Nederbörd kopplar djupt ihop med näringsämnenas kretslopp genom dess växelverkan med atmosfärisk nedfall och baldakinavlyssning, vilket förändrar dess egna kemiska egenskaper. Genomfall och stamflöde bär många element in i jorden, som inte bara påverkar strukturen hos markmikrobiella samhällen, individuella växters överlevnad och växtsamhällets succession, utan reglerar också ekosystemets struktur och funktion. Detta utgör en central ekologisk process som förbinder atmosfären, fyllosfären och rhizosfären.

Jämfört med de hydrologiska processerna för omfördelning av regn i trädkronorna, finns det fortfarande en brist på djup kunskap om näringsämnestransportmekanismer och effekter, särskilt det otillräckliga erkännandet av det allmänna mönstret för näringsberikning baserat på jämförelser över typiska bioklimatiska zoner runt om i världen.

I en publicerad i tidskriften Science China Earth Sciences , analyserade forskare en rad engelska och kinesiska akademiska artiklar som publicerats sedan början av detta århundrade, med fokus på näringsanrikning som drivs av omfördelning av baldakinregn. Genom att undersöka 1 020 artiklar från Web of Science och CNKIs databaser från 2000 till 2022, viktiga joner för växternas överlevnad, inklusive K ⁺ , Na ⁺ , Ca ²⁺ , Mg ²⁺ , NH₄ ⁺ , Cl ⁻ , NEJ₃ ^- , SO₄ ^{2 -} , identifierades för att beräkna deras koncentrationer och urlakningskoefficienter.

Näringsmängd och berikande kapacitet jämfördes för att komma fram till ett allmänt mönster av näringsberikning över olika nederbördszoner (torra och halvtorra, fuktiga och halvfuktiga och extremt fuktiga), temperaturzoner (tropiska, varmtempererade och kalltempererade), växtlivsformer (träd och buskar), bladmorfologier (barrträd och bredbladiga), bladvanor (städsegröna och lövfällande), skogstyper (rena och blandade) och ekosystemtyper (naturliga och konstgjorda).

Deras resultat tyder på att näringsberikning i terrestra ekosystem som drivs av omfördelning av baldakinregn involverar processerna för tillförsel av näringsämnen, transport och frisättning. Kapellets aerodynamiska egenskaper, särskilt under växtsäsongen, påverkar mekanismerna för transport av näringsämnen.

Komplexa baldakinstrukturer med invecklade grenar och löv har en högre kapacitet att fånga torrt atmosfäriskt nedfall än vått nedfall. Rester och utsöndringar från krondäcklevande arter tillför komplexitet till näringskällor, vilket gör näringsbalansanalyser nödvändiga för att förstå kapellets roll som näringskälla eller sänka.

Dessutom påverkar samspelet mellan meteorologiska förhållanden, växtegenskaper och egenskaper hos lösta ämnen näringsberikningen i genomflöde och stamflöde. Även om aktuell forskning ofta analyserar dessa faktorer oberoende av varandra för att underlätta kvantifiering, lyckas denna metod inte helt fånga de underliggande mekanismerna som påverkar näringsberikningen.

Ett globalt mönster av näringsmängd och anrikning har rapporterats drivs av omfördelning av nederbörd i baldakin. Den genomsnittliga jonkoncentrationen i stamflöde (6,13 mg L ⁻ ). ¹ ) är 2,1 gånger högre än vid genomfall. SO₄ ^{2 -} (12,45 och 6,32 mg L ^{- 1} ) och Cl ⁻ (9,21 och 4,81 mg L ^{- 1} ) visar de högsta koncentrationerna i både stamflöde och genomfall, medan K ⁺ (13,7 och 5,8) och Mg ²⁺ (5.6 och 2.8) uppvisar de största urlakningskoefficienterna. I olika nederbördszoner har extremt fuktiga områden de lägsta jonkoncentrationerna i genomfall och stamflöde men de högsta urlakningskoefficienterna.

På grund av energibegränsningar har regioner med högre temperaturer ofta utbredd vegetationsfördelning. Kraftig transpiration och avdunstning påskyndar den regionala vattenångans kretslopp, vilket i kombination med ökad nederbördsfrekvens och mängd, delvis späder ut jonkoncentrationerna. Den kalltempererade zonen har alltså de högsta jonkoncentrationerna, medan urlakningskoefficienterna inte visar någon tydlig trend med stigande temperatur.

När det gäller växtfunktionstyper och ekosystemtyper har buskar, barrväxter, blandskogar och artificiella ekosystem starkare näringsberikande kapacitet jämfört med träd, lövväxter, rena skogar och naturliga ekosystem. Deras jonlakningskoefficienter sträcker sig från 1,1 till 3,0 gånger högre än de för de senare.

Forskarna betonar en bristande förståelse för den högre effektiviteten av näringsberikning genom stamflöde, trots de väletablerade fördelarna med näringsberikning från genomfall. Aktuell forskning fokuserar i första hand på avlyssning av trädkronor i naturliga ekosystem med bredbladiga trädarter, med begränsad uppmärksamhet åt buskar, barrväxter och artificiella ekosystem som uppvisar större näringsberikande kapacitet.

Artikeln föreslår riktade riktningar för framtida forskning. Samtidigt som man erkänner luckorna i aktuell forskning, finns det också ett behov av att analysera rotfunktionella egenskaper, markföreträdesflöde och jordhydrauliska erosionsprocesser. Denna omfattande bedömning är nödvändig för att utvärdera effekten av hela omfördelningsprocessen för nederbörd, inklusive tak och jord, på näringsberikning, transport och omvandling.

Mer information: Chuan Yuan et al., Näringsberikning driven av omfördelning av baldakinregn:Mekanism, kvantifiering och mönster, Science China Earth Sciences (2024). DOI:10.1007/s11430-023-1267-8

Journalinformation: Science China Earth Sciences

Tillhandahålls av Science China Press