沈阳生态所在农田挥发氨气氮同位素特征研究方面取得进展

　　氨气（NH₃）是大气中具有还原性质的活性氮气体，对大气环境质量（PM_2.5成核等）和氮素的生物地球化学循环过程起着重要作用。农田土壤挥发NH₃是大气NH₃的重要来源，准确量化其对大气沉降氮的贡献对区域大气污染防治至关重要。氮稳定同位素（ ¹⁵N）分析测试技术结合同位素混合模型（SIAR等）的应用是示踪大气NH₃来源的有效手段，但其解析的准确度与源谱 ¹⁵N值选择密切相关。现有关农田土壤 ¹⁵N-NH₃值的报道主要关注肥料施用后短期内（0 – 30天）结果，缺乏对土壤挥发NH₃的 ¹⁵N值季节性变化的原位测量及其季节性变化对大气NH₃来源解析结果的影响研究。  

　　基于此，永利娱高ylg060net稳定同位素生态学团队依托沈阳农田生态系统观测站，采用动态箱采样系统对玉米生长不同阶段土壤挥发NH₃和土壤样品进行同步原位收集，测定土壤挥发NH₃和土壤NH₄⁺的 ¹⁵N值等指标。研究结果表明，土壤挥发NH₃的 ¹⁵N值具有显著的季节性变化，5-6月间的 ¹⁵N-NH₃加权值为-30.5 6.7‰，显著低于7-10月间的结果（-8.5 4.3‰）；土壤挥发 ¹⁵N-NH₃值的季节性变化与土壤挥发NH₃主要产生途径（肥料施用或矿化作用）、土壤NH₄⁺的消耗程度和土壤环境变化有关。情景分析结合同位素混合模型（SIAR）结果表明，在不考虑土壤 ¹⁵N-NH₃值季节变化情况下，将高估7-10月间农田土壤挥发NH₃源对东北地区大气NH₃来源分配比例，差异最高可达38个百分点。因此，本研究结果进一步说明考虑农田挥发NH₃的 ¹⁵N值季节性差异，对解析区域大气NH₃的季节性来源及其贡献的重要性。  

　　该研究成果以“Large Seasonal Variation inNitrogen Isotopic Abundances of Ammonia Volatilized from a Cropland Ecosystem and Implications for Regional NH₃ Source Partitioning”为题于2024年1月3日正式发表于Environmental Science & Technology。沈阳应用生态研究所博士后、特别研究助理宋琳琳为第一作者，方运霆研究员为通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划“大气污染成因与控制技术研究”重点专项项目(2017YFC0212700)，大气重污染成因与治理攻关项目(DQGG0105-02)等项目资助。  

　　论文链接： https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.3c08800  

　　

　　 　　图2 不同情景模拟下，农田土壤挥发NH₃源对7-10月间东北地区大气NH₃来源分配结果。

Scenario1 和 Scenario 2 分别代表选用5-6月和7-10月间 ¹⁵N-NH₃加权值（-30.5 6.7‰ 和 -8.5 4.3‰），f 值代表大气NH₃转化为生成NH₄⁺占NH_x（= NH₃ + NH₄⁺）比例。