鄱阳湖湿地枯丰水期转换对灰化薹草(Carex cinerascens Kükenth)枯落物分解及碳、氮、磷释放的影响

枯落物分解过程是湿地生态系统生源要素生物地球化学循环的关键环节.研究湿地枯落物分解过程是揭示湿地生态功能机理的关键.洪泛平原湿地枯水期的地下水位及丰水期的洪水淹没深度和持续时间都是湿地枯落物分解过程的重要调控因素.本研究采用分解袋法和原位观测模拟试验研究了鄱阳湖优势湿地植物薹草枯落物分解及碳、氮、磷释放对枯水期转化到丰水期的响应.利用鄱阳湖湿地洲滩的高程差选取4个水位梯度,在枯水期4个梯度分别是G-H(高地下水位带)、G-MH(中高地下水位带)、G-ML(中低地下水位带)和G-L(低地下水位带),而在丰水期这4个梯度又转变为G-H(深淹水带)、G-MH(中度深淹水带)、G-ML(中度浅淹水带)和G-L(浅淹水带).研究结果表明:无论在枯水期内还是在丰水期内,4个梯度带之间薹草枯落物干物质残留率及分解速率都具有极显著的差异性.在枯水期内,4个梯度分解速率的大小关系为:G-HG-MHG-MLG-L,在丰水期内,分解速率大小关系发生了反转,即为:G-LG-MLG-MHG-H.薹草枯落物碳、氮、磷相对归还指数表现出与干物质相似的差异性.本研究可为湿地生态系统生物地球化学循环过程对水文节律的响应研究提供数据和理论支撑,也为鄱阳湖基于水位调控下的生态系统管理提供新的认识和决策依据.     

鄱阳湖洲滩湿地植物演替对土壤微生物量的影响

湿地植物演替对土壤微生物量具有显著影响,但不同土壤理化环境下的植物演替对湿地土壤微生物量影响的具体差异还不清楚。以鄱阳湖土壤理化性质不同的4个碟形子湖(包括相对肥沃的东湖和白沙湖以及相对贫瘠的蚌湖和大湖池)为研究对象,运用空间代替时间的方法,在泥滩带、湿生植被带(苔草)和挺水植被带(南荻或芦苇)采集0～10 cm表层土壤,分析不同土壤理化性质条件下植物群落演替对土壤微生物量的影响。采用土壤微生物量碳(MBC)和微生物熵(qMB)指示土壤微生物量。蚌湖、大湖池、东湖和白沙湖洲滩湿地表层土壤MBC的平均值分别为1077.27、888.29、942.45和1162.46 mg/kg,土壤qMB的平均值分别为6.07%、6.17%、3.60%和3.79%。在泥滩—苔草—南荻植物演替洲滩,土壤MBC先增加后减少;但是在泥滩—苔草—芦苇植物演替洲滩,土壤MBC持续增加。植物演替没有显著改变土壤qMB。尽管植物的生长会增加所有洲滩湿地的土壤MBC,但增加的幅度在相对贫瘠的蚌湖和大湖池明显强于相对肥沃的东湖和白沙湖。蚌湖和大湖池的土壤qMB也显著高于东湖和白沙湖。在植被演替梯度上,洲滩湿地土壤MBC和...     

鄱阳湖湿地3种优势植物枯落物分解过程及碳氮同位素分异特征

植物枯落物分解是维持湿地生态系统能量流动、物质循环和养分平衡的关键生态过程。于2017年11月-2018年4月在鄱阳湖湿地开展野外原位分解实验。利用分解袋法对3种优势植物芦苇(Phragmites australis)、南荻(Triarrhena lutarioriparia)和薹草(Carex cinerascens)枯落物纤维素和木质素分解过程和δ¹³C、δ¹⁵N分异特征开展了模拟实验研究。结果表明: 芦苇、南荻和薹草枯落物的纤维素和木质素的分解速率、干物质残留率以及δ¹³C、δ¹⁵N差异性极显著,造成这种差异的主要原因是不同种类植物枯落初始化学特性的不同,尤其是C/N和木质素/N的不同。枯落物中纤维素和木质素的分解速率都表现芦苇最大,薹草次之,南荻最小。Olson负指数衰减模型能非常好地模拟和预测3种植物枯落物的分解过程。伴随分解过程,3种植物枯落物δ¹³C上下波动,总体上呈显著降低的趋势,而δ¹⁵N则都呈现波动性的略有升高趋势,这说明在枯落物分解过程的不同阶段内,受枯落物基质质量和微生物代谢活动的双重影响,¹³C与¹⁵N既有释放也有富集。δ¹³C与枯落物纤维素和木质素分解速率都有极显著的正相关关系。δ¹⁵N与分解速率相关性不显著,这说明除了氮元素的迁移转化外,还有其他因素影响δ¹⁵N的变化。本研究有助于加深枯落物分解过程中基质质量调控机制的认识,深化对鄱阳湖湿地生物地球化学循环过程的科学理解。     

土壤动物对鄱阳湖湿地冬季凋落物分解过程的影响

为了研究湿地土壤动物对凋落物分解速率以及对土壤养分归还的影响,于2017年11月份在鄱阳湖湿地收集苔草(Carex cinerascens)、南荻(Triarrhena lutarioriparia)和芦苇(Phragmites australis) 3种植物的凋落物,利用凋落物袋法开展原位的模拟实验研究中使用了网孔大小分别为4.5 mm(大)和0.1 mm(小)的分解袋来对比分析土壤动物的影响结果表明:不同物种之间凋落物分解速率有差异,苔草的分解速率显著大于南荻和芦苇,南荻与芦苇的分解速率差异不明显;凋落物的分解速率与凋落物总有机碳和总氮的积累量(NAI_TOC/NAI_TN)呈负相关,与残余凋落物质量呈负相关,与凋落物总磷含量呈正相关;凋落物总氮含量在不同物种凋落物中差异明显,表现为苔草>芦苇>南荻,并且与分解速率的大小关系相对应,因此高氮植物凋落物的分解速率较快;土壤动物能够提高分解速率,促进凋落物营养元素的释放,进而调节凋落物中C、N、P元素向土壤养分库的归还过程本研究将为湿地生态系统的营养元素循环研究提供科学数据.     

施氮和增温对鄱阳湖灰化薹草(Carex cinerascens Kukenth.)湿地秋草生长期氧化亚氮排放的影响

湿地是地球上十分重要的氮库,而且对大气氮沉降增加、气候变暖等全球变化响应非常敏感。目前关于湿地氧化亚氮(N₂O)的研究还存在较大的区域不均衡性,湿地N₂O排放对全球变化的响应也具有很大的不确定性。因此,本研究通过在鄱阳湖灰化薹草(Carex cinerascens Kukenth.)湿地开展N₂O通量原位监测及全球变化模拟实验,以揭示鄱阳湖灰化薹草湿地N₂O排放变化特征及其对施氮和增温的响应关系。结果表明,鄱阳湖灰化薹草湿地总体上是N₂O弱源,平均N₂O通量为(5.77±1.45) μg/(m²·h)。施氮对鄱阳湖灰化薹草湿地N₂O通量有显著影响,相对于不施氮,施氮可显著提升2.7倍的N₂O排放通量。增温及其与施氮的交互作用对N₂O通量的影响不显著。鄱阳湖灰化薹草湿地N₂O排放过程主要由湿地植物调节,而与空气温度、土壤温度、土壤水分等非生物因素无显著相关关系。研究结果有利于深入认识全球变化与湖泊湿地N₂O排放的互馈作用,并为评估全球变化背景下湖泊湿地N₂O收支平衡提供重要支撑;未来还需要加强多因子交互作用研究并开展长期连续监测,从而为阐明湿地氮循环对全球变化的响应机制和构建气候预测模型提供验证数据和理论依据。     

鄱阳湖碟形湖泊植物分解和水位变化对水体碳、氮浓度的叠加效应

以鄱阳湖典型碟形湖泊——白沙湖为监测对象,开展水体有机碳(TOC)、总氮(TN)、铵态氮(NH_4~+-N)和硝态氮(NO_3~--N)浓度的年内动态变化的定位观测,结合在白沙湖开展的灰化薹草(Carex cinerascens)分解模拟实验和稳定同位素示踪技术,对薹草分解过程和水体营养盐浓度变化进行时间匹配,分析水体中颗粒态有机物(POM)的来源,并探讨水位变化和薹草分解对水体营养盐浓度的交互作用.结果表明,水体TOC、TN和NH_4~+-N浓度在枯水季1—4月明显高于其他月份;薹草在0~60 d具有最高的分解速率,鄱阳湖碟形湖泊洲滩湿地薹草分解起始时间为当年12月前后;水体POM与薹草活体和分解残体的δ~(13)C差异不显著,而与苦草和藻类具有显著性差异,说明薹草分解残体是水体中POM的主要来源;薹草分解过程明显影响湖泊水体TN、NH_4~+-N和TOC浓度变化;水位变化对湖泊水体NO_3~--N浓度变化效应最明显.