如何区分净光合和总光合(林草科普植物响应大气氮沉降研究进展)


如何区分净光合和总光合(林草科普植物响应大气氮沉降研究进展)

近年来,全球大气氮沉降呈现迅猛增加趋势,对生态系统结构和功能产生了重要影响,同时也严重影响到人类的生存与发展。自20世纪以来,全球范围内的大气氮沉降量激增,预计到2050年全球大气氮沉降量可能达到195Tg/a,远远超出全球氮素临界负荷。在我国,氮沉降量正在持续升高,可能会成为全球大气氮沉降最严重的之一。

氮是植物细胞的组成部分,也是植物生长需求量较大的营养元素,因此氮素水平的高低将直接影响到植物的生长发育和新陈代谢。目前,氮沉降已发展为重要的全球变化因素,人为排放的活性氮经由大气进入生态系统,极度干扰了氮的正常循环过程,影响氮素的利用,从而影响到生态系统的正常运行。在这一生态效应中,氮沉降对植物的生长、生产力、代谢过程、光合生理以及凋落物特征等均造成潜在的影响。

一、氮沉降与植物的生长

近几十年来,关于氮沉降如何影响植物的生长,国际上众多学者开展了大量研究。由于实验处理方法、物种以及研究区范围等方面的差异,使得结论并非全部一致,但整体研究结果是取决于植物所处生态系统的氮饱和程度。适当的大气氮沉降可以促进植物的生长,前提是植物生长在受氮限制的生态系统中。而在氮素充足的生态系统中,氮沉降的增加不会再起到营养作用,反而可能对植物的生长产生负面影响。

二、氮沉降与植物营养

氮素是影响植物生长最敏感的因素,其在植物体内的含量或者在土壤中的有效利用状况会直接影响植物体内各种营养元素含量的变化,也会调节植物体的营养平衡。实验证实,低于临界氮容量的氮沉降能有效促进植物的养分吸收和利用,而超过生态系统临界氮容量的氮沉降会叶片中的养分比例以及由此引发的一系列的不良生理生态反应。

三、氮沉降与植物光合作用

光合作用是植物最重要的新陈代谢过程,是制约植物生长的重要生理过程。叶绿素是植物叶片进行光合作用的物质基础,其含量的多少直接决定着植物光合作用的光能利用和光合作用的强弱。氮沉降引起叶片氮含量增加的结果会增加光合速率。适量的氮增加可以提高植物的光合作用能力,过量的氮增加反而会降低植物的光合速率。

四、氮沉降与凋落物

凋落物在陆地生态系统养分循环过程中具有重要作用。氮沉降会对生态系统产生影响,包括生产力、碳循环等,进而影响凋落物的质量、组成、分解速率、养分释放等。随着氮沉降强度的增加,凋落物中C/N、C/P比呈现出先降低后增大的趋势,表明适量的氮沉降能够提高植物对氮和磷的利用效率。

由于人类活动和自然因素的改变导致的大气氮沉降增加对生态系统产生了重要影响。尽管我国在氮沉降研究方面已经取得了大量成果,但由于生态系统地区特征、氮沉降是否饱和以及植被类型差异等因素的客观存在,对植物与氮沉降的关系的研究还存在很大的不确定性与复杂性。为了更深入地了解植物响应氮沉降的规律,还需要从多因子协同作用、生态系统整体综合探讨、外来物种入侵的影响以及建立长期监测系统等角度进行更进一步的研究。


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