植物根际及土壤有机碳含量和温度对湿地甲烷产生潜力的影响

在全球气候变化的大背景下,湿地甲烷的产生和排放的研究引起广泛关注。以闽江口3种沼泽湿地土壤为研究对象,通过室内厌氧培养实验测定了距植株不同距离的湿地表层土壤的甲烷产生潜力值,研究了不同土壤有机质含量和培养温度对甲烷产生潜力的影响。结果表明:①芦苇和互花米草湿地近根际土壤甲烷产生潜力显著高于远根际土壤,而且根系越发达,相关性越大;②经过相关性分析,土壤有机碳含量和培养温度与甲烷产生潜力呈显著正相关,而且温度越高影响越显著。     

不同电子受体及盐分输入对河口湿地土壤甲烷产生潜力的影响

对闽江河口芦苇(Phragmites australis)湿地土壤甲烷产生潜力及电子受体(硝酸盐,三价铁和硫酸盐)及盐分(氯化钠)输入对其的影响进行了厌氧培养实验及测定。结果表明,芦苇湿地土壤甲烷产生潜力范围是0.0202~0.0871 μg · g^-1 · d^-1,0~10 cm土壤甲烷产生潜力最大;电子受体及盐分的输入对土壤甲烷产生潜力具有抑制作用,3种电子受体对甲烷产生潜力抑制程度从大到小为硝酸盐>三价铁>硫酸盐,不同浓度硝酸盐与三价铁添加后甲烷产生潜力与对照土壤差异显著(P<0.05),而硫酸盐与盐分的添加抑制作用不显著,对于每一种电子受体及盐分其不同浓度处理对甲烷产生潜力的影响差异也不明显(P>0.05)。     

吉林敦化臌囊薹草泥炭沼泽土壤甲烷产生速率和氧化速率

以地处长白山区的吉林省敦化市大石头镇东明林场臌囊薹草(Carex schmidtii)泥炭沼泽为研究对象,于2019年7月15日,采集臌囊薹草草丘、丘下和丘间0～10 cm、10～20 cm和20～30 cm深度的土壤样品,采用室内培养法,培养土壤样品,在连续培养的24 d中,从培养土壤样品的培养瓶中抽取气体样品,测定土壤甲烷的产生速率和氧化速率。研究结果表明,在实验的第24天,臌囊薹草草丘0～30 cm深度土壤的甲烷产生速率最大,为(156.55±83.37)μg/(g·d),在实验的第6小时,土壤甲烷氧化速率最大,为(1.38±0.11)μg/(g·d),二者显著高于丘下和丘间土壤,丘下和丘间土壤甲烷产生速率和氧化速率无显著差异;在垂直方向上,在实验的第24天,草丘10～20 cm深度土壤甲烷产生速率最大;在实验的第16天,丘间10～20 cm深度土壤甲烷产生速率最大;在实验的第12天,丘下0～10 cm深度土壤甲烷产生速率最大;草丘对土壤甲烷的氧化作用在甲烷释放过程中占主导地位,可以有效减少甲烷的排放量,对沼泽碳输出具有重要的调控作用。     

氮输入对小叶章湿地土壤甲烷产生与氧化能力的影响

于2009年6月底,采集三江平原小叶章(Calamagrosis angustifolia)沼泽化湿地的白浆土样品,采用室内模拟试验,研究施不同氮肥和氮肥浓度变化对土壤CH4产生与氧化能力的影响.结果显示,对于表层(0～6 cm深度)土壤,施尿素能明显促进土壤CH4产生,而施硫酸铵则抑制土壤CH4产生,施尿素土壤的CH4产生率分别是未施氮肥和施硫酸铵土壤的4.71倍和10.92倍;对于12～22 cm深度的土壤,净氮输入量为2 ms/g的土壤的平均CH4氧化率大于净氮输入量为1 mg/g的土壤,而未施氮肥和净氮输入量为5 mg/g的土壤的平均CH4氧化率小于0,这表明适量施入硝酸铵能促进土壤氧化大气浓度CH4的能力,但当氮肥输入量增加到一定量后这种作用将消失;施硝酸铵、施硫酸铵、施尿素和施硝酸钾都能促进土壤氧化大气浓度CH4的能力,但施硝酸铵、施硫酸铵和施尿素土壤的平均CH4氧化率分别是施硝酸钾土壤的3.45倍、2.66倍和1.92倍.     

闽江口芦苇湿地土壤甲烷产生与氧化能力研究

用室内干土培养法对闽江口芦苇(Phragmites australis)湿地土壤甲烷产生与氧化能力进行了研究。结果表明:①在30℃培养条件下,培养5 d与培养12 d、19 d的湿地土壤甲烷产生率具有显著差异(n=8,p<0.05),而培养12 d与培养19 d的湿地土壤甲烷产生率差异不显著(n=8,p>0.05),随着培养时间的增加,湿地土壤甲烷产生率逐渐减小;②不同土层平均甲烷产生率范围为0.028 2~0.123 3μg/(g.d),0~5 cm土层的甲烷产生率最高,与其他土层的甲烷产生率具有显著差异(n=3,p<0.05),其他土层间的甲烷产生率差异不显著;③在30℃下培养19 d后,湿地土壤甲烷产生受到抑制,将培养温度升高至35℃,其甲烷产生率未发生明显变化,而随后葡萄糖的添加,明显地促进了湿地土壤甲烷的产生;④湿地土壤甲烷的产生能力与土壤pH、Eh和全氮显著相关(n=8,p<0.05),与盐度也存在相关关系,与有机碳含量的相关性不显著;⑤30℃培养条件下,0~10 cm土层甲烷氧化能力最强,且甲烷氧化能力与甲烷产生能力密切相关。     

闽江河口感潮湿地入侵种互花米草甲烷通量及影响因子

2007年利用静态箱-气相色谱仪法对闽江河口湿地外来入侵种互花米草斑块甲烷通量进行测定。结果表明,互花米草甲烷排放通量有明显的季节变化,涨潮前和落潮后甲烷通量平均值分别为13.12和12.94mg/(m²·h);涨落潮过程,互花米草斑块排放到潮水的甲烷通量(3.07mg/(m²·h)大于排放到大气的甲烷通量(2.35mg/(m²·h),差异不显著;涨落潮过程中排向大气和潮水的甲烷通量之和(5.42mg/(m²·h)与涨潮前、落潮后甲烷通量差异显著;互花米草排向大气甲烷总通量86.86g/(m²·a),排向潮水甲烷总通量7.84g/(m²·a)。     

黄河口潮滩湿地土壤甲烷产生潜力及其对有机物和氮输入响应的初步研究

2010年11月采集了黄河口潮滩湿地两种典型生态系统[碱蓬(Suaeda salsa)盐沼和光滩]表层土壤样品,进行了7d的室内厌氧培养,并测定分析CH4产生潜力及其对有机物和氮输入的响应。研究结果表明,在培养周期内,碱蓬盐沼和光滩表层土壤CH4的产生潜力都在培养的第7天后达到最大,平均值分别为0.0357μg/(g·d)和0.0013μg/(g·d),前者表层土壤的CH4产生潜力高于后者;有机物输入在一定程度上促进了CH4产生潜力,且其对碱蓬盐沼的CH4产生潜力较光滩具有更大的促进作用。尽管葡萄糖对于潮滩湿地CH4产生潜力的促进程度高于乙酸钠,但二者的差异性并不显著(p>0.05);氮输入对潮滩湿地土壤CH4产生潜力的影响与氮输入的形态和土壤理化性质等多种因素有关;NH4+的添加促进了碱蓬盐沼和光滩土壤CH4产生潜力的增加,尽管其对于碱蓬盐沼的促进程度要高于光滩,但二者的差异性并不显著(p>0.05);NO3-的添加对碱蓬盐沼土壤的CH4产生潜力表现为抑制作用,而对光滩土壤的CH4产生潜力表现为促进作用。在当前外源有机物和氮(NH4+—N为主)为黄河入海主要污染物的情况下,黄河口潮滩湿地土壤作为CH4源,在估算潮间带土壤温室气体排放清单时应给予特别关注。     

湿地甲烷产生的测定方法及主要控制因子研究综述

湿地甲烷排放是湿地甲烷产生、传输和氧化过程的综合作用的结果,其中,甲烷产生是甲烷排放的先决条件.本文对湿地甲烷产生的测定方法以及控制湿地甲烷产生的主要因子进行了综述.湿地甲烷产生的测定方法包括厌氧培养法和添加甲烷氧化抑制剂的方法,比较而言,运用厌氧培养法的研究成果较多,而且也较为成熟,对于培养土样的选择,鲜土与干土培养均有实例.许多因子控制着湿地甲烷的产生过程,包括温度、土壤水、pH值和底物等,其中,甲烷产生所需的底物因子最为重要。     

湿地甲烷产生的测定方法及主要控制因子研究综述

湿地甲烷排放是湿地甲烷产生、传输和氧化过程的综合作用的结果,其中,甲烷产生是甲烷排放的先决条件.本文对湿地甲烷产生的测定方法以及控制湿地甲烷产生的主要因子进行了综述.湿地甲烷产生的测定方法包括厌氧培养法和添加甲烷氧化抑制剂的方法,比较而言,运用厌氧培养法的研究成果较多,而且也较为成熟,对于培养土样的选择,鲜土与干土培养均有实例.许多因子控制着湿地甲烷的产生过程,包括温度、土壤水、pH值和底物等,其中,甲烷产生所需的底物因子最为重要.     

底物和电子受体对互花米草湿地沉积物甲烷产生潜力的影响

采用室内厌氧培养法研究闽江河口潮汐盐湿地甲烷产生不同底物(醋酸、甲醇和三甲胺)及电子受体(SO42-、NO3-和NH4+)对外来入侵种互花米草Spartinaalterniflora湿地表层沉积物甲烷产生潜力的影响,结果表明:盐湿地非竞争性甲烷产生底物中的甲醇对互花米草湿地表层沉积物甲烷产生潜力的促进作用最大,高于醋酸和三甲胺,且3种底物的添加均在培养5d后对沉积物甲烷产生潜力的促进作用最为明显;随着培养时间的增加,不同浓度的SO42-、NO3-、NH4+的添加对沉积物甲烷产生潜力的影响呈现出抑制作用或无抑制作用2种结果,添加电子受体的浓度越高,对沉积物甲烷产生潜力的抑制作用越显著。     

闽江口半咸水芦苇潮汐沼泽湿地甲烷动态

利用2008-2010 年3 年的测定数据研究了闽江口半咸水芦苇潮汐沼泽湿地的甲烷动态特征, 其中2008-2009 年连续2 年采用静态箱-气相色谱法测定了芦苇潮汐沼泽湿地在涨潮前、涨落潮过程和落潮后3 个阶段排向大气的甲烷通量;此外, 还添加甲烷氧化抑制剂原位测定了芦苇沼泽湿地的甲烷产生与氧化, 采用自行设计的悬管装置原位测定了芦苇植株介导的甲烷传输排放速率。芦苇沼泽湿地甲烷排放通量具有明显的季节变化, 高温季节同时也是甲烷排放的高峰期;涨潮前、涨落潮过程和落潮后3 个阶段甲烷排放通量分别是0.69~40.95、0.26~9.57 和0.74~22.10 mg m^-2 h^-1, 平均值分别为7.53, 2.19 和4.93 mg m^-2 h^-1;涨落潮过程排向大气的甲烷通量明显低于涨潮前和落潮后;夏季测定日甲烷产生和氧化均高于冬季测定日;冬夏两个测定日芦苇植株髓腔内甲烷浓度均表现出明显的夜高昼低及由底部向顶部迅速降低的特点;不同生长阶段的芦苇植株甲烷传输排放速率明显不同, 快速生长阶段的芦苇植株甲烷传输排放速率最高,年尺度上单株芦苇植株介导的甲烷传输排放速率平均值为33.67 μg culm^-1h^-1, 芦苇植株介导的甲烷传输排放量占芦苇沼泽湿地甲烷排放通量的2.3%~28.5%, 植株距地面0~20 cm部位对整株传输排放甲烷的贡献率在不同季节均维持在较高水平, 均值为43.4%。     

闽江河口藨草湿地CH4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.     

大、小潮日闽江口短叶茳芏+芦苇沼泽甲烷排放通量日变化特征

利用"静态箱-悬浮箱-气相色谱法",分别在小潮日(2010年4月4～5日和9月2～3日)和大潮日(2010年4月14～15日和9月9～10日),在闽江口鳝鱼滩湿地的中高潮滩过渡区短叶茳芏(Cyperus malaccensis)+芦苇(Phragmites australis)沼泽中,取样并测定了该沼泽24h的甲烷排放通量,并同步对潮水水位、温度等环境因子进行了观测。研究结果表明,不论大、小潮日,总体上,沼泽是甲烷排放源,白天的甲烷排放通量大于夜间;4月、9月的2个小潮日的甲烷排放通量分别为4.43mg/(m2·h)和8.13mg/(m2·h),2个大潮日的甲烷排放通量分别为1.39mg/(m2·h)和3.25mg/(m2·h),小潮日甲烷排放通量明显大于大潮日;大潮日,涨落潮阶段的沼泽水-气界面甲烷排放通量低于非涨落潮阶段;温度和潮水水位是控制甲烷排放通量日变化的重要环境因子。     

闽江河口区盐—淡水梯度下芦苇沼泽土壤有机碳特征

为了阐明盐—淡水梯度下河口潮汐沼泽土壤有机碳特征,对闽江河口盐—淡水梯度下芦苇(Phragmites australis)沼泽土壤有机碳含量、储量及其影响因子进行了测定与分析。结果表明,随着芦苇沼泽由淡水向半咸水沼泽演替,沼泽土壤粘粒和粉粒组成都在增加,土壤pH、容重和砂粒组成则在减小;尤溪洲湿地、蝙蝠洲湿地和鳝鱼滩湿地上分布的芦苇沼泽0～60cm土壤的有机碳含量分别为11.56～14.72g/kg、14.01～19.72g/kg和20.93～22.89g/kg,其平均值分别为12.47g/kg、16.62g/kg和21.97g/kg;3个采样点的0～60cm深度各层土壤有机碳储量范围分别为1408.71～1670.31t/km2、1328.44～1659.80t/km2和1319.93～1677.96t/km2,其平均值分别为1534.13t/km2、1548.12t/km2和1569.22t/km2;3块湿地芦苇沼泽0～60cm土壤的总有机碳储量分别为9204.79t/km2、9288.71t/km2和9415.35t/km2。在盐—淡水梯度下,芦苇沼泽土壤有机碳含量和储量都表现为随着盐度的增加而升高;盐—淡水梯度下沼泽土壤有机碳含量受到多个因子的调控。     

潮汐对闽江河口湿地土壤理化特征的影响分析

为阐明湿地土壤理化特征对潮汐的响应,对闽江河口外来入侵种互花米草斑块湿地和土著种短叶茳芏湿地土壤理化特征进行了测定和分析。结果表明:①互花米草斑块湿地和短叶茳芏湿地涨潮前和落潮后土壤理化特征差异不显著(p>0.05);②互花米草斑块湿地落潮后的土壤盐度、pH值和Eh与涨潮前的土壤以上指标的相关性高于与潮水以上指标的相关性(p<0.01),短叶茳芏湿地土壤Eh也表现出同样的规律,但盐度、pH值则与潮水相应指标的相关性更高(p<0.01);③互花米草斑块湿地和短叶茳芏湿地土壤盐度、pH值和Eh潮汐敏感性存在着不同的季节变化模式,在潮水盐度、pH值和Eh分别为0～3ms/cm、7.0～7.5和负值的情况下对潮汐的响应较为敏感。     

潮汐盐湿地甲烷产生及其对硫酸盐响应研究进展

综述了潮汐盐湿地甲烷产生及其对硫酸盐还原过程响应的最新研究进展。潮汐盐湿地甲烷产生除竞争性底物醋酸和二氧化碳/氢气外,甲胺、三甲胺、甲醇和甲硫氨酸等非竞争性底物同样十分重要;潮汐盐湿地甲烷产生潜力较低;硫酸盐对甲烷产生抑制作用明显;底物、硫酸盐浓度、温度与pH值均对硫酸盐抑制甲烷产生过程产生影响,此外,潮汐、盐分、菌种数量与活性也是影响甲烷产生过程主要因子。     

地下水位和土壤含水量对若尔盖木里苔草沼泽甲烷排放通量的影响

在若尔盖湿地国家级自然保护区典型的木里苔草（Carex muliensis）沼泽地中,选择地下水位不同的4个采样点,其植物生长季的平均地下水位分别为距离地表53.94 cm、31.35 cm、11.50 cm和4.74 cm。利用密闭式静态箱定期采集气体样品,并在实验室用Shimadzu GC212A气相色谱仪测定CH₄气体浓度,分析了CH₄排放通量与地下水位和土壤含水量之间的关系。研究结果表明,地下水位和土壤含水量对CH₄排放通量产生明显影响,6～9月观测日中,CH₄排放通量随着地下水位的升高而呈指数增加;10～40 cm土层的土壤含水量与CH₄排放通量呈现显著正相关（n=36,p<0.05）,而0～10 cm土壤含水量与生长季CH₄排放通量不相关（n=12,p>0.05）,逐步线性回归分析表明,20～30 cm土层的土壤含水量是影响CH₄排放通量的主要因素（n=12,p<0.01）。     

闽江口潮汐盐沼湿地土壤碳氮磷的空间变化

以闽江口区最大的鳝鱼滩潮汐盐沼湿地为研究对象,选择远、近潮沟区2个不同潮水水淹地段设置样线,采集3种优势植物芦苇(Phragmites australis)、咸草(Cyperus malac-censisvar.bervifolius)和藨草(Scirpus triqueter)下18个土壤剖面分层样品,分析土壤中DOC、TN和TP等含量和储量的空间分布规律及土壤物理特征对其的影响。结果表明:远、近潮沟区3种植物下土壤表层(0~10 cm)TN浓度范围为0.24~1.91g kg-1,TP为0.21~1.34 g kg-1,DOC为13.68~93.73 mg kg-1,无论是近潮沟区还是远潮沟区,芦苇和咸草下土壤DOC、TN和TP含量十分接近,且均大于藨草下土壤DOC、TN含量,藨草下土壤TN和TP含量和储量在近潮沟区均明显大于远潮沟区,而芦苇和咸草下土壤TN和TP含量在远、近潮沟区差距不大;土壤DOC、TN和TP含量与土壤粒径、容重和含水量呈显著相关,盐度对土壤中NH4+-N和NO3--N含量影响显著,与NH4+-N为正相关关系,与NO3--N为负相关关系。