中国金水河研究揭示季节变化影响森林河流脱氮能力

一项新研究显示，森林河流去除过量氮的能力会随季节变化而改变，夏季和冬季分别受到不同环境因素影响。这一发现提示，森林流域的水质管理需要更多考虑季节差异。

图 1. 金水河沿岸研究地点的位置。( a ) 流域位置;( b ) 流域地形及采样点分布;( c ) 流域土地利用类型。

研究人员以中国中部金水河为对象，对森林覆盖河岸沿线18个地点的水体和表层沉积物样本进行了分析。研究结合氮-15同位素示踪、遥感监测、水体与沉积物化学测量，以及微生物基因分析等方法，追踪河流中氮循环和天然脱氮过程。

研究结果表明，反硝化作用是该河流全年主要的天然脱氮途径，夏季约占总脱氮量的90%，冬季约占95%。在较温暖的季节，反硝化速率更高;与此同时，厌氧氨氧化过程在夏季和冬季也均对脱氮作出贡献。

研究发现，夏季氮去除主要受微生物活性和沉积物特征驱动，其中包括沉积物中的有机碳、氮含量和水分状况。冬季的主导因素则转向水化学条件，温度以及铵态氮、硝酸盐浓度对微生物脱氮过程影响更为明显。

中国科学院武汉植物园通讯作者郝江表示，河流氮去除过程不能用单一环境因素解释，其主导因素会随季节发生变化。因此，有效的流域管理既要考虑大尺度景观条件，也要关注河流沉积物中发生的微观过程。

研究人员认为，这些发现有助于改进全球氮循环模型，并为森林流域管理提供依据，从而减少下游营养污染、保护水质。