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  • 科研進展

    EP: 城市草地是被忽視的大氣N2O、NO排放源

      隨著城市人口密度的不斷增長和城市化進程的加快,城市綠地面積也在迅速增加。城市草地,作為城市綠地生態系統的主要組成部分,除了對城市生態、景觀和居民休閑生活具有積極作用外,還有可能因為高度的人工管理(如灌溉、施肥)而對溫室氣體氧化亞氮(N2O)和污染氣體一氧化氮(NO)排放產生影響,進而影響城市的大氣組分和空氣質量。但是,目前中國有關城市綠地氮(N)循環的研究還鮮有報道,無法定量城市草地的含N氣體(N2O和NO)排放特征。
      中國科學院大氣物理研究所碳氮循環研究團隊聯合北京市園林科學研究院,對北京市多種典型城市草地(暖季型、冷季型草地和林下耐陰地被)N2O和NO排放通量進行了完整周年的原位觀測研究。結果表明,城市草地N2O和NO排放具有明顯的季節性差異,表現為“春夏高、秋冬低”的變化趨勢,這種季節變化動態主要受土壤水熱條件的協同影響。統計分析表明,土壤水分含量和土壤溫度的協同作用可以解釋城市草地含N氣體排放季節變化的50%-70%。在整個觀測期內,城市草地N2O和NO年排放量分別為0.75-1.27 kg N2O-N ha-1 yr-1和0.30-0.46 kg NO-N ha-1 yr-1,二者的排放量均顯著高于我國自然草地生態系統(N2O:0.01-0.4 kg N2O-N ha-1 yr-1,NO:0.01-0.094 kg NO-N ha-1 yr-1)。再者,與冷季型草地相比,暖季型草地植被具有較高的水氮利用效率,提高了草地生物量和吸N量,從而減少了土壤微生物硝化和反硝化作用的反應底物。因此,暖季型草地N2O和NO年排放量顯著低于冷季型草地。綜上,考慮到未來城市人工草地的大面積增加,其勢必成為大氣N2O和NO的重要排放源。但是,如果加強城市草地的管理,如多種植高水氮利用效率的草地類型,可以有效地緩解迅速擴張的城市綠地生態系統所帶來的潛在環境影響。
      以上研究成果發表于國際學術期刊Environmental Pollution上(碩士研究生戰楊為第一作者,姚志生研究員為本文通訊作者),該研究工作得到國家自然科學基金項目(41977282, 31770751)資助。
    圖1. 多種城市草地類型的土壤氧化亞氮(N2O)和一氧化氮(NO)季節、年排放量
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      Zhan, Y., Xie, J., Yao, Z.*, Wang, R., He, X., Wang, Y., Zheng, X., 2021. Characteristics of annual N2O and NO fluxes from Chinese urban turfgrasses. Environmental Pollution 290, 118017, doi: https://doi.org/10.1016/j.envpol.2021.118017.
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