樊建凌,胡正義,周 靜,吳叢楊慧 (.中國科學(xué)院南京土壤研究所,土壤與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展國家重點實驗室,江蘇 南京 0008；.中國科學(xué)院大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院,北京 00049)

林地大氣氮沉降通量觀測對比研究

樊建凌1*,胡正義2,周 靜1,吳叢楊慧1(1.中國科學(xué)院南京土壤研究所,土壤與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展國家重點實驗室,江蘇 南京 210008；2.中國科學(xué)院大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院,北京 100049)

以中國科學(xué)院紅壤生態(tài)實驗站森林微氣象分站闊葉林為研究對象,采用穿透雨量法和微氣象學(xué)推論法對該闊葉林地大氣氮沉降通量進行了對比研究.結(jié)果表明,穿透雨量法觀測2006年10月～2007年9月林地NH4+-N干沉降通量為37.66kg N /(hm2·a), NO3--N干沉降通量為18.53kgN/(hm2·a),其中NH4+-N是氮化物干沉降的主要貢獻者,占總干沉降的67.0%.該研究方法所得結(jié)果與微氣象學(xué)方法觀測結(jié)果具有較好的一致性,表明穿透雨量法估算林地氮干沉降通量具有一定的可靠性.微氣象學(xué)法與穿透雨量法觀測結(jié)果共同說明研究地大氣氮沉降量較高,過量的氮輸入對研究地生態(tài)系統(tǒng)的影響值得關(guān)注.

氮沉降；穿透雨量法；微氣象學(xué)推論法；對比研究

大氣沉降是大氣中氮化物清除的主要過程之一,也是森林生態(tài)系統(tǒng)獲得氮素的重要途徑[1-3].大氣沉降分為干沉降和濕沉降兩部分,研究表明,干沉降通量占氮沉降總量的 40%～80%[4-5].因此研究干沉降對生態(tài)系統(tǒng)的作用有重要的意義.但是,我國對氮沉降的研究主要集中在濕沉降.而干沉降問題從研究方法的開發(fā)至干沉降通量的估算等方面均缺乏系統(tǒng)深入的研究,導(dǎo)致我國干沉降研究存在很大的不確定性.

常用的干沉降通量觀測的方法有渦度相關(guān)法、濃度梯度法、穿透雨量法、微氣象學(xué)推論法等.然而各種方法都有其優(yōu)缺點,常常要根據(jù)研究的目的、所要求的時空分辨率和精確性以及費用狀況來選擇合適的方法[6].其中,穿透雨量法由于其觀測相對簡單而常被用于研究森林植被中酸沉降的變化趨勢.國外已有許多研究采用穿透雨通量法來估算森林地區(qū)的氮、硫和氯的干沉降通量[7-9].美國綜合森林研究項目對 13個不同的森林觀測點采用同樣的方案來估算氮、硫和其他大氣組分的干、濕沉降通量[10].一些改進的穿透雨方法或其他技術(shù)也用于森林地區(qū)酸沉降的研究,如應(yīng)用穿透雨方法和沉降速率法計算了荷蘭的30個森林地區(qū)硫的干、濕沉降通量[11];采用冠層收支模型估算了荷蘭森林生態(tài)系統(tǒng)氮、硫和鈣的干沉降通量[12].而國內(nèi)應(yīng)用穿透雨方法對干沉降通量進行的研究也有零星報道,如在重慶市鐵山坪小流域背景點采用穿透雨方法估算了氮、硫和鈣的干沉降通量[13];在福建南坪采用穿透雨方法估算了主要無機組分的干沉降通量及樹冠交換量[14].然而關(guān)于該方法的可靠性及與其他方法觀測結(jié)果的比較尚未見報道.

本研究以中國科學(xué)院紅壤生態(tài)試驗站森林微氣象站為依托,開展了濕沉降、穿透雨、樹干莖流的觀測,采用穿透雨方法進行氮干沉降通量的估算.同時對研究地大氣氮化物濃度進行觀測,用大葉模型計算氮化物干沉降速率,采用微氣象學(xué)推論法對氮干沉降通量進行估算.并對兩種干沉降通量估算方法結(jié)果進行比較.

1 材料與方法

1.1 實驗場地

實驗在位于江西省鷹潭市(116°55'E, 28°15'N)中國科學(xué)院紅壤生態(tài)試驗站森林小氣候分站進行.下墊面為樹齡18a、平均高度約5m的落葉闊葉林(小葉櫟,Quercus Chenii),土壤基本理化性質(zhì)見表1.四周較開闊,附近5km范圍內(nèi)沒有大的污染源,鷹潭市燃煤火電廠位于觀測地以東 10km,貴溪電廠位于觀測地以東 30km.共觀測一年(2006年10月～2007年9月).

表1 土壤基本理化性質(zhì)Table 1 Basic physicochemical properties of the tested soil

1.2 穿透雨量法觀測及樣品分析

1.2.1 樹干莖流觀測 在實驗場地內(nèi)選取8.25m×9.75m 區(qū)域為研究對象,對該區(qū)域內(nèi)林木按其胸徑(DBH,即樹干在1.3m高度處的直徑)進行分級,以3cm為一個徑級.從各級林木中選取2株樹形和樹冠中等的標準木進行莖流收集.在距地面1.3m處,將直徑2cm大小的塑料管沿中縫剪開,取其一半螺旋狀纏繞于樹干上,用泡釘固定,管與樹干的接縫處用玻璃膠封嚴,環(huán)繞樹干的膠管與水平面呈 30°左右傾角,便于水分向下流動,管下端連接 250mL的塑料瓶,每次雨后更換,樣品于4°C冷藏保存供分析.

1.2.2 林下穿透雨觀測 在林下隨機安放 4組漏斗進行穿透雨收集:先將一根竹竿插在地下固定,桿高1.5m左右,在桿上平行固定4個漏斗(內(nèi)徑 6.5cm,邊 4mm),在漏斗上蓋一層紗布進行過濾,用橡皮管連接漏斗底部,將收集的穿透雨導(dǎo)入一塑料桶中,塑料桶用黑色塑料袋包裹,防止樣品見光分解.每次降雨過后取回塑料桶,測量所收集樣品體積后移入 250mL的塑料瓶中于 4℃冷藏保存供分析,并更換紗布.

1.2.3 林外雨觀測 在林外 200m 處設(shè)一對照點采集林外雨,方法同穿透雨采集.

1.2.4 樣品分析 用pH計(HANNA, pH 211)測定樣品pH值;樣品中的NH4+–N用靛酚藍比色法測定;NO3-–N用雙波長法測定[15].

穿透雨中離子的體積加權(quán)平均濃度(Volume-weighted mean, VWM)通過下式計算:

式中:Ci是樣品i中離子濃度;Vi是降雨時穿透雨樣品i的體積;n是降雨時的樣品數(shù).

1.2.5 穿透雨方法估算干沉降通量原理及方法 大氣降水是森林生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分輸入的一個重要途徑,一方面大氣降水攜帶大量的化學(xué)物質(zhì)進入森林,另一方面穿透雨對植物枝葉的淋洗和對樹干分泌物質(zhì)的淋溶,促進了森林生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán).大氣降水經(jīng)過森林時,樹冠對其進行了重新分配.大氣降水通過林冠空隙直接落入林地或在樹冠下層形成水滴落入林地,稱為穿透雨;另一部分大氣降水經(jīng)樹葉、樹枝并沿樹干流入林地,稱為樹干莖流.穿透雨通量和樹干莖流之和與空曠地濕沉降的差值稱為凈穿透雨.如果所有沉降物質(zhì)都被雨水從樹冠上沖刷下來,則樹冠下的凈穿透雨通量可以作為樹冠上的干沉降通量的估算值,其中樹冠交換作用(吸收或淋溶作用)也可以進行量化[8].當忽略樹冠交換作用時,凈穿透雨通量等于森林生態(tài)系統(tǒng)的干沉降通量[16].

普遍認為穿透雨和樹干莖流中的化學(xué)組分與以下 3個過程有關(guān),即來自植被冠層表面的降水;降水對之前顆粒物、氣體等在冠層表面沉降的沖洗;以及冠層表面(包括葉片、樹枝、附生植物以及微生物)與流經(jīng)冠層溶液間的相互作用,該相互作用包括樹冠的淋溶和吸收作用[14,17].因此,溶解于冠層表面溶液中的物質(zhì)平衡可以用下式表示:

式中:TF表示穿透雨通量;SF表示樹干莖流通量;IP表示林外雨通量;DD表示干沉降;CE表示冠層的交換作用.因此,凈穿透雨通量(NTF)可表示為:

由式(3)可以看出,穿透雨通量與樹干莖流通量之和減去林外雨通量即為干沉降與冠層交換之和.

本研究采用Hanchi等[18]的方法計算樹干莖流通量,該方法可以將各標準木測得的樹干莖流體積推廣到整個研究區(qū)域,并將莖流體積轉(zhuǎn)化為莖流量(以 mm 為單位).該方法將研究區(qū)域內(nèi)所有林木按其胸徑(DBH)進行分級,各徑級中標準木所得數(shù)據(jù)與單位面積研究區(qū)域內(nèi)這一徑級樹木數(shù)量相乘得到每次降雨中總樹干莖流通量.

本研究采用多元回歸分析估算干沉降和冠層交換,該方法最早由Lovett等[19]提出,并經(jīng)許多研究者不斷地改進[20-21].凈穿透雨通量(NTF)中的干沉降部分與兩次降雨的間隔時間(ADP)成正比;冠層交換部分與每次降雨的降雨量正相關(guān)[14,21].本研究中多元回歸用 SPSS 13.0進行計算,以每次降雨的凈穿透雨通量為因變量,以降雨間隔時間(ADP)、降雨量(P)及H+濃度為自變量,按下式進行逐步回歸:

式中:NTFx為組分x的凈穿透雨通量, mg/m2;b1為干沉降系數(shù),mg/(m2·d);b2為冠層交換系數(shù),mg/(m2·mm);b3和b4為酸沉降對凈穿透雨的影響,L/m2;a為y軸的截距;Cx表示氮化物的濃度;CH+表示H+濃度.

1.3 微氣象學(xué)推論法求算干沉降通量

1.3.1 樣品采集與分析 采用TH-2001大氣環(huán)境自動觀測系統(tǒng)(武漢天虹智能儀表廠)定位監(jiān)測大氣 NO2濃度,采樣高度約 4.2m,系統(tǒng)每 min測定1次;采用TH110B空氣采樣器(武漢天虹智能儀表廠)采集氨態(tài)氮,以10%的H2SO4為吸收液,每月上、中、下旬各 2d,每 d4次,每次采樣以0.5L/min的流速持續(xù)1h;用TH150A采樣器(武漢天虹智能儀表廠)采集TSP,每月上、中、下旬各2d,每天采樣以100L/min的流速持續(xù)8～10h,顆粒物NH4+-N和NO3--N用極薄的玻璃纖維濾膜收集(直徑小于 0.1μm),用 0.5mol/L的 HCl浸提過濾后進行分析;采用 APS-2型自動雨水收集器(武漢天虹智能儀表廠)收集雨水,逢雨必收,用靛酚藍比色法分析溶液中的 NH4+-N;用雙波長法測定NO3--N.

1.3.2 數(shù)據(jù)處理 實驗測得各氮化物濃度值,采用統(tǒng)計方法剔除離群值后,進行算術(shù)平均得到各氮化物年均濃度值.

大氣氮沉降通量(F)計算如下:

式中:F為大氣氮沉降通量;C為平均濃度;Vd為干沉降速率,其值采用大葉阻力相似模型計算,具體計算方法參見文獻[22].

2 結(jié)果與討論

2.1 森林水化學(xué)分析

圖1為2006年10月～2007年9月森林降水的pH值、雨量、NH4+-N和NO3--N濃度.從圖1可以看出,大氣降水穿過林冠表面后其化學(xué)元素含量發(fā)生了很大變化.樹干莖流 pH值顯著低于穿透雨(P<0.01),而穿透雨pH值又顯著低于林外降雨(P<0.01).樹干莖流中NH4+-N濃度顯著高于穿透雨(P<0.01),而穿透雨中NH4+-N濃度又顯著高于林外降雨(P<0.01).樹干莖流中NO3--N濃度顯著高于穿透雨和林外降雨(P<0.01),然而穿透雨和林外降雨中 NO3--N濃度沒有顯著差異(P>0.05).造成穿透雨 pH值降低及 NH4+-N和NO3--N濃度增加的主要原因是雨水淋溶了植物組織上的營養(yǎng)物質(zhì)、大氣降水淋洗了林冠上的塵埃顆粒以及植物和雨水之間的離子交換[23],另外,林冠截留也會造成穿透雨和樹干莖流中營養(yǎng)元素濃度的升高[24].

圖1 2006年10月～2007年9月森林降水化學(xué)特征Fig.1 Chemical characteristics of forest rainwater from October 2006 to September 2007

由圖 1還可以看出,雖然樹干莖流量相對很小,但是其中NH4+-N和NO3--N濃度卻顯著高于穿透雨和林外雨.這主要由于樹干莖流中的營養(yǎng)元素是經(jīng)過林冠和樹皮作用后的元素[25],而樹皮給大氣沉降物提供了良好的接受場所;另外由于莖流通量較少,使其中的元素出現(xiàn)了濃縮的現(xiàn)象[14].然而,樹干莖流及其所含元素的分布范圍較小,僅限于樹干基部四周,并沿著根的生長方向直接進入土壤[26],而且這部分養(yǎng)分是水溶性的,無需經(jīng)過復(fù)雜的分解過程就可以被植物直接吸收,它具有加速植物生長和促進養(yǎng)分循環(huán)的重要作用.因此,雖然樹干莖流量很小,但它在土壤化學(xué)養(yǎng)分輸入平衡方面有重要的意義[24,27].

2.2 干沉降通量

因為樹冠淋溶主要發(fā)生在葉面,并隨降雨沖刷下來,所以和雨水相關(guān)的因素(如降雨量、降雨持續(xù)時間、降雨強度等)都可能影響樹冠淋溶,而降雨間隔時間能影響樹冠截獲的干沉降[19].采用式(2)～式(4),應(yīng)用多元線性回歸計算了2006年10月～2007年9月林地氮干沉降通量,結(jié)果見表2.

從表 2可以看出,NH4+-N凈穿透雨通量與降雨量、降雨間隔時間以及降雨中NH4+-N濃度顯著相關(guān),而 NO3--N凈穿透雨通量與降雨量和降雨間隔時間顯著相關(guān).該結(jié)果表明冠層截獲的干沉降和冠層淋溶或吸收對凈穿透雨中的 NH4+-N和 NO3--N都有重要的貢獻.然而,NH4+- N與NO3--N凈穿透雨通量與降雨pH值相關(guān)性均不顯著(P>0.10),故 pH值沒有進入回歸方程(表 2),該結(jié)果表明降雨pH值對凈穿透雨中NH4+-N和NO3--N影響不大.

將回歸模型計算所得干沉降系數(shù)b1與2006年10月～2007年9月非降雨天數(shù)(330d)相乘即得這一年內(nèi)干沉降通量.結(jié)果表明,2006年 10月～2007年9月林地NH4+-N干沉降通量為37.66kgN/(hm2·a),NO3--N 干沉降通量為 18.53 kgN/(hm2·a),其中 NH4+-N 是氮化物干沉降的主要貢獻者,占總干沉降的 67.0%.金蕾等[13]應(yīng)用穿透雨方法研究了重慶市鐵山坪小流域背景點無機組分的干沉降通量,結(jié)果表明,年均NH4+-N干沉降通量為14kgN/(hm2·a),NO3--N 干 沉 降 通 量 為 6kgN/(hm2·a).本研究結(jié)果較高主要是由于研究地的差異,金蕾等[13]的研究在重慶市鐵山坪小流域背景點,周圍污染源較少;而本研究林地位于紅壤生態(tài)試驗站森林小氣候分站,周圍有較多農(nóng)田與養(yǎng)殖場,其中的NH3揮發(fā)對研究地的大氣氮干沉降有較大的影響.

表2 林地凈穿透雨量多元線性回歸求算氮干沉降通量結(jié)果Table 2 Nitrogen dry deposition fluxes based on multiple linear regression of net throughfall

2.3 總無機氮沉降通量

2006年10月～2007年9月林地NH4+-N濕沉降通量為22.66kg N/(hm2·a),NO3--N濕沉降通量為20.17kgN/(hm2·a),總無機氮沉降通量為 99.02kg N/(hm2·a).在總氮沉降通量中,NH4+-N 干沉降是最主要的貢獻者,占總氮沉降的 38%(圖 2).在干沉降中,NH4+-N干沉降通量遠大于NO3--N干沉降通量;而在濕沉降中,NH4+-N和NO3--N濕沉降通量相似.

圖2 2006年10月～2007年9月總N沉降通量中各組分所占比例Fig.2 Contribution of N fractions to total N deposition from October 2006 to September 2007

由圖 2還可以看出,大氣氮沉降中干沉降的貢獻(57%)遠大于濕沉降(43%).Goulding等[28]研究發(fā)現(xiàn)干沉降對大氣氮沉降的貢獻可達 79%.而在我國氮沉降的研究中有關(guān)干沉降的定量觀測研究還較少,是亟需加強的關(guān)鍵內(nèi)容.

周國逸等[29]研究發(fā)現(xiàn)鼎湖山自然保護區(qū)森林氮濕沉降達38.4kg/(hm2·a).福建南平地區(qū)杉木人工林濕沉降氮輸入為 11.5～18.1kg/(hm2·a)[30].這些研究結(jié)果均低于本研究結(jié)果,主要由于試驗地NH3濃度較高,導(dǎo)致NH4+-N干濕沉降量較大.王體健等[31]在該地區(qū)研究發(fā)現(xiàn)農(nóng)田氮沉降達62.6kg/(hm2·a),其中干沉降占51%,與本研究結(jié)果相近.

2.4 微氣象學(xué)推論法計算干沉降通量

本研究同時對研究地氣象條件及大氣氮化物濃度進行了觀測,應(yīng)用大葉阻力相似模型計算了研究地各種氮化物干沉降速率[22],進而求算出2006年10月～2007年9月研究地大氣氮干沉降通量,結(jié)果見表3.

由表3可見,2006年10月～2007年9月研究地NH3-N的干沉降通量為44.64kg N/(hm2·a),是大氣氮干沉降的主要貢獻者(占總氮干沉降通量的 68.4%).其次為 NO2-N,占總干沉降的 28.1%.而顆粒物中的NH4+-N和NO3--N僅占總干沉降的0.7%和2.8%.

2006年10月～2007年9月研究地還原型氮化物(NH3+顆粒物中 NH4+-N)干沉降通量為45.1kg N/(hm2·a),氧化型氮化物(NO2+顆粒物中NO3--N)干沉降通量為 20.2kg N/(hm2·a).穿透雨量法研究結(jié)果(表 2)與該方法所得干沉降通量的誤差小于 20%,說明兩種方法對林地氮化物干沉降通量的研究結(jié)果具有較好的一致性.

表3 2006年10月～2007年9月微氣象學(xué)推論法計算林地干沉降通量Table 3 Atmospheric N dry deposition fluxes based on inferential method from Oct 2006 to Sep 2007

3 結(jié)論

3.1 應(yīng)用穿透雨方法求得2006年10月～2007年9月林地 NH4+-N干沉降通量為 37.66kg N/(hm2·a),NO3--N 干沉降通量為 18.53kg N/(hm2·a),其中 NH4+-N是氮化物干沉降的主要貢獻者.該研究方法所得結(jié)果與微氣象學(xué)推論法計算結(jié)果具有較好的一致性,表明穿透雨量法估算林地氮干沉降通量具有一定的可靠性.

3.2 2006年10月～2007年9月林地氮干沉降通量是濕沉降通量的 2倍.因此,加強干沉降的研究,實現(xiàn)在區(qū)域尺度上量化干沉降通量并掌握其變化趨勢,是我國酸沉降研究中亟待開展的重要內(nèi)容.

[1]Fischer R, Mues V, Ulrich E, et al. Monitoring of atmospheric deposition in European forests and an overview on its implication on forest condition [J]. Applied Geochemistry, 2007,22(6):1129-1139.

[2]李 佳,李 巍,侯錦湘,等.貴州地區(qū)酸雨作用下典型森林植被冠層淋溶規(guī)律研究 [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2010,30(10):1297-1302.

[3]胡正華,張 寒,陳書濤,等.氮沉降對林帶土壤N2O和CH4通量的影響 [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2011,31(6):892-897.

[4]Fan J, Hu Z, Wang T, et al. Atmospheric inorganic nitrogen deposition to a typical red soil forestland in southeastern China[J]. Environmental Monitoring and Assessment, 2009,159:241–253.

[5]樊建凌,胡正義,莊舜堯,等.林地大氣氮沉降的觀測研究 [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2007,27(1):7-9.

[6]Erisman J W. Evaluation of a surface resistance parameterization of sulphur dioxide [J]. Atmospheric Environment, 1994,28(16):2583-2594.

[7]Schaefer D A, Reiners W A. Throughfall chemistry and canopy processing mechanisms [M]// Acid prceipitation, Vol 3: sources,deposition and canopy interaction. Lindberg S E, Page A L,Norton S A, Editors. Springer Verlab: New York. 1990:241-278.

[8]Draaijers G P J, Erisman J W, Spranger T, et al. The application of throughfall measurements for atmospheric deposition monitoring[J]. Atmospheric Environment, 1996,30(19):3349-3361.

[9]Bleeker A, Draaijers G, van der Veen D, et al. Field intercomparison of throughfall measurements performed within the framework of the Pan European intensive monitoring program of EU/ICP Forest [J]. Environmental Pollution, 2003,125(2):123-138.

[10]Lindberg S E, Lovett G M. Deposition and forest canopy interactions of airborne sulfur: Results from the integrated forest study [J]. Atmospheric Environment, Part A. General Topics,1992,26(8):1477-1492.

[11]Draaijers G P J, Erisman J W. Atmospheric sulfur deposition to forest stands: Throughfall estimates compared to estimates from inference [J]. Atmospheric Environment, Part A. General Topics,1993,27(1):43-55.

[12]Draaijers G P J, Erisman J W, Van Leeuwen N F M, et al. The impact of canopy exchange on differences observed between atmospheric deposition and throughfall fluxes [J]. Atmospheric Environment, 1997,31(3):387-397.

[13]金 蕾,邵 敏,曾立民,等.穿透水方法估算主要可溶性無機組分的干沉降通量 [J]. 科學(xué)通報, 2006,51(11):1333-1337.

[14]Fan H B, Hong W. Estimation of dry deposition and canopy exchange in Chinese fir plantations [J]. Forest Ecology and Management, 2001,147(2/3):99-107.

[15]魯如坤.土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法 [M]. 北京:中國農(nóng)業(yè)科技出版社, 2000.

[16]Moldan F, Andersson I, Bishop K. Catchment-scale acidification reversal experiment at Gardsjon, south-west Sweden: Assessment of the experiment design [M]// Experimental Reversal of Acid Rain Effects: The Gardsjon Roof Project. Hultberg H, Skeffington R A, Editors. Wiley: New York. 1998:85-108.

[17]Wanek W, Hofmann J, Feller I C. Canopy interactions of rainfall in an off-shore mangrove ecosystem dominated byRhizophora mangle(Belize) [J]. Journal of Hydrology, 2007,345(1/2):70-79.

[18]Hanchi A, Rapp M. Stemflow determination in forest stands [J].Forest Ecology and Management, 1997,97(3):231-235.

[19]Lovett G M, Lindberg S E. Dry deposition and canopy exchange in a mixed oak forest as determined by analysis of throughfall [J].Journal of Applied Ecology, 1984,21:1013-1027.

[20]Potter C S, Ragsdale H L, Swank W T. Atmospheric deposition and foliar leaching in regenerating southern Appalachian forest canopy [J]. Journal of Ecology, 1991,79(11):97-115.

[21]Lovett G M, Nolan S S, Driscoll C T, et al. Factors regulating throughfall flux in a New Hampshire forested landscape [J].Canadian Journal of Forest Research, 1996,26:2134-2144.

[22]樊建凌,胡正義,王體健,等.闊葉林地大氣氮化物干沉降速率動態(tài)變化研究 [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2009,29(6):574-577.

[23]Lindberg S E, Lovett G M, Richter D D, et al. Atmospheric deposition and canopy interactions of major Ions in a forest [J].Science, 1986,231(4734):141-145.

[24]Laclau J P, Ranger J, Bouillet J P, et al. Nutrient cycling in a clonal stand of Eucalyptus and an adjacent savanna ecosystem in Congo: 1. Chemical composition of rainfall, throughfall and stemflow solutions [J]. Forest Ecology and Management, 2003,176(1-3):105-119.

[25]Crockford R H, Richardson D P, Sageman R. Chemistry of rainfall, throughfall and stemflow in a eucalypt forest and a pine plantation in south-eastern Australia: 3. Stemflow and total inputs[J]. Hydrological Processes, 1996,10(1):25-42.

[26]Martinez-Meza E, Whitford W G. Stemflow, throughfall and channelization of stemflow by roots in three Chihuahuan desert shrubs [J]. Journal of Arid Environments, 1996,32(3):271-287.

[27]劉菊秀,溫達志,周國逸.廣東鶴山酸雨地區(qū)針葉林與闊葉林降水化學(xué)牲 [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2000,20(3):198-202.

[28]Goulding K W T, Bailey N J, Bradury N J, et al. Nitrogen deposition and its contribution to nitrogen cycling and associated soil process [J]. New Phytologist, 1998,139:49-58.

[29]周國逸,閆俊華.鼎湖區(qū)域大氣降水特征和物質(zhì)元素輸入對森林生態(tài)系統(tǒng)存在和發(fā)育的影響 [J]. 生態(tài)學(xué)報, 2001,21(12):2002-2012.

[30]樊后保,蘇兵強,林德喜,等.杉木人工林生態(tài)系統(tǒng)的生物地球化學(xué)循環(huán):Ⅱ氮素沉降動態(tài) [J]. 應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報, 2000,6(2):133-137.

[31]王體健,劉 倩,趙 恒,等.江西紅壤地區(qū)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)大氣氮沉降通量的研究 [J]. 土壤學(xué)報, 2008,45(2):280-287.

Comparative study on the observation of atmospheric nitrogen deposition in a forestland.

FAN Jian-ling1*, HU Zheng-yi2, ZHOU Jing1, WU Cong-yang-hui1(1.State Key Laboratory of Soil and Sustainable Agriculture, Institute of Soil Science, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China；2.College of Resources and Environment, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China).China Environmental Science, 2013,33(5)：786～792

Comparative study on atmospheric nitrogen deposition was conducted using throughfall method and micrometeorological inferential method with study object of broadleaf forest (Quercus chenii) at Forest Micrometeorological Experiment Sub-Station, Experiment Station of Red Soil Ecology, Chinese Academy of Sciences.The results observed by throughfall method from Oct. 2006 to Sep. 2007 showed that NH4+–N and NO3-–N dry deposition were 37.7 and 18.5kgN/(hm2·a), respectively, in which NH4+–N were the predominant contributors, accounting for 67.0%of total dry deposition. These results were in agreement with those obtained by micrometeorological inferential method,indicating that throughfall method was reliable in the estimation of nitrogen dry deposition under forestland. Results obtained from these two methods confirmed that excessive N deposition fluxes occurred in the study area, and that their effects on various ecosystems should be paid more attention.

nitrogen deposition; throughfall method; micrometeorological inferential method; comparative study

X16

A

1000-6923(2013)05-0786-07

2012-09-06

國家自然科學(xué)基金資助項目(41001134,41271243,20577055)

* 責任作者, 副研究員, jlfan@issas.ac.cn

樊建凌(1981-),男,山西太原人,副研究員,博士,主要從事大氣氮、硫沉降及其環(huán)境效應(yīng)方面研究.發(fā)表論文16篇.