zhao, Zhu Yajuan, Li Xiangru, Dong Yunshe, An Zhisheng, 2015. Soil N retention and nitrate leaching in three types of dunes in the Mu Us desert of China. Scientific Reports, 5, 14222; doi: 10.1038/srep14222) 

  

  1 三种不同类型沙丘5 m深度土壤硝态氮的剖面分布特征 

    


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