挪威Storgama小型源头集水区土壤和径流的天然可变性

为了提供挪威南部泰勒马克县Storgama的11个小型源头集水区(30～268 m^2)气候操控实验的基线数据,我们对位点特征和径流质量的天然可变性进行了分析。各位点径流中的年平均浓度的变异系数为26%～61%,其中总有机碳(TOC)和碳氮比(C/N)最小而无机氮(N)值最大。这些集水区的无机氮、TOC和总磷浓度比附近更大的Storgama集水区(0.6 km^2)高2～5倍。径流中的TOC和TON浓度随着土壤碳和氮含量以及集水区土壤体积而增加。对于径流中的硝酸盐(NO_3)和铵来说则相反。在潮湿年份,裸岩的比例是径流中年平均NO_3浓度的主要指示指标。

挪威Storgama小型源头集水区降水量操控实验:对有机碳和氮化物淋溶的影响

挪威南部气候的预期变化包括夏秋降水量的增加。这会影响土壤溶解有机物(DOM)的淋溶。本文评估了Storgama(59°0′N,海拔550～600m)小型源头集水区3年(2004～2006年)生长季中实验性增加降水(10mm/周)对总有机碳(TOC)和总有机氮(TON)淋溶的影响。额外降水(extra precipitation)对径流中TOC和TON平均浓度没有显著影响。所以,TOC和TON通量的增加几乎与水流量成比例。这说明,集水区土壤储存的吸附性和潜在移动性TOC和TON缓冲了径流中的DOM浓度。TOC和TON库的大小和动态依赖于生产和淋溶速度之间的平衡。罕见的短暂干旱对来自参照流域径流中的TOC和TON通量只有很小的影响。

气候变化对氮和碳通量的影响:大气-陆地-淡水-海洋链:综述

预测的气候变化可能会使挪威南部半天然生态系统的氮沉降增加10%左右。在Storgama,生长季节降水量的增加使得总有机碳通量和总有机氮通量随水流量而有所增加。冬季,土壤通常在积雪覆盖下,土壤温度接近0℃,这导致了较高的无机氮的径流及较低的总有机碳的径流。相反,由于积雪较少(预计在较温暖的世界中出现)而造成的土壤温度低于冰点则会减少无机氮、总有机氮和总有机碳的径流。长期的监测数据表明,积雪量的减少可以造成氮淋溶的下降或增加,这取决于氮沉降、土壤温度状况和冬季流量之间的相互作用。总有机碳的季节变化主要是受气候控制,而硫酸盐和硝酸盐(NO_3)的沉降造成了总有机碳的长期增加。升级到流域尺度,NO_3的年度通量对预测的气候变化的响应保持不变。

挪威森林生态系统中的氮在不同大气输入量下的储存和迁移转化

人们对挪威南部和西南部一些森林生态系统中氮的储存和氮的迁移转化情况进行了估计。考察的林分在氮的大气输入量和立地性质上都存在差异,氮的大气输入量为10～25kg/hm^2·a。来自大气的氮,多数被固定在森林生态系统的土壤和现存生物量中。Dal流域氮的大气沉降率最低,年输入量约为12kg/hm^2·a,只略高于树木的吸收量。该流域内森林林分的NO_3-N淋失量约为0.5kg/hm^2·a。相比之下,挪威西南部受干扰更多的Svela和Hφgmo流域,氮的大气沉降率达到20kg/hm^2·a,高于树木的吸收量,沉降的氮多数被固定在生态系统的其他部分内(也许是在土壤中)。在后两个流域中NO_3^-N的淋失量似乎略高于Dal流域。森林生态系统的破坏(如皆伐)对NO_3的流量有显著影响。氮的动态过程受到自然因素、森林管理和大气氮沉降等因素的影响,且很难区分各要素的单独作用。这就难以评价诸如大气氮沉降等单一要素对NO_3流量的影响。