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博士风采|陈思

2023-11-16  点击:

陈思,女,中共党员,城市环境学院环境工程系副教授。20196月,博士毕业于中国农业大学环境科学与工程专业,本科和硕士毕业于东北农业大学,主要从事大气氮沉降影响下温带典型草原和黄土高原土壤氮循环与温室气体产排机制的研究工作。以第一作者在《Catena》、《Environmental Pollution》等国内外经典学术期刊发表论文5篇,主持或参与国家级、省级、校级项目6项。

研究方向与成果

近几十年来,大气氮沉降急剧增加,极大的改变了生态系统的结构与功能。以往的研究大多都是基于短期氮沉降对生态系统植被结构、功能和关键生态过程影响,相对缺乏长期氮沉降的影响实验,一定程度上制约着我们对大气氮沉降的环境效益的系统认识和准确评估,限制着区域可持续发展。因此,本人主要关注于长期氮沉降对生态系统温室气体源汇特征、生物多样性和氮素利用特征的影响及其驱动机制,为系统评估长期氮沉降对陆地生态系统功能和氮循环的影响提供理论依据,为维持区域生态安全提供科学支撑。

1.         解析了典型温带草原温室气体通量对长期氮添加引起土壤酸化的响应及其驱动机制

近几十年来,剧烈的大气氮沉降深刻影响着陆地生态系统温室气体的源汇强度。针对长期氮沉降是如何影响欧亚大陆温带草原温室气体通量这一科学问题,本研究团队在内蒙古典型草原研究了长期氮添加(13)对温室气体通量的影响及其驱动机制。研究结果表明:(1)长期氮添加显著引起土壤酸化,显著改变了土壤温室气体通量,减少了土壤对大气甲烷(CH4)的吸收,显著促进氧化亚氮(N2O)的排放,而并没有显著影响生态系统呼吸(Re)(1);(2)长期氮添加后对3种温室气体的驱动机制也存在显著差异,N2O的排放主要受土壤铵态氮的影响,而CH4的吸收主要受土壤pH 和土壤硝态氮的影响,Re则主要受非禾本科植物地上生物量的调控。该研究对于深入认识长期氮沉降对欧亚大陆温带草原温室气体通量的影响具有重要指导意义,对发展该区域温室气体通量模型参数的选择具有重要的支撑作用。

1 长期氮添加引起土壤酸化对土壤温室气体通量的影响

2.         明确了长期氮沉降对温带草原净生态系统碳平衡和全球净增温潜势的影响

草原生态系统被认为是陆地生态系统最重要的碳汇之一,在固持大气CO2方面有巨大的潜力。而持续增长的大气氮沉降则深刻的影响着生态系统碳平衡和温室气体排放。模拟氮沉降原位控制实验表明:(1)长期氮沉降能显著增加0-30cm土壤有机碳密度,显著增加了净生态系统碳库(2);(2)长期氮沉降显著增强了温带草原氧化亚氮(N2O)的源,但降低了大气甲烷的汇;(3)发现长期氮添加显著降低了N2O排放对草原生态系统碳固持的补偿效应,并在高氮处理下将此补偿效应(> 60kg N ha-1yr-1)稳定在10%左右,这可能主要归因于更高的氮沉降有助于生态系统对碳的固持(3)。上述成果表明,长期氮沉降显著降低欧亚大陆典型草原全球净增温潜势,这对减缓气候变暖具有十分重要的意义。

说明: D:\岳平工作总结\陈思\第二篇文章撰写\FIGURE2-2.TIF

2 温带草原土壤有机碳密度对长期氮添加的响应

说明: D:\审稿\岳平工作总结\陈思\第二篇文章撰写\FIGURE3.TIF

3温带草原温室气体通量和全球增温潜势对长期氮添加的响应

3.         探究了外源铵态氮对典型耕作土壤冻结过程中氧化亚氮排放的影响

农业土壤是大气氧化亚氮(N2O)的主要排放源,国内以往研究多集中在外源养分对作物生长季 N2O排放的影响,而对冬季土壤冻结过程N2O排放特征和影响因素缺少系统研究。因此,本研究通过应用冰柜模拟冬季不同铵态氮浓度对3种典型地带性耕作土壤冻结过程N2O排放的影响,以期为调控农田氮肥管理控制土壤 N2O排放提供理论依据。研究结果表明:(1)室温条件下,在一定范围内增加外源铵态氮施用量能够促进黑土和潮土N2O的排放,但铵态氮浓度过高会抑制黑土和潮土的N2O排放;(2)黄土在室温培养条件下N2O排放通量接近零,甚至出现负排放现象。随冻结时间的延长,黑土和潮土的N2O排放通量逐渐降低, 最终达到稳定的零排放状态;(3)黄土各处理在室温和冻结过程中N2O排放通量始终处于较低的水平,且变化范围较小,处理间无显著差异。上述成果表明,不同土壤类型在土壤冻结过程中对于外源铵态氮添加的响应具有显著差异,建议在潮土和黑土上冻前降低土壤的铵态氮含量,从而减少 N2O的排放,这对于减缓气候变暖和保护大气臭氧层具有重要意义。

 

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