鼎湖山站郑棉海受邀在“琪林科学讲坛”做科普讲座

作者：鼎湖山站  更新时间：2024-01-21

2023年11月4日，在第70期“琪林科学讲坛”中，鼎湖山站郑棉海讲述森林与氮的故事。

讲座伊始，郑棉海从多个角度向大家阐述了氮元素的重要性。从结构上看，氮是植物体蛋白质、核酸、生物酶，叶绿素、纤维素等物质的重要组成部分，这也决定了氮在植物生长发育过程中扮演着重要角色。既然氮对植物如此重要，森林中的氮从哪里来？结合生活经验，现场的大小朋友尝试给出答案：施肥或从空气中来。郑老师进一步追问：“施肥是否可行？” “植物是否能直接利用空气中的氮气？”在思维的交锋中，大家达成共识：在农田等人工生态系统中可以施加氮肥，但在森林等自然生态系统并不通过人工肥料来获取氮源，且氮气是无法被植物体直接利用的。

郑棉海指出森林中氮主要有三大来源：其一，专门的豆科植物会完成“固氮”一职。它们与固氮菌共生合作，结出根瘤将空气中的氮气固定下来。其二，森林中的自生固氮苗（如“褐球固氮菌”等）可自力更生完成固氮，死亡后形成的残体中保留的氮，可以被微生物分解出来并被植物进一步利用。森林中氮的第三个来源为人类提供的“免费霸王餐”。工厂、企业，以及交通运输排放到空气废气中含有大量含氮的活性化合物。这些含氮化合物可以在空气中随风飘动，最后通过直接降落的方式（干沉降）或溶于雨水后再降落的方式（湿沉降）进入森林中，被植物吸收和利用。

氮作为一种必需元素，森林中氮的供应是不是越多越好呢？人为排放的氮沉降，对森林是否有利？郑棉海引导观众观察植物缺氮现象，分析供氮过多造成的危害。大家意识到事物具有两面性，一旦氮的供应失衡，便会对森林生态系统造成破坏。郑棉海进一步分享其在广东鼎湖山国家级野外森林定位站开展的一项长达13年的模拟氨沉降实验研究，揭示人工模拟氮沉降下森林的响应。研究结果表明：在早期的第一阶段中，氮沉降对富氮森林的影响较小，但在第8年后的第二阶段，氮沉降会加剧森林土壤酸化并产生一系列“副作用”，植物和微生物出现“不适”。在第三阶段，森林植物和微生物在长期高氮和酸化的恶劣环境下逐渐调整群落组成，出现一些新的藤本和微生物类群，适者生存，不适者被淘汰。

这项长达13年的模拟实验描述了植物和微生物在逆境中的生存之道。“森林哲理”鼓舞着在场听众的心：森林之路并非一帆风顺。谁没有在黑暗中失落？在跌倒的地方爬起?

科学之路，疑问起步。在场的大小朋友就“氮肥的种类”“如何评估氮失衡对森林的影响”“如何检测氮的转化效率”等问题与郑棉海展开交流。郑棉海指出大气氮沉降和土壤酸化仍然在持续，下一阶段森林又会发生什么变化仍然是个未解之谜。从小在心里埋下一颗崇尚科学的种子，未来也能发现更多世界的奥秘。

森林不仅是动植物的家园，也是我们人类赖以生存的环境。随着讲座接近尾声，主持人王曦呼吁大家：应当尊重大自然的规律，保护身边的花草树木，守护好我们共有的家园，是每个人必须承担的责任。

活动现场