摘要:人类活动和自然因素改变导致的大气氮沉降增加对生态系统氮循环产生了显著影响。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,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。文中在全面总结国内外文献的基础上,综述了氮沉降导致的氮素可利用性变化对植物生长、生产力、代谢过程中对营养元素的吸收和利用、光合生理以及凋落物特征等造成的影响及其机理,以期为深入研究氮沉降与植物生长及生理生态机制的相互作用提供参考依据。
关键词:氮沉降,植物生长,植物营养,光合作用,凋落物
近年来,全球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,同时严重影响到人类的生存与发展。从20世纪以来,全球范围的大气氮沉降量激增,大约达到103 Tg/a,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(100Tg/a)。目前,全球氮沉降量最高的3大地区为欧洲、亚洲和美国。我国氮沉降量正在持续升高,或将发展为全球大气氮沉降最严重的国家。经研究,近20年来我国高氮沉降区正在由东南向西北逐步蔓延。因此,大气氮沉降这一严重的生态问题已经引起了高度的关注和研究。
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,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。因此,氮素被称为植物的生命元素。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到生态系统中,极度干扰了氮的正常循环过程,对氮素的利用发生变化,从而影响到生态系统的正常运行。在这一生态效应中,氮沉降导致的氮素可利用性变化对植物的生长、生产力、代谢过程中对营养元素的吸收利用、光合生理以及凋落物特征等均造成潜在的影响。
1 氮沉降与植物生长
近几十年来,有关氮沉降怎样影响植物的生长,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,即将氮沉降对植物生长的影响锁定在2个方面:一是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;二是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,反而对植物的生长产生一定的负面影响。大量研究也证实植物的各项生长指标均随氮素供应的增加而显著增加,或者土壤中氮比高氮对植物的生长更有利。