2019-08-01 06:43:01
以前未知的机制导致森林用水量增加

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研究人员发现了一种先前未知的机制,它可以增加森林水的使用,促进对森林水循环的土壤生物地球化学控制的理解,并突出显示在酸沉降下水胁迫对植物的威胁,一项新的研究表明。

在“科学进展”杂志上发表的一项研究中,研究人员报告说,这种机制就是这样运作的:当化石燃料燃烧时,硫酸和硝酸会落到地上,导致土壤酸化。当发生这种情况时,大量的土壤钙会从土壤中洗掉,然后植物就会缺钙。钙缺乏导致植物加强水的使用。

IUPUI科学学院副教授李立新是本研究的高级作者,博士生导师。学生马修兰宁是第一作者。

该研究由美国国家科学基金会的水文科学计划资助。该研究团队的其他作者包括弗吉尼亚大学的Todd Scanlon和Howard Epstein,新罕布什尔大学的Matthew Vadeboncoeur,美国林务局的Mary Beth Adams和Rider大学的Daniel Druckenbrod。

Wang说,通过调节植物叶子或茎中的微小孔隙(称为气孔),钙在植物细胞中发挥着独特的作用。如果植物没有足够的钙,它们就无法封闭这些毛孔,并且它们的用水量会增加。此外,当植物患有缺钙时,他们将通过蒸腾,水流过植物的过程以及从叶子中蒸发来吸收更多的水,以满足他们的钙需求,他说。

“我们假设酸沉降引起的土壤钙供应的淋失会增加大规模的植被用水量,”兰宁说。 “我们提供了长期整个流域酸化实验的证据,证明酸沉降改变土壤钙供应可以显着加剧用水。”

研究人员发现多种证据表明,酸沉降引起的钙浸出不仅增加了植被的用水量,而且显着降低了处理过的流域的土壤水池。

“当植物总是使用大量的水时,这意味着人们会留下更少的水,”王说。 “这也意味着这些植物对干旱非常敏感。如果干旱来临,它们无法关闭它们的气孔,它们会因水压而受到高水平的死亡。”

传统上,森林用水被认为是气象因素,物种组成和土壤水可用性的函数。尚未研究土壤生物地球化学对大规模森林用水的影响。

硝酸盐和硫酸盐沉积是美国东北部和东欧土壤酸化的主要驱动因素,其中大气输入超过土壤产生的酸度。在美国和欧洲大部分地区,立法限制了硝酸盐和硫酸盐的排放,但酸沉降的影响仍然受到全球关注,尤其是在主要城市或高产农业区域的下风区域。

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