外源氮输入对沼泽湿地小叶章枯落物性质及其早期分解的影响

在三江平原沼泽湿地,选取典型湿地植物小叶章(Calamagrostis angustifolia)为研究对象,对比研究了连续施氮[24g/(m2·a)]3a的小叶章立枯物(N24)与自然条件下形成的立枯物(CK)的差异;并采用分解袋法对此2种小叶章枯落物的早期分解过程进行了研究。结果表明,施氮处理下小叶章立枯物的氮、磷含量均高于CK,但碳含量显著降低(n=3,p<0.05)。施氮处理下形成的小叶章枯落物的分解速率明显大于CK,分解160d后两者的失重率分别为初始值的31.13%(N24)和28.50%(CK)。分解过程中,2种处理下枯落物有机碳的绝对含量都表现为净损失;其氮、磷浓度的变化趋势大致相同,分解160d后均发生了氮、磷的净释放,其中,N24的氮、磷净释放量分别是CK的64.91和2.11倍。外源氮输入影响下小叶章枯落物C/N和C/P值的降低,加快了该枯落物的分解速率,从而影响土壤有机质的累积和CO2的排放;而该枯落物分解过程中营养元素释放量的增大,还可能会影响土壤其它营养元素可利用性。     

闽江河口藨草湿地CH_4排放特征

用静态箱法,在2007年阴历每月(除2月和4月外)的初三或初四以及2007年7月12～13日(生长季)和12月16～17日(非生长季),分别采集闽江河口鳝鱼滩藨草(Scirpus triqueter)湿地的气体样品,利用GC-2010气相色谱仪分析样品的CH4浓度,并计算CH4排放通量.结果表明,10个月中,藨草湿地CH4排放通量涨潮前和落潮后的最大值分别出现在7月和8月,最小值分别出现在3月和1月;涨潮前和落潮后CH4排放通量变化范围分别为0.39～9.08 mg/(m2·h)和0.95～12.78 mg/(m2·h);各观测月藨草湿地涨潮前和落潮后CH4排放通量与距地表1 m气温和20 cm土温有显著的正相关关系(n=10, p<0.01),此外,涨潮前各观测月藨草湿地CH4排放通量与盐度显著负相关(n=10, p<0.05),与土壤含水量显著正相关(n=10, p<0.05);夜间的CH4排放通量总体低于白天;生长季和非生长季日变化观测中,各观测时刻藨草湿地CH4排放通量的变化范围分别为2.43～12.66 mg/(m2·h)和0.09～1.30 mg/(m2·h),潮汐是影响CH4排放通量日变化的主要因子.     

三江平原湿地主要优势植物枯落物分解过程与能量动态研究

应用分解袋法对三江平原3种湿地植物小叶章(Calamagrostis angustifolia)、毛苔草(Carex lasiocarpa)和漂筏苔草(Carex pseudocuraica)枯落物分解过程及能量动态进行了研究。结果表明,随着分解的进行,3种湿地植物枯落物失重率呈增加趋势,平均失重率从高到低的顺序是:漂筏苔草[(23.20±5.92)%]、小叶章[(22.85±5.09)%]、毛苔草[(21.47±4.88)%]。枯落物干重热值呈降低的变化趋势,分解初期干重热值降低的速率较大,随分解的进行,干重热值变化趋于平缓。其平均干重热值从高到低的顺序是:漂筏苔草[(16696.22±459.35)J/g]、小叶章[(16575.39±522.36)J/g]、毛苔草[(16488.46±227.79)J/g]。枯落物能量损失率呈增加的趋势,平均能量损失率从高到低的顺序是:漂筏苔草(26.54%)、小叶章(26.39%)、毛苔草(24.10%)。相关分析研究表明,能量损失率与失重率之间具有极显著的正相关关系(n=24,p<0.01),而与干重热值之间呈显著的负相关关系(n=24,p<0.01)。     

多介质人工湿地对生活污水中氮和磷的去除效率研究

分别以芦苇(Phragmites australis)、东方香蒲(Typha orientalis)、碗莲(Nelumbo nucifera)、水生美人蕉(Canna glauca)、睡莲(Nymphaea alba)—金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、凤眼莲(Eichhornia crassipes—金鱼藻为人工湿地净化植物,以沸石和无烟煤作为基质,构建6种多介质人工湿地单元,分别对3种浓度生活污水中的总氮(TN)、氨氮(NH4+—N)、硝态氮(NO3-—N)和总磷(TP)的净化效果进行研究.结果表明,污水停留时间为5d时,4种有沸石和无烟煤作为基质的人工湿地单元,对TN、NH4+—N和TP的去除效率显著高于无基质的两种湿地单元(p＜0.05),其中香蒲、碗莲和美人蕉湿地单元对3种浓度污水的TN、NH4+—N、NO3-—N和TP的净化效率都达到90％以上,以美人蕉湿地单元的净化效率为最高.睡莲—金鱼藻湿地单元对氮和磷的净化效率总体上优于凤眼莲—金鱼藻湿地单元;但是,在凤眼莲—金鱼藻湿地单元处理后的污水中,溶解氧(DO)含量较高,出水清澈、透明.为此,在构建多级人工湿地时,美人蕉宜作为先锋种首先承载高浓度污水,香蒲、碗莲和芦苇次之,凤眼莲—金鱼藻适宜多级人工湿地的最后一级.     

洪泽湖不同湖区表层沉积物对磷的吸附特征

研究了洪泽湖9 个湖区表层沉积物对磷的吸附行为和沉积物对磷的吸附/解吸平衡质量浓度, 并分析了沉积物理化性质与磷吸附特征参数的关系。结果表明, 在低磷浓度条件下(0~1 mg/L), 沉积物对磷的最大吸附量为50.67~85.17 mg/kg, 沉积物在磷酸盐初始质量浓度较低时都存在负吸附(释放)现象。各湖区沉积物的吸附/解吸平衡磷浓度(EPC0) 范围为0.06~0.11mg/L, 均小于其上覆水中磷的含量, 沉积物对其上覆水中的磷表现为吸附作用。沉积物最大磷吸附量(Q_max)、本底吸附态磷量(NAP) 和总最大吸附磷量(TQ_max) 与沉积物中活性铁和活性铝的含量显著正相关, 与沉积物中总磷、无机磷、有机磷和有机质的含量相关性不显著。吸附/解吸平衡浓度(EPC₀) 与沉积物各理化参数之间没有表现出显著相关性。     

不同生长阶段短叶茳芏对污水的净化能力——小型生态系研究

短叶茳芏(Cyperus malaccensis)是中国东南沿海普遍分布的湿地植物,其对污水净化能力的研究鲜见报道。设置短叶茳芏湿地小型生态系,将实验分成了植物+土壤+污水(有植物),土壤+污水(无植物)两组处理,定期添加污水,探讨其不同生长阶段对污水的净化效果,结果表明:短叶茳芏小型生态系能显著降低污水中的I_(Mn)、BOD_5、NH_4~+-N、NO_3~--N、TN、PO_4~(3-)-P、TP浓度,对污水污染物的去除率均高于无植物的小型生态系。短叶茳芏生态系对污水中I_(Mn)、BOD_5、NO_3~--N、TN浓度去除率随月份的变化而变化。其中对污水I_(Mn)、NH_4~+-N、TP、PO_4~(3-)-P指标的去除率与地上生物量显著相关(P0.05),这说明植物生长对其净化能力具有重要影响。     

三江平原湿地小叶章各器官主要营养元素特征

选择生长在三江平原湿草甸和沼泽化草甸上的小叶章(Calamagrostis angustifolia)为研究对象,在2004～2008年小叶章生长季,测定了其根、茎、叶和叶鞘内的有机碳含量、全氮含量、全磷含量和全硫含量,研究了小叶章体内营养元素含量特征及其生长限制元素。结果表明,在两种类型湿地上生长的小叶章,其体内各器官的有机碳含量、全氮含量、全磷含量和全硫含量都存在差异;两种类型湿地的小叶章地上部分各器官中,全氮含量、全磷含量和全硫含量都是在叶中最大,其次为叶鞘、茎;湿草甸小叶章根营养元素含量明显低于其地上部分各器官,而沼泽化草甸小叶章则相反;两种类型湿地上的小叶章地上部分器官中的各营养元素含量之间多存在显著相关关系,而根中各元素含量之间几乎不相关;氮是限制小叶章生长发育的最主要的营养元素;湿草甸小叶章相对更易受到硫元素的限制。     

“螺蚌鱼草”生态湿地对农村生活污水的净化效果

为探索农村生活污水资源化利用新模式,在芜湖市镜湖区方村街道构建“螺蚌鱼草”生态湿地,分析不同功能单元水质指标的变化规律及净化效果。结果表明：“螺蚌鱼草”生态湿地对化学需氧量(CODCr)、氨氮(NH₃-N)和总磷(TP)的削减浓度分别达54.05 mg/L、21.54 mg/L和1.86 mg/L,去除率分别达66.06%、91.12%和85.41%。氧化塘(WD-YHT)和鱼菌藻单元(WD-YJZ)对湿地系统进水污染物削减效果最佳;菌藻单元(WD-JZ)、贝类低密度净化单元(WD-DmD)和贝类单元1(BL-BD1)对污染物的削减负荷偏低,需进一步优化生物配置。该湿地系统在整个试验期内有效降低农村生活污水对外界水环境的污染,具有良好的净化效果,可为后续生态湿地的设计提供理论分析依据。     

添加填料的人工湿地反硝化过程研究

构建了以炉渣为基质、种植美人蕉(Canna indica)、添加玉米秸秆、玉米芯和木块的人工湿地,通过模拟实验,研究添加不同缓释碳源对人工湿地运行性能的影响。实验结果表明,4个人工湿地具有很好的脱氮除磷能力,对氨氮、硝态氮、总氮和总磷去除率分别为94.3%、90.0%、94.8%和87.9%以上。当总氮质量浓度≤125.9mg/L时,所有人工湿地都能去除氨氮和硝态氮,去除率分别为87.4%和93.1%以上;当总氮含量进一步提高,为179.2 mg/L时,所有人工湿地的硝态氮去除率都减小,添加玉米秸秆的人工湿地能保持硝化和反硝化作用,氨氮和硝态氮的去除率分别为91.6%和92.1%以上。当总氮质量浓度为179.2 mg/L时,人工湿地的硝态氮去除率随着温度下降而减小,但添加玉米秸秆的人工湿地的硝态氮去除率还能达到81.1%。以玉米秸秆为缓释碳源、以炉渣为基质、种植美人蕉的人工湿地适用于治理以硝态氮为主要污染物的污水,可以对该类污水进行高效净化。     

闽江河口湿地沉积物有机磷和无机磷含量及垂直分布特征

对闽江河口最大的鳝鱼滩湿地沉积物有机磷和无机磷含量及垂直分布特征研究表明:闽江河口湿地沉积物有机磷含量在0.01~0.21 g kg-1之间,占全磷含量的3.1%~28.8%,无机磷含量在0.14~1.40g kg-1之间,占全磷含量的60%~96.9%;无机磷是闽江河口湿地沉积物中磷的主要赋存形态;3种优势植物芦苇(Phragm ites australis)、咸草(Cyperus malaccensis var.)和藨草(Scirpus triqueter)湿地沉积物有机磷和无机磷含量的总体趋势为:芦苇湿地咸草湿地藨草湿地;沉积物有机磷和无机磷含量与有机碳和全氮含量均呈极显著正相关(P0.01),与沉积物容重呈极显著负相关(P0.01),与盐度呈显著负相关(P0.05),与pH呈极显著正相关(P0.01).     

Growth and Carbon Metabolism Responses to Flooding Timing and Frequency in Three Marsh Plants in Sanjiang Plain

Flooding timing and frequency may have different effects on the growth and carbon metabolism of plants in wetlands. We tested this hypothesis using three marsh plants in Sanjiang Plain, which were growing in different flooding timing and frequency environments for 24 days. The three marsh plants in different elevations along a water-level gradient, high-elevation species Calamagrostis angustifolia, mid-elevation species Carex limosa and low-elevation species Carex lasiocarpa. Our experiment included 6 kinds of treatments: control, longer flooding timing, medial flooding timing and frequency(2 treatments), and higher flooding frequency(2 treatments). Longer flooding timing and higher flooding frequency treatments led to similar reductions in biomass accumulation and relative growth rate of Calamagrostis angustifolia, whereas growth of Carex limosa was not affected by either flooding timing or frequency. However, biomass accumulation and relative growth rate of Carex lasiocarpa was only reduced by the higher flooding frequency. Starch and soluble sugar contents of Calamagrostis angustifolia were negatively affected by flooding frequency. On Carex limosa, higher flooding frequency resulted in higher starch content, but longer flooding timing led to accumulated starch content in Carex lasiocarpa. Soluble sugar contents of Carex lasiocarpa and Carex li mosa were not affected by either flooding timing or flooding frequency. These results indicated that growth responses of the three marsh plants to flooding timing and frequency was closely related to the different physiology of carbohydrate metabolism.     

EFFECT OF CARBON AVAILABILITY ONMICROBIAL ACTIVITIES IN Calamagrostis angustifolia SOIL

Carbon availability varies very much along soil profile and decreases from topsoil to subsoil. The effect of carbon availability index (CAI) on microbial activities in Calamagrostis angustifolia soil in the Sanjiang Plain in the Northeast China was measured. Based on the proposal about CAI and microbial respiration from Parkinson and Coleman (1999), the results showed that carbon availability limits the microbial activities in topsoil, root layer soil and subsoil initially, wbercas it does not limit the microbial activity after 1.5 h incubation for recovery from the disturbance inphysical, chemical and biology structure resulting from sampling, then after 5h incubation carbon availability limits mierobial activity again after the labile carbon was mineralized. At the same time the soil organic matter affects the carbon availability significantly when it is lower than 10%, but little when the soil organic matter is higher than 10%. The microbial biomass carbon is linearly related to carbon availability in the Calamagrostis angustifolia soil. When the CAI is lower than 0.85, the β-glucosidase activity increases along with CAI, but decreases when CAI is larger than 0.85.     

沼生植物过渡金属元素含量季节变化特征——以三江平原典型湿地植物为例

三江平原沼泽湿地生态系统不同水文条件下(高、中、低位区),同种植物和不同植物不同器官中过渡金属元素Fe、Mn、Zn、Cu含量季节变化规律基本相似,亦表现出一定的时间分配差异。高、中和低位区小叶章茎、叶、根中Fe含量季节变化规律为幼苗时期最高,成熟后含量减少(高位区根除外);高、中和低位区茎、叶中Mn含量随季节分配趋势是先减少后增加,而根中Mn含量变化较复杂;高、中和低位区茎、叶和根中Zn含量随季节变化呈初期含量高,后期含量低(低位区茎、根除外)的趋势,而中期变化复杂;各区植物茎、叶和根中Cu含量基本呈随时间变化含量逐渐下降,高位区根和低位区的叶含量变化趋势较特殊;从元素含量水平比较,高、中小叶章和低位区毛果苔草表现为茎、叶Mn含量>Fe含量,根中Fe>Mn;茎、叶、根中Zn>Cu。     

小叶章对氮沉降的生理生态响应

在非淹水(W1)和淹水(W2)条件下,分4个氮处理[分别相当于氮沉降率0 g/(m2·a)、1 g/(m2·a)、3 g/(m2·a)和5 g/(m2·a)]模拟了氮沉降对三江平原典型湿地植物小叶章(Calamagrostis angustifolia)生长及其碳、氮代谢等生理生态指标的影响.结果表明,随着氮沉降量的增加,小叶章的叶面积、株高、植株分蘖数、生物量(叶、茎、根)均呈增加趋势.两种水分条件下,氮沉降处理平均小叶章叶绿素、叶片可溶性蛋白和游离氨基酸含量分别较对照处理增长20.37%、10.52%和19.18%,而可溶性糖含量则下降了14.69%.1 g/(m2·a)、3 g/(m2·a)和5 g/(m2·a)氮沉降处理的净同化率分别为对照处理的1.10倍、2.80倍和3.81倍.与非淹水条件相比,淹水条件下小叶章对氮沉降率的适应能力较强,氮沉降显著促进了小叶章的碳、氮代谢水平.     

三江平原沼泽湿地开垦及恢复对土壤硫酸盐还原菌数量分布的影响

对三江平原草甸沼泽土壤不同土地利用方式,小叶章（Calamagrostis angustifolia）草甸、旱田和退耕地的土壤硫酸盐还原菌（SRB）数量及土壤pH、氧化还原电位（Eh）进行测定分析。结果表明,3种土地利用方式土壤硫酸盐还原菌数量（QSRB）均为10—30cm深度土壤高于0～10cm深度,且相同深度水平下,QSRB旱田〉QSR退耕地〉QSRB小叶章草甸;草甸沼泽土土壤pH、Eh随着湿地开垦及恢复过程,均呈先升高,再降低的趋势,均与土壤硫酸盐还原菌数量存在线性关系;土壤硫酸盐还原菌数量表现出明显的季节变化,春季硫酸盐还原菌数量最低,而秋季达到最高。     

人类活动影响下淡水沼泽湿地温室气体排放变化

利用静态箱/气相色谱法,研究了三江平原淡水沼泽湿地及垦殖农业利用下CO₂、CH₄、N₂O排放变化。不同类型湿地生长季土壤呼吸速率以季节性积水的小叶章草甸最大,湿地垦殖后土壤呼吸速率明显增大。不同类型沼泽湿地CH₄排放在时空两个方面都有明显的变化,与土壤水分条件、植物群落类型和生长状况有密切关系。沼泽湿地及垦殖后农田土壤在植物生长季都为N₂O的源,常年积水沼泽湿地在植物生长季N₂O排放通量值较小,而土壤水分常年处于非饱和的草甸灌丛土壤N₂O排放相对较高,垦殖后农田土壤N₂O排放通量最大,沼泽湿地土壤N₂O排放通量与土壤温度呈正相关关系,而垦殖后农田土壤不显著。     

小叶章湿地土壤酶活性分布特征及其与活性有机碳表征指标的关系

选取三江平原小叶章（Calamagrostis angustifolia）沼泽湿地,研究了沼泽湿地土壤脲酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶活性及土壤活性有机碳表征指标（土壤微生物量碳MBC,微生物量氮MBN、溶解有机碳DOC）在近表土层（0～30cm）的分布特征,及其内在相关性,探讨酶活性与土壤活性有机碳库的关系。结果表明：表层土壤的酶活性和活性有机碳表征指标含量最高,随着土壤深度增加,土壤脲酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶活性及MBC、MBN、DOC均显著降低。经相关分析表明,土壤酶活性与土壤活性有机碳表征指标间呈极显著正相关关系,其中蔗糖酶与MBC、DOC相关系数最高,过氧化氢酶活性与MBN的相关系数最高。表明不同土壤酶对湿地土壤活性碳表征指标转化循环的贡献不同,土壤酶活性对土壤活性有机碳库有显著的影响,以蔗糖酶对活性有机碳库影响最为显著。     

不同土壤水分条件和气温对沙枣树出胶的影响

对沙枣树的出胶进行了不同土壤水环境条件下的比较。结果表明,湿润林带的出胶率低,但出胶量高,干旱林带则相反,是出胶率高而出胶量低。沙枣树的出胶应该是自身生理活性作用和受害反应的结果。同时还发现沙枣树的出胶率和出胶量都随气温的增加而明显增加。指出出胶率高是病虫害侵染所造成,而出胶量高则是生理活性强的表现。沙枣胶的生产应该在新疆炎热的南疆地区进行,加强林带的管理和复壮有利于提高沙枣树的产胶量。     

渭河(陕西段)河道自净需水量研究

建立了河段自净最小需水量计算模型。为了使研究区段内的水质达标,该区段内的自净需水量应该是从区段内所有河段最小需水量中取其最大量。应用该方法分达标排污和现状排污对渭河(陕西段)河道自净需水量做了计算。结果分析表明:渭河河道自净需水量随年径流流量变化不大,自净缺水严重,主要出现在非汛期,达标排污较于现状排污,自净需水量大幅度下降,自净缺水主要出现在1,2,12三个月。