全 文 ：天山中部巴音布鲁克高寒草原大气无机氮沉降*
岳摇 平1,2 摇 宋摇 韦1,2 摇 李凯辉1**摇 贺桂香1,2 摇 王晓丽1,2 摇 刘学军1,3
( 1中国科学院新疆生态与地理研究所干旱区生物地理与生物资源重点实验室, 乌鲁木齐 830011; 2中国科学院大学, 北京
100049; 3中国农业大学资源与环境学院, 北京 100193)
摘摇 要摇 随着我国经济的不断发展,人为活动导致的大气氮沉降显著升高,并已影响到偏远
地区的生态系统.为了系统评价天山中部巴音布鲁克高寒草原的大气氮沉降现状, 2010 年 5
月至 2011 年 12 月对研究区域的氮素干、湿沉降进行观测分析.结果表明: 研究区气态 HNO3、
NH3和 NO2的年沉降通量分别为 1. 47、0. 68 和 0. 13 kg N·hm-2,颗粒物中铵态氮(NH4 +)和
硝态氮(NO3 -)的年通量分别为 0. 23、0. 25 kg N·hm-2;降水中 NH4 + 鄄N 和 NO3 - 鄄N 的年沉降
通量分别为 2. 47 和 1. 59 kg N·hm-2 . 巴音布鲁克高寒草原的大气氮沉降通量为 6. 82
kg N·hm-2 .其中,湿沉降为 4. 06 kg N·hm-2·a-1,干沉降为 2. 76 kg N·hm-2·a-1 .研究区
氮沉降具有明显的季节变化特征:干沉降主要集中在春、夏季,占干沉降总量的 72. 1% ;湿沉
降主要集中在夏、秋季,占湿沉降总量的 78. 3% .
关键词摇 天山摇 草原摇 活性氮摇 氨气摇 沉降
文章编号摇 1001-9332(2014)06-1592-07摇 中图分类号摇 X524摇 文献标识码摇 A
Inorganic N deposition in the Bayinbuluk alpine grassland of the central Tianshan
mountains. YUE ping1,2, SONG Wei1,2, LI Kai鄄hui1, HE Gui鄄xiang1,2, WANG Xiao鄄li1,2, LIU
Xue鄄jun1,3 ( 1Key Laboratory of Biogeography and Bioresource in Arid Land, Xinjiang Institute of
Ecology and Geography, Chinese Academy of Sciences, Urumqi 830011, China; 2University of Chi鄄
nese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 3College of Resources and Environmental Sci鄄
ences, China Agricultural University, Beijing 100193, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. , 2014, 25
(6): 1592-1598.
Abstract: N deposition has increased significantly with economic development and intensive human
activities in China and has affected natural ecosystems in remote areas. To evaluate the atmospheric
N deposition of the Bayinbuluk alpine grassland of the central Tianshan Mountains, the dry and wet
N depositions were monitored from May 2010 to December 2011. Fluxes of HNO3, NH3, NO2, par鄄
ticulate ammonium and nitrate (pNH4 +and pNO3 -) averaged at 1. 47, 0. 68, 0. 13, 0. 23 and 0. 25
kg N·hm-2 ·a-1, respectively. Wet depositions of NH4 + 鄄N and NO3 - 鄄N were 2. 47 and 1. 59
kg N·hm-2·a-1, respectively. Total atmospheric inorganic N deposition fluxes averaged at 6. 82
kg N·hm-2·a-1, and the wet and dry depositions were 4. 06 and 2. 76 kg N·hm-2·a-1, respec鄄
tively. Nitrogen deposition fluxes showed a significant seasonal change, with 72. 1% of dry N depo鄄
sition occurring in spring and summer, and 78. 3% of wet N deposition concentrating in summer
and autumn.
Key words: Tianshan Mountains; grassland; reactive nitrogen; ammonia; deposition.
**新疆维吾尔自治区自然科学基金项目(200821160)、国家重大
科学研究计划项目 (2014CB954202 ) 和国家自然科学基金项目
(41340041)资助.
**通讯作者. E鄄mail: likh@ ms. xjb. ac. cn
2013鄄11鄄14 收稿,2014鄄03鄄27 接受.
摇 摇 大气氮沉降指空气中的活性氮化合物包括各种
无机态和有机态氮从大气中移出并降落到地表的过
程[1],分为干沉降和湿沉降两种方式. 干沉降指吸
附在气溶胶及大气颗粒物后下降到陆地和水域生态
系统的过程,包括有机氮、颗粒态(pNH4 +、pNO3 -)和
气态氮(NH3、HNO3、NOx 等)的沉降;湿沉降指通过
雨、雪、雾等形式下降到地球表面的过程,包括铵态
氮(NH4 + 鄄N)、硝态氮(NO3 - 鄄N)、有机氮等的沉降.
近年来,随着我国经济的快速发展,氮沉降量急剧增
应 用 生 态 学 报摇 2014 年 6 月摇 第 25 卷摇 第 6 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Jun. 2014, 25(6): 1592-1598
加,已经由 1980 年的 13. 2 kg N·hm-2增加到 2000
年的 21. 1 kg N·hm-2[2] . Galloway 等[1]利用实测数
据和模型初步估算,1998 年由人类活动产生的活性
氮为 165 Tg N·a-1,2005 年高达 187 Tg N·a-1,预
计 2050 年将达到 200 Tg N·a-1[3],远远超出陆地自
然生态系统固氮量的最大值(130 Tg N·a-1) [4] .过
量的氮排放最终通过沉降方式进入陆地和水域生态
系统.许多研究表明:过量的氮沉降已经造成土壤酸
化[5]、水体富营养化[6]和生物多样性降低[7]等危
害,严重威胁着水体和陆地生态系统的健康发展;但
是,一定量的氮素输入能够提高植被生产力,满足生
物对氮素的需求[8] . Liu 和 Zhang[9]研究发现,我国
氮沉降量高达 1. 8伊107 t·a-1,相当于年施氮肥量的
60% ,是农田生态系统重要的养分资源.目前我国氮
沉降研究面临高排放、大气污染严重、生态效应不确
定等突出问题,亟待解决.然而我国氮沉降研究起步
较晚,从 20 世纪 70 年代才开始大气湿沉降的监
测[10];到 20 世纪 90 年代,全国性的沉降监测网络
基本建立[11];2004 年,农田、草原、森林、城市等生
态系统氮沉降监测全面展开[9] . 这及时补充了我国
在氮沉降研究方面的不足,为深入研究其生态效应
建立了重要的实践基础.
草地生态系统是陆地生态系统重要的可再生自
然资源,为人类提供包括畜产品在内的气候调节、土
壤保持、涵养水源等重要的服务功能.然而我国草地
生态系统却面临严重退化的现状[12],严重制约了草
地生态系统的健康发展.欧洲研究结果表明,过量的
氮沉降是植被多样性降低、草地退化的重要原
因[13] .我国学者的相关研究主要集中在氮沉降通量
和生态效应方面[14-15] .对东北草原和北方温带草原
的研究结果表明,其无机氮沉降量分别高达 11. 35
和 34. 3 kg N·hm-2·a-1[16-17],高寒地区也有零星
报道,如乌鲁木齐 1 号冰川的氮沉降量为 3. 85 kg N
·hm-2·a-1,无机氮仅为 1. 56 kg N·hm-2·a-1[18];
青藏高原亚高山森林为 6. 41 kg N·hm-2·a-1,无
机氮为 3. 55 kg N·hm-2·a-1[19] . 这些研究缺少对
干沉降的长期监测,并且多是利用模型进行估算.因
此,在全球气候变化与氮沉降急剧增加的背景下,本
研究以天山中部巴音布鲁克高寒草原为研究区域,
开展主要活性氮组分浓度的监测,定量评价该区域
大气氮沉降的变化特点,旨在加深对该生态系统养
分循环的认识,为高寒草原生态系统的高效管理和
可持续发展提供科学依据.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区域概况
巴音布鲁克高寒草原位于天山中部(42毅18忆—
43毅34忆 N,82毅27忆—86毅17忆 E),东西狭长 270 km、南
北绵延 136 km,面积约 2. 3 伊104 km2,海拔 2340 ~
4618 m.年均气温-4. 8 益,1 月最低气温-48 益 .年
降水量 337. 5 mm,年蒸发量 1022. 9 ~ 1247. 5 mm,
全年积雪日达 150 ~ 180 d,无绝对无霜期,属于典型
的高寒气候(图 1).
1郾 2摇 研究方法
利用 Delta 采样系统、NH3和 NO2被动采样器
(英国生态水文中心)、frmOMNI 小流量大气颗粒物
采样器(美国 BGI)对大气中的 HNO3、NH3、NO2、
pNH4 +和 pNO3 -进行定期监测.采样时,设置所有仪
器距地面高度为 2 m. Delta 采样系统采集大气中的
HNO3,采样流速为 0. 35 L·min-1,采样周期为 1 个
月;frmOMNI小流量大气颗粒采样器用于采集大气
中的颗粒物 ( pNH4 + 和 pNO3 - ),采样流速为 5
L·min-1,每隔 24 h换 1 次样品,每月平均监测 7 d;
NO2被动采样器内部浸渍有 20%的三乙醇胺吸附
剂,用于吸附 NO2气体;NH3被动采样器内部吸附膜
片,浸渍有 13%的柠檬酸甲醇溶液,用于吸附 NH3,
每月采样 14 d[20];利用雨量器(SDM6A型,天津)采
图 1摇 2011 年巴音布鲁克草原相对湿度(a)、风速(b)、降水
(c)和气温(d)的变化
Fig. 1摇 Relative humidity (a), wind speed (b), precipitation
(c) and air temperature (d) in Bayinbuluk Grassland in 2011.
39516 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 岳摇 平等: 天山中部巴音布鲁克高寒草原大气无机氮沉降摇 摇 摇 摇 摇 摇
集每次降雨(雪)后的降水样品,充分混匀后取部分
水样冷冻储藏.采集到的所有样品密封冷冻保存,以
备在 1 个月内完成测试分析. 湿沉降监测时间为
2011 年 1—12 月,干沉降为 2010 年 5 月—2011 年
11 月. 由于仪器工作条件和恶劣环境等因素的影
响,2010 年 10 月和 2011 年 2 月、10 月的干沉降组
分未监测.
1郾 3摇 分析方法
将采集的颗粒物滤膜称量后放入干净的玻璃试
管中,加入 10 mL高纯水,然后超声振荡 30 min.滤
液过 0. 22 滋m 微孔滤膜,之后放入 4 益冰箱内保
存.湿沉降是通过在监测点安装雨量器收集雨水.利
用连续流动分析仪 (AA3)在 1 个月内测定样品
NH4 + 鄄N和 NO3 - 鄄N浓度.
HNO3样品用 10 mL 0. 05% H2O2的溶液溶解
后,用离子色谱(DX鄄120,Dionex,USA)测定 NO3 - 鄄N
含量.
NO2被动采样器用于采集 NO2,分析时加入 Y
试剂(Y试剂是将 100 mL磺胺试剂、100 mL高纯水
和 10. 0 mL NEDA试剂充分混匀;磺胺试剂:用高纯
水溶解 10 g磺胺,再加入 25 mL浓磷酸,稀释至 500
mL,冷藏于冰箱;NEDA试剂:溶解 0. 14 g NEDA 于
水中,并稀释至 100 mL,放置于冰箱内),摇晃 15 ~
30 min,于 542 nm波长下在分光光度计上分析 NO2 鄄
N[20] .
NH3被动采样器吸附的是 NH3,将膜片放入塑
胶盒后,加入 5 mL高纯水浸渍 1 h,然后用镊子夹住
滤纸边缘上下摆动几下,确保被吸附的化学成分都
转移到提取液中,将浸提液放在流动分析仪上测定
NH4 + 鄄N.
1郾 4摇 大气氮沉降计算
采用推算法计算干沉降通量:即活性氮浓度与
其沉积速率的乘积,公式如下:
Fd =VdCK
式中:Fd为干沉降年(月)通量;C 为活性氮粒子年
(月)大气平均浓度;Vd为沉降速率;K为单位换算系
数(年通量 K 取 3. 15,月通量 K 取 0. 26). 其中,
NO3 - 鄄N的沉降速率值为 0. 28 cm·s-1[21],NH4 + 鄄N
为 0. 20 cm·s-1 [22],NH3为 0. 23 cm·s-1 [21],NO2为
0. 13 cm·s-1 [21],HNO3为 1. 16 cm·s-1 [21] . 考虑到
NH3本身与植物叶片和环境之间存在交换[23],据
Sutton等[24]的计算得知,相对湿度为 70%的草原植
被的 NH3补偿点为 0. 7 ~ 1. 9 滋g·m-3,故本研究取
其平均值(1. 07 滋g·m-3).
湿沉降通量采用无机氮浓度与降雨量乘积累加
之和,公式如下:
Fw =移
n
i = 1
C iP i
100
式中:Fw为湿沉降通量;C i为每次降水中氮素的浓度
(mg·L-1);P i为第 i次降水量(mm);100 为单位换
算系数.
降水中的 NH4 + 鄄N 和 NO3 - 鄄N 浓度利用加权平
均表示,算式如下:
C =移
n
i = 1
C iP i /移
n
i = 1
P i
式中:C 为无机氮的月(年)平均浓度; i 为降水次
数;C i为第 i 次降水中氮素浓度;P i为第 i 次降水的
降雨量.
无机氮沉降总量(F t )是干沉降(Fd)、湿沉降
(Fw)之和:
F t =Fd+Fw
1郾 5摇 数据处理
采用 Excel 2003 软件处理数据,并作统计分析,
利用 Sigmaplot 10. 0 作图.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 研究区大气氮素干沉降特点
研究期间,研究区大气 NH3浓度为 0. 74 ~ 3. 72
滋g N·m-3,平均值为 1. 74 滋g N·m-3,夏季相对较
高,冬季最低;NO2浓度为 0. 42 ~ 2. 87 滋g N·m-3,
平均值为 1. 03 滋g N·m-3,冬季较低;HNO3浓度为
0. 41 滋g N·m-3;大气颗粒物中 NH4 +和 NO3 -浓度
分别为 0. 02 ~ 0. 33 和 0. 04 ~ 0. 68 滋g N·m-3,月平
均浓度分别为 0. 21、0. 25 滋g N·m-3;夏季 NH4 +浓
度显著高于 NO3 -,冬季则相反(图 2).究其原因,一
方面夏季温度等条件适宜(图 1),微生物活动频繁,
高寒草原本身的氨化作用较强[25],同时,畜牧生产
强度相对较大,造成 NH3释放到大气中,而冬季研究
区环境条件极端恶劣,严重制约着生物活动;另一方
面,研究区域位于尤尔都斯河源流区,地形平坦宽
广、风速较大,且不同季节的风速和相对湿度差异较
大(图 1),易于大气颗粒物的扩散,造成同期内活性
氮浓度相差较大. 此外,干沉降中 NH3、NO2沉降浓
度较大时(图 2),NH4 +与 NO3 -较低;反之,NH4 +和
NO3 -的浓度相对较高. 这可能受气象因素的影响,
使大气活性氮的形态发生迁移转化.
4951 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
研究区大气无机氮干沉降通量为 2. 76 kg N·
hm-2·a-1 . 这与美国杜克森林干沉降通量(2. 63 ~
9. 55 kg N·hm-2·a-1) [26]较接近,但低于英国亚高
山草原的 10. 00 ~ 15. 00 kg N·hm-2·a-1 [27]、我国
华北平原的 55 kg N·hm-2·a-1 [28] . 这主要与研究
区域人类活动干扰强度相对较低、大气污染物来源
单一(畜牧生产)、地形及气象条件等因素有关. 研
究区 HNO3的沉降浓度为 0. 41 滋g N·m-3,接近美
国农村地区(0. 45 滋g N·m-3 ) [29],高于英国地区
(0. 23 滋g N·m-3) [30]近 1 倍,但显著低于国内的研
究结果(如河北城市地区 0. 60 滋g N·m-3 [28]、重庆
农村地区 0. 80 滋g N·m-3、湘潭地区 0郾 5 ~ 0郾 9
滋g N·m-3 [31]). 本研究由于监测 HNO3的仪器问
题,只报道了 2011 年 7 月的数据,可能高估了该地
区的沉降通量. 要准确评价 HNO3的沉降量及变化
规律,尚需利用 Conditional Time Averaged Gradient
(COTAG)系统开展长期的研究[32] .
2郾 2摇 研究区大气氮素湿沉降特点
研究期间,研究区降水中的 NH4 + 鄄N 浓度为
0郾 21 ~ 2. 94 mg·L-1,平均值为 0. 91 mg·L-1;
NO3 - 鄄N浓度为 0. 03 ~ 3. 00 mg·L-1,平均值为 0郾 75
mg·L-1;大气氮湿沉降通量 4. 06 kg N·hm-2 ·
a-1,其中,NH4 + 鄄N、NO3 - 鄄N 的沉降量分别为 2. 47、
1郾 59 kg N·hm-2·a-1 (图 3).
研究表明,美国 20 年来的大气氮湿沉降通量为
图 2摇 研究区 NH3、NO2和颗粒物中 NH4 +和 NO3 -浓度的月
均值
Fig. 2摇 Monthly mean concentrations of NH3, NO2 and particu鄄
late ammonium and nitrate (NH4 + and NO3 -) from May 2010 to
September 2011.
图 3摇 2011 年研究区降水中 NO3 - 鄄N和 NH4 + 鄄N 浓度的月均
值
Fig. 3摇 Monthly mean concentrations of NO3 - 鄄N and NH4 + 鄄N in
precipitation in 2011.
3. 00 ~ 15. 00 kg N·hm-2·a-1 [1],欧洲大部分地区
在 10. 00 kg N·hm-2·a-1[33]以上,而我国农田生态
系统氮的湿沉降量为 6. 28 ~ 26. 62 kg N·hm-2·
a-1 [34]、森林生态系统高达 38. 4 kg N· hm-2 ·
a-1 [14]、水域生态系统为 9. 90 kg N·hm-2·a-1[15] .
本研究区域的氮素湿沉降相对较低,仅为 4郾 06
kg N·hm-2·a-1,与 Gilliam[35]在高草草原的研究
结果相似(5. 00 kg N·hm-2·a-1),但高于藏东南
林芝的湿沉降量(2. 36 kg N·hm-2·a-1 ) [36]近 1
倍,可能是因为西藏林芝(海拔 3008 m)受人类活动
干扰相对较少,氮素沉降背景值较低. 此外,许多研
究表明:湿沉降中有机氮占有相当大的比例[37-38],
如要系统估算该区域大气氮沉降量还应对大气中有
机氮沉降等进行深入研究.
2郾 3摇 研究区大气氮沉降通量
研究期间,研究区大气氮沉降通量为 6郾 82
kg N·hm-2·a-1,其中,湿沉降为 4. 06 kg N·hm-2·
a-1,占沉降总量的 59. 5% ;干沉降通量为 2郾 76
kg N·hm-2·a-1,气态 HNO3、NH3和 NO2 年沉降通
量分别为 1. 47、0. 68 和 0. 13 kg N·hm-2(含氮气体
占沉降总量的 36. 0% ),颗粒物中的 NH4 +和 NO3 -的
年沉降通量分别为 0. 23 和 0. 25 kg N·hm-2;湿沉
降中 NH4 + 鄄N 和 NO3 - 鄄N的沉降量分别为 2. 47、1. 59
kg N·hm-2·a-1 . 在干沉降中以气体 HNO3为主,
NH3、NO2次之;大气颗粒物中 NH4 +和 NO3 -含量相
当;而湿沉降中 NH4 + 鄄N的沉降量大于 NO3 - 鄄N 的沉
降量.主要原因在于:1)研究区各活性氮的来源不
同,人为源以畜牧生产为主,自然源包括土壤微生物
的活动、大气光化学作用等;2)研究区特殊的地理
位置:地势平坦、风速较大,易于大气颗粒物的大尺
度扩散,故干沉降的量相对较低,而由于雨水的冲
59516 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 岳摇 平等: 天山中部巴音布鲁克高寒草原大气无机氮沉降摇 摇 摇 摇 摇 摇
图 4摇 2011 年研究区大气氮沉降的季节通量
Fig. 4 摇 Seasonal fluxes of atmospheric nitrogen deposition in
2011.
D: 干沉降 Dry deposition; W: 湿沉降 Wet deposition.
刷作用[15],氮沉降以湿沉降为主;3)粒子本身的特
性决定了干沉降的通量 (活性氮粒子沉积能力:
HNO3> NO3 -> NH3> pNH4 +> NO2 [21-22]).
研究区大气无机氮沉降通量为 6. 82 kg N·
hm-2·a-1,略低于亚洲大气氮素沉降的平均值
(7郾 00 kg N·hm-2·a-1) [39],但明显高于全球平均
值(5. 00 kg N·hm-2·a-1 ) [40] . 此外,干湿沉降中
NH4 + 鄄N (包括气体 NH3)的沉降量为 3. 38 kg N·
hm-2·a-1,略低于 NO3 - 鄄N(包括 HNO3、NO2,3. 44
kg N·hm-2·a-1),可能与研究区域辐射较强、光化
学反应剧烈、牲畜的排泄物、土壤微生物矿化作用和
硝化作用,以及人类活动等因素有关.
3摇 讨摇 摇 论
3郾 1摇 大气氮沉降的季节性变化
从图 4 可以看出,研究区氮的干湿沉降具有明
显的季节变化特征. 干沉降主要集中在春、夏季,占
干沉降总量的 72. 1% ,秋、冬季相对较低,这可能与
研究区生长季与非生长季的交替作用、土壤氨化作
用等因素密切相关. 湿沉降主要集中在夏、秋季,占
湿 沉 降 总 量 的 78郾 3% , 冬 季 最 低, 为 0郾 33
kg N·hm-2,这主要是受到降水量的影响(研究区
夏、秋季降水量分别为 149、87 mm,冬季仅为 42
mm) [15] .秋季干沉降明显低于春、夏季,而湿沉降较
高,可能与雨水的清洗作用有关[15] .
研究区春季到冬季的活性氮沉降量具有先增加
后降低的变化趋势,主要集中在春、夏、秋三季,峰值
一般出现在夏季,冬季最低(图 4).这可能是以下因
素综合作用的结果:1)生长季和非生长季人类活动
(畜牧生产)的影响(生长季人类活动强度显著高于
非生长季);2)研究区属于典型高寒气候,气温和降
水在夏季较高、冬季最低,易出现极端天气(图 1),
这种水热交替调控研究区各项生命活动的强弱程
度,进而影响活性氮的沉降通量.如冻土的形成限制
着土壤微生物的活动,造成自然源中氨化作用等生
命活动较弱[25] . 此外,冬季研究区太阳辐射强度较
弱,以致大气光化学作用较弱,因此冬季氮沉降量较
低.须指出的是,2010 年 12 月 NH3和 NO2及 2011 年
2 月干沉降由于仪器故障没有测定.从 11 月到次年
2 月由于温度极低,气象条件变化较小(图 1),研究
区几乎都被冰雪覆盖,畜牧生产活动强度变化较小,
故在计算 12 月的氮沉降通量时按 11 月和次年 1 月
的平均值估算,2 月按 1 月和 3 月的平均值估算.
3郾 2摇 氮沉降通量的比较
本文利用间接法(推算法)量化研究区无机氮
的干沉降通量,与直接法相比相对简单、准确,被广
泛应用于大气沉降的计算中[41] . 氮素干沉降速率
(Vd)是此方法的关键参数,其计算方法包括模型估
算法[21]和直接测定法. 由于试验条件的限制,本研
究未能实际测定研究区 Vd值,而引用国内草地生态
系统的值,可能会影响干沉降通量的准确性.但这已
为估算研究区大气无机氮的输入提供了重要的数据
支撑.
氮沉降是大气清除活性氮的重要方式,更是陆
地和水域生态系统的重要养分来源,5 ~ 10 kg N·
hm-2·a-1的大气氮沉降对陆地生态系统非常有
利[42] .巴音布鲁克高寒草原无机氮的沉降通量为
6. 82 kg N·hm-2·a-1,是该生态系统重要的养分来
源,对草地生态系统的结构与功能具有一定影响.该
结果明显高于其他高寒地区大气无机氮的沉降量
(表 1).这可能与以下因素有关:受人类活动干扰强
度不同,研究区主要是畜牧生产;受观测点海拔及自
然环境的影响;研究方法不尽相同,如天山 1 号冰
川[18]干沉降未实际测定,是按比例估算的结果,而
本文采用的是推算法.
摇 摇 巴音布鲁克高寒草原的大气氮沉降通量与国内
其他草原生态系统的研究存在一定差异[16-17] .主要
原因为:1)活性氮组分的沉降速率取值差异是影响
干沉降通量的重要因素,如内蒙古温带草原的 NH3
和 NO2沉降速率分别为 0. 22 ~ 0. 84 和 0. 020 ~
0郾 068 cm·s-1,而本研究区的 NH3和 NO2沉降速率
分别为 0. 23 和 0. 13 cm·s-1;2)部分研究可能忽略
了植物叶片与大气的氨交换过程,应该考虑大气与
叶片界面的氨补偿点;3)巴音布鲁克草原属于典型
高寒气候,生长季较短(仅为 5 个月),且研究区域
地势平坦广阔,常年风速较大,易于大气颗粒物的扩
6951 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
表 1摇 高寒地区活性氮沉降通量比较
Table 1摇 Comparison of fluxes of active nitrogen deposition in alpine region
观测地点
Observation
sites
海拔
Altitude
(m)
观测时期
Observation
period
干沉降
Dry deposition
(kg N·hm-2
·a-1)
湿沉降
Wet deposition
(kg N·hm-2
·a-1)
无机氮沉降量
Inorganic nitrogen
deposition
(kg N·
hm-2·a-1)
氮沉降总量
Total nitrogen
deposition
(kg N·
hm-2·a-1)
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4130 2004—2006 0. 06 1. 51 1. 56 3. 85 [18]
乌鲁木齐河谷
Urumqi River Valley
3551 2003—2004 0. 06 4. 27 1. 59 - [43]
西藏林芝
Nyingchi County of Tibet
3008 2005—2006 - 2. 36 - - [36]
洛基山国家公园
Rocky Mountain National Park
2784 2008—2009 1. 05 1. 97 3. 02 3. 65 [44]
陕西榆林(草原)
Yulin in Shaanxi Province
(grassland)
1300 2009—2010 1. 80 2. 90 4. 70 - [45]
巴伐利亚阿尔卑斯山脉
Bavarian Alps
700 ~ 2650 2010—2011 - - 5. 00 ~ 11. 00 - [46]
天山高寒草原
Alpine Grassland of
Tianshan Mountains
2450 2010—2011 2. 76 4. 06 6. 82 - 本文
This article
散;4)研究区的氮排放来源单一,主要是自然放牧,
受农田、工业、汽车尾气等人类活动的干扰相对
较少.
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作者简介摇 岳摇 平,男,1987 年生,硕士研究生.主要从事草
地生态系统大气氮沉降和温室气体通量研究. E鄄mail:
yueping375@ 163. com
责任编辑摇 杨摇 弘
8951 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷