磷的地-气交换过程及全球大气磷循环数值模拟研究

Phosphorus plays an important role in the life process and influences water quality and the ecosystems significantly. Although the phosphorus cycle is seriously affected by human activities, it was investigated mainly from the view of a natural resource only. At present, the global biogeochemical cycle model of phosphorus is incomplete, and the key pathways of the soil-atmosphere interaction remains unclear or inconsistent. There are still many problems to be resolved in the field of atmospheric phosphorus cycling. The first purpose of this project is to investigate sources of the atmospheric phosphorus, pathways and intensity of soil-atmosphere phosphorus interaction. In particular, the roles of soil, micro-organisms and plants on the soil-atmosphere phosphorus interaction will be studied. Further, combined with researches on emission inventory and atmospheric cycle of phosphorus, the problem of atmospheric phosphorus imbalance is to be resolved. Finally, by conducting a numerical simulation of atmospheric phosphorus cycle, it is to be clarified the contribution and influence of anthropogenic activities on the atmospheric phosphorus cycle, e.g. its possible ecological, environmental and climatic effects. The project will help to reveal the mechanism of the key pathways of global atmospheric phosphorus cycle, and will promise an important input to studies on the ecological and environmental effects of phosphorus.

磷对生命过程、水环境质量及地球生态系统都具有极其重要的作用。全球磷循环受人为活动影响严重，但已有研究重点关注的是磷短缺与磷资源合理利用。目前，磷的全球生物地球化学循环模式是不完整的，其中地-气交换这一关键环节是不清楚的，部分结果是矛盾的。大气磷循环研究领域尚有很多问题亟待解决。本项目旨在从大气有机磷来源入手，研究包括人为活动在内的复杂地表过程向大气的磷排放途径和机制，重点关注磷的地-气交换过程中暂时可能未被发现的土壤、微生物及植物作用。在此基础上，结合全球大气磷排放清单研究，解决大气磷的不平衡问题，更新现有的全球磷循环模式。并结合大气磷循环数值模拟，研究人为活动对大气磷循环的贡献、影响及可能的生态效应、环境效应与气候效应。该项目将有助于揭示全球磷循环尤其是全球大气磷循环重要关键环节的机理与机制，并对磷的生态环境效应和气候效应研究产生重要影响。

大气磷是全球磷循环中非常重要、但长期被忽视的关键环节。本项目针对大气磷的排放和沉降通量存在较大的不平衡性问题，重点研究生物源磷排放的现象、规律和机制开展研究，更新全球大气磷排放清单，为全球大气磷循环研究提供基础依据。.开发了大气颗粒态与气态磷的含量、组份和形态的采样及分析测试方法，设计了温室大棚实验、植物土培实验，开展了单站点长时段连续监测、多站点集中采样观测、典型植物磷排放强度测定等野外观测实验，确证了植物排放磷这一新现象，揭示了植物磷排放的过程机制，建立了全球植物大气磷排放清单。.本研究的主要成果与发现包括：1）建立了一套成熟的大气磷采样与分析测试技术体系；2）首次发现植物向大气排放气态含磷物质，并探明其化学组分和过程机制；3）测量了中国范围内不同气候带、不同植被类型的代表性植物气态含磷物质排放强度；4）建立了首个全球尺度植物源大气磷排放清单。.本研究增进了对大气磷循环、尤其是植物参与的排放过程的科学认识，一系列基础性研究工作具有较重要的科学意义，可以为全球磷元素研究提供新的视角和理论基础。