基于N2O排放因子评估大气氮沉降对中国北方草原N2O排放量的影响

　　 摘要:

氧化亚氮(N₂O)是大气中重要的氮化合物,是主要的温室气体之一,尽管在大气中的浓度远低于CO₂,但其对气候变化的影响却十分显著。大气氮沉降会增加土壤中的氮素含量,从而增加草原N₂O排放。N₂O排放对大气氮沉降的响应是一个综合影响氮循环和生态系统功能的复杂过程。目前尚缺乏区域尺度上草原生态系统 N₂O对大气氮沉降响应区域差异及调控因素的研究,N₂O 排放对大气氮沉降响应的研究多为单样点氮添加实验。在"灰箱"概念模型的基础上构建了大气氮沉降与N₂O排放量之间的线性模型,并且提出了可满足区域尺度评估大气氮沉降改变草原N₂O排放量的新参数--排放因子R,定义为即每单位大气氮沉降量所增加的N₂O排放量。基于中国北方草原44个地点的低剂量氮添加(≤20 g N m^-2 a^-1)实验,研究了R的区域变异规律及其影响因子,并结合收集的大气氮沉降观测数据集估算了1996-2015年间因大气氮沉降而改变的中国北方草原的N₂O排放量。研究结果表明中国北方草原排放因子R平均值为0.0119,不同草原类型或干湿类型间均存在显著性差异。土壤养分因子(土壤有机碳、土壤总氮和土壤总钾)对R的区域差异起主要解释作用,但未发现排放因子R与环境因子之间有显著的线性或非线性关系。1996至2015这20年间,大气氮沉降提高了中国北方草原N₂O排放量,平均总体排放增量为33.22 Gg N₂O/a。大气氮沉降对草甸草原、典型草原和荒漠草原中N₂O排放量的贡献率分别为14.03%、15.49%和10.9%,贡献率平均值为14.26%。对不同生态系统土壤N₂O排放对大气氮沉降的响应进行广泛的综合研究,将有助于确定由于氮添加导致的土壤N₂O排放量变化的一般模式。还将有助于清楚地了解N₂O排放量对未来氮沉降的响应,也为准确理解未来全球气候变化背景下陆地生态系统氮储量和氮循环提供科学依据。