Människoorsakade ökningar av gasformiga kväveutsläpp (N) till atmosfären har påskyndat nedfallet av kväve i terrestra ekosystem under det senaste halvseklet. Eftersom skogsproduktiviteten vanligtvis är N begränsad, accelererad kväveavsättning kan främja tillväxten av skogsträd. Men långvarig överdriven kvävetillförsel kan påverka skogarnas ekosystem negativt, leder till försurning av markförsurning av näringsämnen, obalans i växtnäringsämnen, utsläpp av växthusgaser ökar och förlust av biologisk mångfald.

Nitrifikation är den process genom vilken mikrober omvandlar ammonium-N eller lösligt organiskt N till nitrat-N. Både ammonium- och nitrat-N kan användas direkt av växter och mikroorganismer. Men nitrat-N är benägen att lakas ut till lägre delar av vattendrag, vilket orsakar förlust av marknäringsämnen och övergödning. Nitrat-N är substratet för denitrifikation (processen av NO ₃ -N konverteras till N ₂ ). Högre mängder nitrat-N förbättrar denitrifikationen.

Nitrifikation och denitrifikation är viktiga mikrobiella processer som påverkar växthusgasen N ₂ O utsläpp, N tillgänglighet och sammansättning, och ekosystemet N cykling. Att kvantifiera marknitrifikationshastigheten på avrinningsområdet är ett nödvändigt steg för att kvantifiera denitrifikationen. Dock, på grund av den rumsliga och tidsmässiga heterogeniteten av skogsmarksnitrifikation, det har varit svårt att kvantifiera nitrifikationshastigheten i ekosystemskala.

2015, FANG Yunting och andra bestämde för första gången den årliga nitrifikationshastigheten för ett skogsekosystem genom att kvantifiera syreisotopen Δ ¹⁷ O av nitrat-N i nederbörd och vattendrag. Dock, eftersom kvantifieringen måste förlita sig på mätningen av nitrat-Δ ¹⁷ O, endast ett fåtal laboratorier i världen har testkapacitet. Därför, det finns fortfarande lite sådan forskning och det är för närvarande okänt om de säsongsmässiga och mellanårliga förändringarna i skogsmarksnitrifikation och drivkrafterna kontrollerade dessa förändringar.

Med tanke på detta, forskarna (HUANG Shaonan, FANG Yunting et al.) från Stable Isotope Ecology Group vid Institute of Applied Ecology (IAE), kinesiska vetenskapsakademin (CAS), samlade in regn- och strömvattenprover från ett 536 hektar stort skogsavrinningsområde nära CAS Qingyuan Forest Ecosystem Research Station från 2014-2017.

De mätte Δ ¹⁷ O av nitrat-N i proverna och kvantifierade nitrat-N-inmatningen, förlust och ekosystemskala bruttonitrifikationshastighet. Resultaten visade att nitrat-A ¹⁷ O i nederbörd späds kraftigt ut när det kommer in i jorden. Jordnitrifikationen visade stora variationer mellan åren. Men studien fann inte att det fanns ett tydligt samband mellan den månatliga dynamiken för marknitrifikation och nederbörd eller marktemperatur. Mängden förlust av nitrat-N var högre än det kritiska värdet som markerar N-mättnaden i tempererade skogar. Förlusten av gasformigt kväve stod för 35 % av den totala kväveförlusten, medan den totala N-utgången var 56 % av den totala N-tillförseln från bulkfällning.

Forskarna bekräftade alltså preliminärt att skogsekosystemet har varit N-mättat. Studien om nitrifikation i avrinningsområdet kommer att vara till nytta för att förstå kvävekretslopp och kvävestatus i skogsekosystem.

Studien, med titeln "Mångåriga mätningar på Δ ¹⁷ O av strömnitrat indikerar hög nitratproduktion i en tempererad skog, " har publicerats i Miljövetenskap och teknik .