高山生态系统挣扎着从氮沉积中恢复
当你去除空气污染时,高山生态系统会发生什么变化?不是很多,也不是很快
当你去除空气污染时,高山生态系统会发生什么变化?不是很多,也不是很快。CU的一项新的研究发现,经过人为造成的氮空气污染的长期投入,退化的阿尔卑斯生态系统在多年后恢复有限,土壤酸化和对生物多样性的影响甚至在氮输入水平低得多的十年后仍然存在。
最近发表在《生态应用》(Ecological Applications)杂志上的这项研究表明,即使氮素排放量的大幅减少,也可能不足以逆转数十年高暴露环境后各种生态系统进程的变化。该研究的主要作者、科罗拉多大学博尔德分校生态和进化生物学(EBIO)教授威廉•鲍曼(William Bowman)表示:“氮污染的影响影响深远,我们的研究结果强调,需要制定敏感的标准,才能将持久的环境影响降至最低。”
氮是生命的关键营养物质,但在过去的两个世纪里,农业和工业活动已经显著提高了全球氮的水平。此前的研究表明,氮对水质、土壤酸度和生物多样性产生了有害影响。近年来,美国和欧洲大部分地区的氮排放速度都有所放缓,但发展中地区的氮排放量仍在继续增加。
这项新研究探索了即使在输入水平减慢之后,高山生态系统恢复或逆转氮沉降影响的程度。为了测试这种差异,科罗拉多大学博尔德分校的研究人员使用了一系列长期使用的地块,这些地块最初于1997年在海拔11400英尺的科罗拉多州尼沃特山脊上建立。在12年的时间里,这些地块被人为地暴露在不同水平的额外氮中。
从2009年开始,研究人员将土地分成两半,继续以同样的速度给其中一半施肥,同时切断另一部分的氮。然后,他们又花了9年时间跟踪小区生物组成和生态系统过程的变化,跟踪植物多样性、微生物丰富度和土壤酸度的变化。
总的来说,研究人员发现,即使在接下来的几年里获得了喘息的机会,那些以前吸收最高氮量的地区的植被恢复也更加有限。细菌和真菌的丰度也持续下降,土壤保持酸性,这表明持续的影响是不可逆转的。
“生态系统的化学和生物学的改变刺激了土壤中氮循环的速度,扩大了高氮条件的负面影响,”鲍曼说。此外,一些开采过程是在地质尺度上进行的,依赖于岩石和土壤颗粒的分解,这可能需要几十年甚至更长时间。
这些发现表明,人类造成的氮沉积的许多影响可能已经被侵蚀到生态系统中,并阻碍了生态系统的恢复,而不管未来排放率是否会下降,这是制定环境法规和污染标准的一个关键考虑因素。
这项研究的其他共同作者还包括克里夫·布埃诺·德·梅斯基塔、诺亚·菲勒、斯蒂芬妮·斯特纳格尔和科罗拉多大学河滨分校的蒂尔·波特。美国国家科学基金会通过Niwot Ridge长期生态研究项目和本科生研究经验基金为这项研究提供资金。
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