Linking carbon and nitrogen spiraling in streams
Linking carbon and nitrogen spiraling in streams
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连接溪流中螺旋状的碳和氮
DOI：
10.1086/707810
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发表时间：
2020
影响因子：
1.8
通讯作者：
Hotchkiss, Erin R.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Plont, Stephen;O’Donnell, Brynn M.;Gallagher, Morgan T.;Hotchkiss, Erin R.
人类活动改变了淡水生态系统的生物地球化学循环以及有机碳(OC)和营养物质的去向。为了研究有机碳和营养物质在河流中的耦合循环和归宿，我们比较了美国不同土地利用方式(农业、城市、天然植被)和不同地区(n=8)源流(n=72)中有机碳和硝酸盐的螺旋长度(S)和吸收速度(Vf)(n=8)。我们用第二次Lotic站点间氮实验(LINX II；Mulholland等人)收集的数据进行了这些比较。2009年)。有机碳螺旋长度(SOC)参考范围(21~4180 m)小于农业河流(89~37,156 m)和城市河流(104~12,605 m)。有机碳矿化速率(Vf−OC)与NO3−吸收速率(Vf−NO3)呈弱正相关(r=0.33，p=0.008)。有机碳矿化与NO3-−吸收的相关性最强的是总初级生产力与生态系统呼吸相似的溪流和人为改变的溪流(所有农业溪流：r=0.56p=0.008，gpp：ER=0.6；所有城市溪流：r=0.73p<；0.001，gpp：ER=0.5)。此外，在被矿化作用(SOC)或反硝化作用(Sw-DEN)永久从溪流中移除之前，OC和NO3-−的移动距离相似，尽管在大多数溪流中，SOC比Sw-DEN短。这项研究展示了有机碳和硝态氮−螺旋如何被用来研究区域和土地利用如何影响耦合的有机碳-硝态氮−相互作用和命运。
Anthropogenic activities have altered biogeochemical cycles and the fate of organic carbon (OC) and nutrients in freshwater ecosystems. To investigate coupled OC and nutrient cycling and fate in streams, we compared the spiraling lengths (S) and uptake velocities (vf) of OC and nitrate (NO3−) in headwater streams (n= 72) across different land uses (i.e., agricultural, urban, natively vegetated) and regions (n= 8) in the United States. We did these comparisons with data collected for the second Lotic Intersite Nitrogen eXperiment (LINX II; Mulholland et al. 2009). OC spiraling lengths (SOC) in reference (21–4180 m) were shorter than in agricultural streams (89–37,156 m) and urban streams (104–12,605 m). OC mineralization velocities (vf−OC) and NO3−uptake velocities (vf−NO3) were weakly positively correlated across all sites (r= 0.33,p= 0.008). The strongest correlations between OC mineralization and NO3−uptake were in streams with gross primary production (GPP) similar to ecosystem respiration (ER) and human-altered streams (all agricultural streams:r= 0.56,p= 0.008, GPP∶ER = 0.6; all urban streams:r= 0.73,p< 0.001, GPP∶ER = 0.5). Additionally, the distances traveled by OC and NO3−before they were permanently removed from the stream by mineralization (SOC) or denitrification (Sw–den) were similar in magnitude, althoughSOCwas shorter thanSw–denin most streams. This study demonstrates how OC and NO3−spiraling can be used to investigate how region and land use influence coupled OC-NO3−interactions and fate.
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