人类对氮循环的影响:从地区远景看全球问题

本章探讨有关全球氮循环中人为扰动的主要问题,并将项目研究中的一些地区性发现与大尺度影响联系起来。人类将大气中的N_2转化为生物化学活性更强的形式,这产生一系列的环境效应。本项目旨在评估挪威南部两大流域及其子流域的氮状况,并随着研究的进展阐述氮保持与流失的一些模式。对人口稀少的荒地而言,大气输入是氮的主要来源,约为2.5mg/m^2·a。低固定和明显的氮饱和源于大气氮的高输入,以及水文条件、土壤贫瘠和陆地磷的缺乏。在这个酸化的流域,NO_x和NH_x的扩散急剧下降,地表水的酸化中将近一半是由于氮的影响。磷的浓度较低,通常低干1μg/L,这使得流失物中氮/磷的比值高,从而导致淡水和近海中磷的缺乏。对农业化和森林覆盖的流域而言,大气中的氮沉降低于1.5mg/m^2·a,因此农业活动是氮的主要来源,同时淋溶水中氮和磷的浓度一般较高但波动较大。农业和林业是氮流失的主要因素。本流域入海口水流中高浓度的氮和磷是峡湾地区富营养化的主要原因。对两个流域而言,气候波动都强烈的影响氮的流失方式。氨盐的转化以及气候变化可能导致的土壤有机氮的矿质化都不可预测地作用于未来氮循环。

Auli河流域——挪威东南部一个以农业为主的流域氮的收支

1992～1995年,在位于挪威东南的Auli河主流域(366km^2)以及六个子流域进行了关于氮输入和损失的深入而细致的研究。以农业水文年为计算单位,从1992/1993～1994/1995年在Auli河干流出口处氮的总迁移量分别为20.6、19.1和26.5kg N/hm^2·a。此流域氮总输入量的约85%与农业活动有关,其中65%～70%来自无机化肥,只有15%来自远距离的大气沉降。不同年份氮的输入量变化并不大,但氮的输出量随气候条件变化很大。因此,某一特定年份氮的剩余量主要取决于那一年农作物的产量。在这次研究期间,整个流域氮的剩余量为20～41kg N/hm^2。大量的氮剩余会增加硝酸盐的淋溶风险,但其它因素,如数量、强度、降雨时间以及冬季的净矿化作用在很大程度上会影响氮的损失。三年时间里农业流域中氮的平均迁移量为65kg N/hm^2·a,而在森林流域氮的迁移量则低得多,其变化幅度为2～10kg N/hm^2·a。农业氮损失是造成主河流中氮迁移的最重要的因素。