沙漠约占全球陆地总面积的三分之一，其在全球物质循环和生态系统功能方面扮演着重要角色。通常认为，沙漠非常干旱和贫瘠，缺乏植物生长所需的水分和养分，尤其是氮素养分。然而，近年来的研究发现，沙漠深部可能存在一个大的、植物可吸收利用的活性氮库，氮素形态主要是硝态氮。如果把这个深层氮库计算在内，全球沙漠（包括部分干旱地区）的氮库储量可能增加14%-71%。如果发生剧烈气候变化或人类活动的扰动，这些沙漠深层硝态氮可能被活化，进一步淋溶进入地下水，对沙漠地区地下水资源产生威胁。然而，目前研究人员在沙漠物质循环研究中，往往忽视了这个氮库的存在。

　　中国是世界上沙漠分布最为广泛的国家之一，沙漠面积约占国土总面积的15.9%。然而，中国沙漠深部是否也存在相似的硝态氮库，目前缺乏直接的证据报道。如果存在这一活性氮库，对沙漠地区的地下水资源管理就应采取相应的策略，例如判断到底是来自工业污染，还是深部硝态氮的释放。特别是在国家实施“一带一路”的战略下，“新丝绸之路经济带”建设贯穿中国主要的沙漠地区，势必产生较大的人类活动扰动。此外，中国西北地区（尤其是新疆地区）正在发生气候由暖干向暖湿的转型，沙漠地区降雨量的增加也将加大硝态氮的淋溶迁移。因此，针对中国沙漠深部活性氮库的研究显得十分必要。

　　近年来，中国科学院地球环境研究所副研究员金钊及其合作者，以毛乌素沙地为例，采用环境钻探的方法研究了三种类型沙丘（固定沙丘、半固定沙丘和流动沙丘）土壤硝态氮的分布特征，发现三种沙丘均存在硝态氮淋溶并在深部积累的现象（如图）。这种现象表明，我国沙漠深部可能也存在一个大的硝态氮库。但是，三种不同类型沙丘，硝态氮的淋溶特征和来源不同。固定沙丘由于植被覆盖度高，植被的生物小循环及其对降雨、降尘的物理阻隔较为明显，因此其硝态氮的淋溶存在波动状态，硝态氮主要来源于土壤的反硝化作用；而流动沙丘地面裸露，缺乏植被的生物调控和物理阻隔作用，其硝态氮的淋溶十分明显，硝态氮主要来源于大气氮沉降。

　　近日，这一研究成果发表于国际综合期刊Scientific Reports (Jin Zhao, Zhu Yajuan, Li Xiangru, Dong Yunshe, An Zhisheng, 2015. Soil N retention and nitrate leaching in three types of dunes in the Mu Us desert of China. Scientific Reports, 5, 14222; doi: 10.1038/srep14222)。

三种不同类型沙丘5 m深度土壤硝态氮的剖面分布特征

转载自：http://www.cas.cn/syky/201509/t20150916_4425629.shtml