高山生態系統掙扎著從氮沉積中恢復

高山生態系統掙扎著從氮沉積中恢復

當你去除空氣污染時，高山生態系統會發生什麼變化?不是很多，也不是很快

當你去除空氣污染時，高山生態系統會發生什麼變化?不是很多，也不是很快。CU的一項新的研究發現，經過人為造成的氮空氣污染的長期投入，退化的阿爾卑斯生態系統在多年後恢復有限，土壤酸化和對生物多樣性的影響甚至在氮輸入水平低得多的十年後仍然存在。

最近發表在《生態應用》(Ecological Applications)雜誌上的這項研究表明，即使氮素排放量的大幅減少，也可能不足以逆轉數十年高暴露環境後各種生態系統進程的變化。該研究的主要作者、科羅拉多大學博爾德分校生態和進化生物學(EBIO)教授威廉?鮑曼(William Bowman)表示:「氮污染的影響影響深遠，我們的研究結果強調，需要制定敏感的標準，才能將持久的環境影響降至最低。」

氮是生命的關鍵營養物質，但在過去的兩個世紀里，農業和工業活動已經顯著提高了全球氮的水平。此前的研究表明，氮對水質、土壤酸度和生物多樣性產生了有害影響。近年來，美國和歐洲大部分地區的氮排放速度都有所放緩，但發展中地區的氮排放量仍在繼續增加。

這項新研究探索了即使在輸入水平減慢之後，高山生態系統恢復或逆轉氮沉降影響的程度。為了測試這種差異，科羅拉多大學博爾德分校的研究人員使用了一系列長期使用的地塊，這些地塊最初於1997年在海拔11400英尺的科羅拉多州尼沃特山脊上建立。在12年的時間裡，這些地塊被人為地暴露在不同水平的額外氮中。

從2009年開始，研究人員將土地分成兩半，繼續以同樣的速度給其中一半施肥，同時切斷另一部分的氮。然後，他們又花了9年時間跟蹤小區生物組成和生態系統過程的變化，跟蹤植物多樣性、微生物豐富度和土壤酸度的變化。

總的來說，研究人員發現，即使在接下來的幾年裡獲得了喘息的機會，那些以前吸收最高氮量的地區的植被恢復也更加有限。細菌和真菌的丰度也持續下降，土壤保持酸性，這表明持續的影響是不可逆轉的。

「生態系統的化學和生物學的改變刺激了土壤中氮循環的速度，擴大了高氮條件的負面影響，」鮑曼說。此外，一些開採過程是在地質尺度上進行的，依賴於岩石和土壤顆粒的分解，這可能需要幾十年甚至更長時間。

這些發現表明，人類造成的氮沉積的許多影響可能已經被侵蝕到生態系統中，並阻礙了生態系統的恢復，而不管未來排放率是否會下降，這是制定環境法規和污染標準的一個關鍵考慮因素。

這項研究的其他共同作者還包括克里夫·布埃諾·德·梅斯基塔、諾亞·菲勒、斯蒂芬妮·斯特納格爾和科羅拉多大學河濱分校的蒂爾·波特。美國國家科學基金會通過Niwot Ridge長期生態研究項目和本科生研究經驗基金為這項研究提供資金。

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