Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tác động của sự gia tăng lắng đọng Nitơ đến việc xuất khẩu Nitơ từ rừng ra nước mặt trong lưu vực Chesapeake Bay
Tóm tắt
Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã áp dụng mô hình hệ sinh thái rừng dựa trên quy trình, PnET-CN, để ước lượng tải và giữ lại Nitơ vô cơ (nitrat) dưới tác động của sự gia tăng lắng đọng Nitơ từ khí quyển trong lưu vực Chesapeake Bay (CPB). Kết quả cho thấy mức thất thoát N do rửa trôi trung bình từ các khu rừng trong lưu vực CPB là 1,23 kg N ha−1 năm−1 ở mức lắng đọng N hiện tại, điều này gợi ý rằng khoảng 88% lượng N được giữ lại bởi các hệ sinh thái rừng. Tổng lượng N vô cơ hòa tan xuất khẩu từ các khu rừng là 11.617 Mg N năm−1. Các tỷ lệ thất thoát nitrat được dự đoán đã được xác nhận bởi dữ liệu đánh giá chất lượng nước quốc gia của Cơ quan Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ, được đo từ các trạm gauged cho các dòng chảy rừng trong lưu vực CPB, và cũng tương thích với dữ liệu thực địa về tải N liên quan đến các khu rừng trong lưu vực CPB. Nếu lắng đọng N gấp đôi mức hiện tại, khả năng giữ lại của rừng sẽ giảm xuống còn 81%. Tổng mức thất thoát N vào nguồn nước mặt sẽ tăng hơn ba lần. Sự gia tăng phi tuyến của tải N từ các khu rừng dưới kịch bản cực đoan về lắng đọng N từ khí quyển cho thấy triệu chứng của sự bão hòa N và sự suy giảm nhanh chóng chức năng của rừng trong việc giữ lại lắng đọng N từ khí quyển trong lưu vực CPB khi mức lắng đọng nitơ gia tăng.
Từ khóa
#Nitơ #lắng đọng khí quyển #mô hình hệ sinh thái rừng #Chesapeake Bay #tải Nitơ #chức năng hệ sinh thái.Tài liệu tham khảo
J. D. Aber S. V. Ollinger C. A. Federer P. B. Reich M. L. Goulden D. W. Kicklighter J. M. Melillo R. G. Lathrop Jr. (1995) ArticleTitlePredicting the effects of climate change on water yield and forest production in the Northeastern U.S. Climate Research 5 207–222
J. D. Aber C. T. Driscoll (1997) ArticleTitleEffects of land use, climate variation and N deposition on N cycling and C storage in northern hardwood forests. Global Biogeochemical Cycles 11 639–648 Occurrence Handle10.1029/97GB01366 Occurrence Handle1:CAS:528:DyaK2sXnsleksbc%3D
J. D. Aber S. V. Ollinger C. T. Driscoll (1997) ArticleTitleModeling nitrogen saturation in forest ecosystems in response to land use and atmospheric deposition. Ecological Modeling 101 61–78 Occurrence Handle10.1016/S0304-3800(97)01953-4
J. D. Aber J. M. Melillo (2001) Terrestrial ecosystems. 2nd ed. Academic Press San Diego, California 556
J. D. Aber C. L. Goodale S. V. Ollinger M-L. Smith A. H. Magill M. E. Martin R. A. Hallett J. L. Stoddard (2003) ArticleTitleIs nitrogen deposition altering the nitrogen status of northern forests? Bioscience 53 375–389
R. B. Alexander J. R. Slack A. S. Ludtke K. K. Fitzgerald T. L. Schertz (1998) ArticleTitleData from selected U.S. Geological Survey national stream water quality monitoring networks. Water Resources Research 34 2401–2405 Occurrence Handle10.1029/98WR01530 Occurrence Handle1:CAS:528:DyaK1cXns1Sgur0%3D
R. B. Alexander R. A. Smith G. E. Schwartz S. D. Preston J. W. Brakebill R. Srinivasan P. A. Pacheco (2000) Atmospheric nitrogen flux from the watersheds of major estuaries of the United States: An application of the SPARROW watershed model. Pages 119–170 R. A. Valigura R. B. Alensander M. S. Castro T. P. Meyers H. W. Paerl P. E. Stacey R. E. Turner (Eds) Nitrogen loading in coastal water bodies: an atmospheric perspective. The American Geophysical Union Washington, DC
B. R. Bicknell J. C. Imhoff J. L. Kittle A. S. Donigian Jr. R. C. Johanson (1997) Hydrological simulation program: Fortran user’s manual for release 11. EPA/600/R-97/080. U.S. Environmental Protection Agency, Environmental Research Laboratory Althens, Georgia 766
M. S. Castro C. T. Driscoll T. E. Jordan W. G. Reay W. R. Boynton S. P. Seitzinger R. V. Styles J. E. Cable (2000) Contribution of atmospheric deposition to the total nitrogen loads to thirty-four estuaries on the Atlantic and Gulf coasts of the United States. Pages 77–106 R. A. Valigura R. B. Alensander M. S. Castro T. P. Meyers H. W. Paerl P. E. Stacey R. E. Turner (Eds) Nitrogen loading in coastal water bodies: an atmospheric perspective. The American Geophysical Union Washington, DC
M. S. Castro C. T. Driscoll (2002) ArticleTitleAtmospheric nitrogen deposition to estuaries in the Mid-Atlantic and Northeastern United States. 2002. Environmental Science Technology 2002 3242–3249 Occurrence Handle10.1021/es010664o
M. S. Castro C. T. Driscoll T. E. Jordan W. G. Reay W. R. Boynton (2003) ArticleTitleSources of nitrogen to estuaries in the United States. Estuaries 28 IssueID3 803–814
M. E. Fenn M. A. Poth J. D. Aber J. S. Baron B. T. Bormann D. W. Johnson A. D. Lemly S. G. McNuty D. F. Ryan R. Stottlemyer (1998) ArticleTitleNitrogen excess in North American ecosystems: Predisposing factors, ecosystem responses, and management strategies. Ecological Applications 8 706–733
J. N. Galloway W. H. Schlesinger H. Levy II A. Michaels J. L. Schnoor (1995) ArticleTitleNitrogen fixation: atmospheric enhancement- environmental response. Global Biogeochemical Cycle 9 235–252 Occurrence Handle10.1029/95GB00158 Occurrence Handle1:CAS:528:DyaK2MXmtlWlt7g%3D
R. H. Gardner M. S. Castro R. P. Morgan S. W. Seagle (1996) Perspectives on Chesapeake Bay: nitrogen dynamics in forested lands of the Chesapeake Basin. Scientific Technical Advisor Committee, Chesapeake Bay Program USA 36
K. B. Jones A. C. Neale M. S. Nash R. D. Van Remortel J. D. Wickham K. H. Riitters R. V. O’Neill (2001) ArticleTitlePredicting nutrient and sediment loadings to streams from landscape metrix: A multiple watershed study from the United States Mid-Atlantic region. Landscape Ecology 16 301–312 Occurrence Handle10.1023/A:1011175013278
G. E. Likens F. H. Bormann (1995) Biogeochemistry of forest ecosystem. 2nd ed. Springer-Verlag New York
Linker, L. C., G. W. Shenk, R. L. Dennis, and J. L. Sweeney. 1999. Cross-media models for the chesapeake Bay watershed and airshed. November, 1999. Chesapeake Bay Program Office, Annapolis, MD. http://www.chesapeakebay.net/modsc.htm &ftp://ftp.chesapeakebay.net/Modeling/Change1985to2000.xls
A. H. Magill J. D. Aber G. M. Berntson W. H. McDowell K. J. Nadelhoffer J. M. Melillo P. Steudler (2000) ArticleTitleLong-term nitrogen additions and nitrogen saturation in two temperate forests. Ecosystems 3 238–253 Occurrence Handle10.1007/s100210000023
A. D. McGuire J. M. Melillo L. A. Joyce (1995) ArticleTitleThe role of nitrogen in the response of forest net primary production to elevated atmospheric carbon dioxide. Annual Reviews of Ecology and Systematics 26 473–503 Occurrence Handle10.1146/annurev.es.26.110195.002353
A. D. McGuire J. M. Melillo D. W. Kicklighter Y. Pan X. Xiao J. Helfrich B. Moore III C. J. Vorosmarty A. L. Schloss (1997) ArticleTitleEquilibrium responses of global net primary production and carbon storage to doubled atmospheric carbon dioxide: sensitivity to changes in vegetation nitrogen concentration. Global Biogeochemistry Cycles 11 173–189 Occurrence Handle10.1029/97GB00059 Occurrence Handle1:CAS:528:DyaK2sXjslSmtb0%3D
T. Meyers J. Sickles R. Dennis K. Russel J. Galloway T. Church (2000) Atmospheric nitrogen deposition in coastal estuaries and their watersheds. Pages 53–76 R. A. Valigura R. B. Alensander M. S. Castro T. P. Meyers H. W. Paerl P. E. Stacey R. E. Turner (Eds) Nitrogen loading in coastal water bodies: an atmospheric perspective. The American Geophysical Union Washington, DC
S. V. Ollinger M. L. Smith M. E. Martin R. A. Hallet C. L. Goodale J. D. Aber (2002a) ArticleTitleRegional variation in foliage chemistry and N cycling among forests of diverse history and composition. Ecology 83 339–355 Occurrence Handle1:STN:280:DC%2BD3c7hslalsw%3D%3D Occurrence Handle10653536
S. V. Ollinger J. D. Aber P. B. Reich R. J. Freuder (2002b) ArticleTitleInteractive effects of nitrogen deposition, tropospheric ozone, elevated CO2 land use history on the carbon dynamics of northern hardwood forests. Global Change Biology 8 545–562 Occurrence Handle10.1046/j.1365-2486.2002.00482.x
Pan Y., J. Hom, J. Jenkins, and R. Birdsey. 2004. Importance of foliar nitrogen concentration to predict forest productivity in the Mid-Atlantic region. Forest Science 50(2) (in press)
P. B. Reich A. W. Schoettle (1988) ArticleTitleRole of phosphorus and nitrogen in photosynthetic and whole plant carbon gain and nutrient use efficiency in eastern white pine. Oecologia 77 25–33
D. Schimel J. Melillo H. Tian A. D. McGuire D. Kicklighter T. Kittel N. Rosenbloom S. Running P. Thornton D. Ojima W. Parton R. Kelly M. Sykes R. Neilson B. Rizzo (2000) ArticleTitleContribution of increasing CO2 and climate to carbon storage by ecosystems in the United States. Science 287 2004–2006 Occurrence Handle10.1126/science.287.5460.2004 Occurrence Handle1:CAS:528:DC%2BD3cXhvF2ru78%3D Occurrence Handle10720324
S. A. Sheeder J. A. Lynch J. Crimm (2002) ArticleTitleModeling atmospheric nitrogen deposition and transport in the Chesapeake Bay watershed. Journal of Environmental Quality 31 1194–1206 Occurrence Handle1:CAS:528:DC%2BD38XlslOmsbg%3D Occurrence Handle12175037
R. A. Smith G. E. Schwarz R. B. Alexander (1997) ArticleTitleRegional interpretation of water-quality monitoring data. Water Resources Research 33 2781–2798 Occurrence Handle10.1029/97WR02171 Occurrence Handle1:CAS:528:DyaK2sXotVensbY%3D
P. E. Stacey H. S. Greening J. N. Kremer D. Peterson D. A. Tomasko (2000) Contribution of atmospheric nitrogen deposition to U.S. estuaries: Summary and conclusion. Pages 187–226 R. A. Valigura R. B. Alensander M. S. Castro T. P. Meyers H. W. Paerl P. E. Stacey R. E. Turner (Eds) Nitrogen loading in coastal water bodies: an atmospheric perspective. The American Geophysical Union Washington, DC
L. W. Swift Jr (1976) ArticleTitleAlgorithm for solar radiation on mountain slopes. Water Resources Research 12 108–112
InstitutionalAuthorNameUnited States Geological Survey. (1987) Digital elevation models: National Mapping Program technical instruction: data users guide 5. U.S. Department of the Interior, Geological Survey Reston, VA 38
R. A. Valigura R. B. Alensander M. S. Castro T. P. Meyers H. W. Paerl P. E. Stacey R. E. Turner (2000) Nitrogen loading in coastal water bodies: an atmospheric perspective. The American Geophysical Union Washington, DC 254
InstitutionalAuthorNameVEMAP Members (1995) ArticleTitleVegetation/ecosystem modeling and analysis project: Comparing biogeography and biogeochemistry models in a continental-scale study of terrestrial ecosystem responses to climate change and CO2 doubling. Global Biogeochemistry Cycles 4 407–437 Occurrence Handle1:STN:280:BiiC387jsVc%3D Occurrence Handle3810768
P. M. Vitousek H. A. Mooney J. Lubachenco J. M. Melillo (1997) ArticleTitleHuman domination of earth’s ecosystems. Science 277 494–499 Occurrence Handle10.1126/science.277.5325.494 Occurrence Handle1:CAS:528:DyaK2sXkvVektLs%3D
R. H. Waring W. H. Schlesinger (1985) Forest ecosystems: concept and management. Academic Press Orlando, Florida 340
J. D. Wickham R. V. O’Neil K. H. Riitters E. R. Smith T. G. Wade K. B. Jones (2002) ArticleTitleGeographic targeting of increases in nutrient export due to future urbanization. Ecological Application 12 93–106
Z. Zhu D. L. Evans (1994) ArticleTitleU.S. forest types and predicted percent forest cover from AVHRR data. Phothogrammetric Engineering and Remote Sensing 60 525–531