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大气氮沉降作为营养源和酸源,沉降数量的急速增加,将严重影响生态系统的生产力和稳定性,对农田生态系统的影响日益显现。
本文以典型红壤农田区大气氮化物为研究对象,通过5年连续定位监测,借助大叶阻力相似模型和自动气象观测场,计算不同形态含氮化合物的干沉降速率,进而估算大气氮沉降通量,探讨大气氮沉降的特征。主要研究结果如下:
1.大气氮化物干沉降速率(Vd)呈现明显的日变化和月季变化,日峰值出现在11:00-13:00,昼>夜；Vd(NH3)、Vd(NO2)和Vd(NH4+／NO3-)以冬春季及花生季／早稻季较高而Vd(HNO3)则表现为春夏季高于秋冬季和早稻季>中稻季>花生季>晚稻季。Vd(NH3)、Vd(NO2)、Vd(HNO3)和Vd(NH4+／NO3-)年均值分别为0.25±0.01、0.12±0.01、0.78±0.04和0.15±0.01cm／s,年内波动较大,尤以NH3和NO2最明显；年际上,Vd(NH3)和Vd(HNO3)呈逐年递减,Vd(NO2)相对较稳定,Vd(NH4+／NO3-)则呈先降后增趋势。
2.NH3、NO2、粒子NH4+-N、粒子NO3--N的浓度分别为164.64±93.16、67.67±44.66、1.9±1.26和3.21±2.17μgN／m3,降水NH4+-N、NO3--N、DON、TN的浓度分别为1.05-1.49、0.54-0.72、0.56-3.71、2.63—5.72 mgN／L,而HNO3(g)的浓度较低,几乎为0。NH3的浓度以冬春季较高,降水DON浓度以夏秋季较高,而NO2、粒子态氮及降水NH4+-N、NO3--N和TN均表现为秋冬季高于春夏季。大气氮化物浓度以非生长季较高。作物生长季内,NH3以花生／早稻季较高,NO2、粒子态氮及降水NH4+-N浓度均以中／晚稻季较高,而降水NO3--N、DON和TN浓度则表现为早／晚稻季>花生／中稻季。
3.大气氮湿沉降通量为59.18±29.93 kgN／(ha·yr)、,其中DIN和DON沉降量基本相当。大气氮干沉降通量为73.09±12.87 kgN／(ha·yr),其与湿沉降(仅DIN)的比值为2.4。干沉降以气态氮为主,其占干沉降通量的98.09％。季节上,大气氮湿沉降表现为春夏季>秋冬季而干沉降表现为冬春季>夏秋季。作物生长季内,大气氮干、湿沉降通量分别为34.38±9.87和36.57±25.13 kgN／(ha·yr)、,均以花生季最高、晚稻季最低。
4.研究区大气氮总沉降通量为94.50-185.99 kgN／(ha·yr),其中DIN总沉降通量为104.20±15.29 kgN／(ha·yr)、,沉降途径上以干沉降为主,沉降组分上以还原态氮沉降尤其是NH3为主。大气氮总沉降通量有冬春季>夏秋季的特征,作物生长季内总沉降通量为70.95±30.88 kgN／ha,略高于非生长季。