春季大潮日闽江河口沼泽土壤间隙水中的溶解性N_2O含量

于2010年4月大潮日(14~15日),连续24 h采样,测定闽江河口潮汐沼泽土壤间隙水中的N2O含量,同时测定了土壤间隙水中的营养盐含量和水温等。土壤间隙水中的N2O摩尔质量浓度日变化范围为14.65~16.42μmol/L,平均值为(15.25±0.09)μmol/L,且白天高、夜晚低,但差异不显著;在涨潮阶段,土壤间隙水中的N2O含量较高,表明潮汐水会增加土壤间隙水中的N2O含量;土壤间隙水中的N2O含量与土壤温度、电导率显著负相关(n=25,p0.05),与间隙水中的NH4+—N、NO3-—N含量显著正相关(n=25,p0.01)。春季大潮日闽江河口潮汐沼泽土壤间隙水中的溶解性N2O含量日变化受土壤温度、盐度、间隙水中的营养盐含量和潮汐的综合影响。     

台风“杜鹃”对闽江河口区沼泽土壤间隙水和潮水中营养盐含量的影响

2015年9月29日,台风"杜鹃"登陆福建省莆田地区,对闽江河口造成了较大影响。为了揭示该台风对闽江河口区沼泽土壤间隙水中氮、磷营养盐的影响,于9月27~28日(台风前)和10月1~4日(台风后)在闽江河口鳝鱼滩湿地,选取短叶茳芏(Cyperus malaccensis)沼泽和芦苇(Phragmites australis)沼泽,采集土壤间隙水和涨落潮潮水,测定其中的Cl-、SO2-4、溶解性无机氮和磷酸盐含量。研究结果表明,台风"杜鹃"使短叶茳芏沼泽和芦苇沼泽土壤间隙水中的Cl-和SO42-含量显著减小(p0.05),使土壤间隙水和潮水中的氨氮含量和磷酸盐含量都显著增大(p0.05),亚硝态氮含量极低并且变化不明显,使硝态氮含量都减小。观测期间,潮水中的Cl-和SO2-4含量显著减小(p0.05)。在土壤间隙水和潮水中的溶解性无机氮组成中,氨氮所占比例增大,硝态氮所占比例减小。     

闽江河口潮汐沼泽甲烷排放通量和土壤甲烷产生潜力的月动态

分别采用静态箱法和室内厌氧培养法,于2013年1~10月连续测定闽江河口互花米草(Spartina alterniflora)沼泽和短叶茳芏(Cyperus malaccensis)沼泽的甲烷排放通量和土壤甲烷产生潜力,同时测定相关环境因子。互花米草沼泽和短叶茳芏沼泽甲烷排放通量和土壤甲烷产生潜力具有明显的季节变化,它们的甲烷排放通量分别为7.50~30.68 mg/(m2·h)和1.08~10.49 mg/(m2·h),月平均值分别为15.90 mg/(m2·h)和5.38 mg/(m2·h),且两者差异显著(p0.05);土壤甲烷产生潜力分别为73.22~931.50 ng/(g·d)和5.62~181.60 ng/(g·d),月平均值分别为480.52 ng/(g·d)和65.94 ng/(g·d),互花米草沼泽土壤甲烷产生潜力显著高于短叶茳芏沼泽(p0.01)。互花米草沼泽0~25 cm深度土层的甲烷产生潜力显著高于短叶茳芏沼泽;互花米草沼泽表层的甲烷产生潜力较低,最高值出现在20~25 cm深度土层,短叶茳芏沼泽土壤甲烷产生潜力随着土壤深度的增加而逐渐降低。     

闽江河口短叶茳芏和互花米草沼泽土壤剖面间隙水营养盐含量比较

生物入侵的生态影响是入侵生态学的一个重要研究领域,但是,目前对于外来植物入侵造成的生态后果评价多集中在对于生态系统地上部分的影响,对于地下生态过程和生物地球化学过程的影响研究则相对较少.利用平衡式孔隙水采样器采集闽江河口鳝鱼滩土著种短叶茳芏(Cyperus malaccensis)沼泽和入侵种互花米草(Spartina alterniflora)沼泽高分辨率的原位土壤间隙水样,测定其营养盐含量.结果表明,短叶茳芏沼泽和互花米草沼泽土壤间隙水中营养盐含量都具有明显的季节变化,尤其是夏季与秋季的差异较大.短叶茳芏沼泽土壤间隙水中,PO43-—P含量随着剖面深度的增加而呈上升的趋势最为明显;溶解无机氮以NH4+—N为主,含量范围为35～200 μmol/L;NO2-—N和NO3—N含量总和在3～10μmol/L之间,其中NO3-—N含量占绝对优势.与短叶茳芏沼泽相比,互花米草沼泽间隙水中铵盐比例较高,氮磷比值较低.以上结果表明,互花米草入侵已对闽江河口鳝鱼滩土著种短叶茳芏沼泽土壤间隙水营养盐循环产生了一定的影响.     

闽江河口芦苇和短叶茳芏沼泽土壤磷分级特征比较

磷是湿地生态系统必需的和重要的限制性养分元素,对比不同湿地植物土壤磷元素分级特征,对进一步认识湿地磷循环具有重要意义。在闽江河口鳝鱼滩湿地,选取芦苇(Phragmites australis)和短叶茳芏(Cyperus malaccensis)沼泽土壤作为研究对象,测定其全磷、有机磷和无机磷含量,并根据Chang S和Jackson M L的无机磷分级方法,将无机磷分为铁吸附态磷、铝吸附态磷、钙吸附态磷和闭蓄态磷,对比分析两种植物沼泽土壤磷元素特征。结果表明,无机磷是两种植物沼泽土壤磷的主要形态,其含量分别占芦苇和短叶茳芏沼泽土壤全磷含量的68.79%和59.29%。两种植物沼泽0~10 cm深度土层全磷含量差异不显著,10~50 cm深度土层的全磷含量则表现为芦苇沼泽显著高于短叶茳芏沼泽(p0.05)。芦苇沼泽10~50 cm深度土壤无机磷含量显著高于短叶茳芏沼泽,这是造成两种植物沼泽土壤全磷含量差异的主要原因。无机磷分级进一步表明,芦苇沼泽土壤无机磷含量较高,由各形态无机磷(尤其是铁吸附态磷和闭蓄态磷)含量共同贡献。此外,不同形态磷含量与土壤p H、电导率、容重以及全氮和全碳含量显著相关(p0.05)。     

氮输入条件下闽江河口沼泽土壤的反硝化速率

以闽江河口沼泽高潮滩和中潮滩短叶茳芏(Cyperus malaccensis)沼泽土壤为研究对象,通过室内培养,采用乙炔抑制法,研究不同形态和含量5种处理的氮输入对高潮滩和中潮滩土壤反硝化作用的影响。结果表明,铵态氮输入对高潮滩和中潮滩土壤反硝化速率无显著影响,而混合形态氮输入在一定程度上促进了土壤(高潮滩和中潮滩)反硝化速率;高潮滩和中潮滩土壤反硝化对混合形态氮输入响应存在差异,混合氮低氮和高氮处理都较大程度促进了高潮滩土壤反硝化速率,其增加比例分别为378.14%和475.17%,而混合氮低氮处理对中潮滩土壤反硝化速率促进作用较小,增加比例为147.86%,混合氮高氮处理土壤反硝化速率增加比例高达1 349.32%;28 d培养期间,对照处理、铵态氮输入处理和中潮滩混合氮低氮处理下,随着培养时间的延长,土壤反硝化速率略有升高,而混合形态氮输入(除中潮滩混合氮低氮处理外)下降。     

互花米草入侵下闽江河口沼泽土壤中各形态氮含量和储量

在闽江河口鳝鱼滩湿地,短叶茳芏(Cyperus malaccensis)为生长在闽江河口的本土植物,以短叶茳芏沼泽为对照,研究了互花米草(Spartina alterniflora)入侵0~4 a、入侵4~8 a和入侵8~12 a的0~50 cm深度互花米草沼泽土壤中的各形态氮含量和密度,同时测定其环境影响因子。研究结果表明,在互花米草入侵后,互花米草沼泽0~20 cm土壤全氮和总有机氮含量与短叶茳芏沼泽相比有所增大,并随着互花米草入侵时间延长而增大。在互花米草入侵初期,互花米草沼泽30~50 cm深度土壤全氮和总有机氮含量比短叶茳芏沼泽小,入侵4 a后超过短叶茳芏沼泽;土壤铵态氮和硝态氮含量在0~50 cm深度持续增大。0~10 cm、10~20 cm和20~30 cm深度土壤全氮和总有机氮密度分别在互花米草入侵8 a、入侵4 a和入侵初期开始增大;30~40 cm和40~50 cm深度土壤全氮和总有机氮密度在互花米草入侵初期比短叶茳芏沼泽小,分别在入侵4 a和入侵8 a开始增大;0~50 cm深度土壤铵态氮和硝态氮密度都持续增大。土壤各形态氮含量和氮密度主要受含水量、盐度、容重和土壤粒径等环境因子影响。     

河口沼泽土壤醋酸发酵途径产生的甲烷及基质添加对甲烷产生的刺激作用

采集闽江口鳝鱼滩优势植物芦苇(Phragmites australis)、短叶茳芏(Cyperus malaccensis Lam.var.brevifolius Bocklr)和互花米草(Spartina alterniflora)沼泽的土壤样品,添加土壤醋酸发酵途径产甲烷的特殊抑制剂——磷酸盐缓冲液以及不同甲烷产生...     

水淹频率增加对闽江河口湿地土壤硝化作用的影响

研究河口湿地土壤硝化作用对水淹频率的响应,对于认识海平面上升背景下湿地土壤氮素循环具有重要意义。选取闽江河口湿地为研究区,通过测定区内6、7和8月高潮滩(偶尔水淹)和中潮滩(频繁水淹)表层土壤的硝化速率,并进一步通过原位培养实验,探讨水淹频率增加对土壤硝化作用的影响。结果表明:1)观测期内,偶尔水淹样地土壤硝化速率的平均值(8.02、2.82和4.28 nmol·g~(-1)·h~(-1))均小于频繁水淹样地土壤硝化速率的平均值(10.54、7.41和14.82 nmol·g~(-1)·h~(-1)),差异显著。2)原位培养实验表明,除了培养初期(30 d)外,水淹频率增加(从4.15%增加到37.11%)显著促进了土壤硝化作用,培养60 d和90 d后,硝化速率高出的比例分别为241%和121%。3)频繁水淹样地土壤pH、有机碳、全氮和全磷分别显著高于偶尔水淹样地的相应值。     

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。     

氮输入和互花米草入侵下闽江河口潮滩土壤甲烷氧化速率研究

通过室内培养实验,研究了自然状态(对照)、外源铵态氮(NH_4Cl)和硝态氮(KNO_3)的3种浓度输入(1 g/m~2、2 g/m~2和4 g/m~2氮)和互花米草入侵下,闽江河口短叶茳芏(Cyperus malaccensis)潮滩土壤甲烷氧化速率。结果表明,与自然状态下相比,总体上,氨态氮输入促进了短叶茳芏潮滩土壤甲烷氧化,且随着氮输入浓度的增加,其促进作用逐渐增大;而硝态氮输入却抑制了短叶茳芏潮滩土壤的甲烷氧化,输入的硝态氮浓度越高,甲烷氧化速率越小;氮输入对潮滩土壤甲烷氧化速率无显著影响。互花米草(Spartina alterniflora)潮滩土壤的甲烷氧化速率高于短叶茳芏潮滩,互花米草入侵使潮滩土壤的甲烷氧化速率增加了22.66%。低、高浓度氮输入与互花米草入侵共同作用促进了潮滩土壤甲烷氧化,而中浓度氮输入与互花米草入侵共同作用却抑制了潮滩土壤甲烷氧化。潮滩土壤甲烷氧化速率与输入氮的类型、浓度、培养时间和土壤类型等有关。     

闽江河口咸草湿地冬季甲烷和二氧化碳通量及影响因子分析

闽江河口是我国东南沿海典型的开放式感潮河口,咸草Cyperus malaccensis var.brevifolius为闽江河口区最大的鳝鱼滩沼泽湿地的主要土著种。采用静态暗箱-气相色谱法,测定了2008年冬季(11月、12月和次年1月)咸草湿地涨潮前、涨落潮过程中和落潮后3个阶段排向大气环境的甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)通量特征。结果表明,涨落潮过程中咸草湿地排向大气环境的甲烷通量小于涨潮前和落潮后,在时间上表现为冬季3个月甲烷排放通量持续下降;咸草湿地二氧化碳通量同样表现为涨落潮过程中小于涨潮前和落潮后,在时间上也呈递减趋势;氧化还原电位(Eh)以及pH值对咸草湿地甲烷和二氧化碳排放通量具有不同程度的影响。     

氮和枯落物添加对闽江河口湿地土壤CO_2释放的影响

土壤CO_2释放是土壤碳转化的关键过程。氮(N)添加及植物枯落物的分解对湿地土壤CO_2释放速率有显著影响,在全球大气CO_2浓度和气候变化中具有重要作用。本研究选取闽江河口湿地土壤为研究对象,通过24 d的短期培养实验,研究不同氮浓度和不同枯落物添加对闽江河口湿地土壤CO_2释放速率的影响。结果表明:(1)短叶茳芏(Cyperus malaccensis)和互花米草(Spartina alterniflora)两种植物枯落物添加处理显著促进了湿地土壤CO_2释放速率(P0.05),也显著增加了闽江河口湿地土壤溶解性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)和pH(P0.05)。两种枯落物添加处理下,培养初期(0～9 d)枯落物可溶性有机碳快速释放和pH升高可能是导致土壤CO_2释放峰值时间提前的主要因素。(2)枯落物添加后不同浓度氮输入对湿地土壤CO_2释放速率均具有显著影响(P0.001),但两种枯落物对土壤CO_2释放速率的影响并无显著差异(P0.05)。土壤微生物量碳(MBC)、土壤微生物量氮(MBN)的变化是影响不同枯落物在氮添加后培养前、后期土壤CO_2释放差异的重要原因。     

氮输入和互花米草入侵下闽江河口潮滩土壤甲烷氧化速率研究北大核心CSCD

通过室内培养实验,研究了自然状态(对照)、外源铵态氮(NH_4Cl)和硝态氮(KNO_3)的3种浓度输入(1 g/m^2、2 g/m^2和4 g/m^2氮)和互花米草入侵下,闽江河口短叶茳芏(Cyperus malaccensis)潮滩土壤甲烷氧化速率。结果表明,与自然状态下相比,总体上,氨态氮输入促进了短叶茳芏潮滩土壤甲烷氧化,且随着氮输入浓度的增加,其促进作用逐渐增大;而硝态氮输入却抑制了短叶茳芏潮滩土壤的甲烷氧化,输入的硝态氮浓度越高,甲烷氧化速率越小;氮输入对潮滩土壤甲烷氧化速率无显著影响。互花米草(Spartina alterniflora)潮滩土壤的甲烷氧化速率高于短叶茳芏潮滩,互花米草入侵使潮滩土壤的甲烷氧化速率增加了22.66%。低、高浓度氮输入与互花米草入侵共同作用促进了潮滩土壤甲烷氧化,而中浓度氮输入与互花米草入侵共同作用却抑制了潮滩土壤甲烷氧化。潮滩土壤甲烷氧化速率与输入氮的类型、浓度、培养时间和土壤类型等有关。     

盐度对感潮区淡水沼泽土壤甲烷产生潜力的影响

为了揭示海水入侵及伴随的盐度变化对感潮区淡水沼泽土壤甲烷产生潜力的影响,采集闽江河口感潮区短叶茳芏(Cyperus malaccensis)淡水沼泽土壤,运用室内泥浆厌氧培养法,通过添加人造海水,对10种盐度处理(0‰、0.5‰、2.5‰、5‰、7.5‰、10‰、15‰、20‰、25‰和30‰)下的沼泽土壤CH4产生潜力进行了连续3周的测定与分析。随着盐度的增加,感潮区短叶茳芏淡水沼泽土壤CH4产生潜力降低。与对照处理(盐度0‰)相比,0.5‰和2.5‰盐度处理下的3周CH4产生累积量无显著差异,但其他7个处理3周CH4产生累积量都显著低于对照处理(p0.05)。盐度大于5‰的海水添加,对土壤CH4产生潜力表现出显著的抑制效应,盐度低于5‰的海水添加则无显著影响。在土壤p H为3.8~6.12的情景下,土壤CH4产生潜力与土壤p H显著正相关(p0.05),与土壤电导率、硫酸盐含量和氯离子含量显著线性负相关(p0.001)。土壤盐度是影响感潮区短叶茳芏淡水沼泽土壤CH4产生潜力的重要环境因子。     

闽江河口湿地螃蟹对枯落物分解的影响

以闽江河口互花米草(Spartina alterniflora)湿地为研究区,在高潮滩与中潮滩设置有螃蟹影响与无螃蟹影响样地,采用分解袋法,从枯落物的分解速率、枯落物碳氮元素的变化方面,揭示螃蟹对闽江河口鳝鱼滩湿地中潮滩和高潮滩互花米草枯落物分解的影响。结果表明:1)高潮滩和中潮滩螃蟹组枯落物分解速率分别为0.004 7 d~(-1)和0.004 3 d~(-1),分解95%的干物质所需要的时间分别为1.09 a和1.11 a,高潮滩和中潮滩对照组(无螃蟹)枯落物分解速率分别为0.003 1 d~(-1)和0.003 3 d~(-1),分解95%的干物质的时间分别为1.58 a和1.43 a,螃蟹组分解速率略高于对照组(P0.05);2)在0~282 d,高潮滩和中潮滩螃蟹组的植物残体碳含量总体低于对照组,螃蟹组促进了枯落物碳的净释放;不同处理下枯落物氮含量虽呈波动变化,但NAI值均小于100%,氮元素发生了净释放。     

氮输入对闽江河口湿地土壤有机碳矿化的影响

以闽江河口湿地高潮滩和中潮滩短叶茳芏(Cyperus malaccensis L.)湿地土壤为研究对象,采用室内模拟实验,探讨不同形态及浓度氮(对照组—CK、氨态氮低氮组—N-1、氨态氮高氮组—N-2、硝态氮低氮组—X-1和硝态氮高氮组—X-2)输入对河口湿地(高、中潮滩)土壤有机碳矿化的影响。结果表明:1)随着培养时间的延长,在不同氮处理下的土壤有机碳矿化速率均表现为先增加后减少的趋势,总体上在培养的第4 d达到最大值,而后逐渐下降,15 d左右以后趋于稳定。2)氮输入对土壤有机碳矿化总体上起了一定的抑制作用,尤其在培养初期(第1 d和4 d),不同氮输入处理有机碳矿化速率均显著低于CK组(P0.05);培养15 d后,高潮滩各氮输入处理(N-1、N-2、X-1和X-2)土壤有机碳累积矿化量均显著低于CK,而中潮滩土壤累积矿化量表现为CKN-1N-2X-1X-2。3)不同氮浓度和形态的抑制程度有所不同,总体上随氮输入的增加,对有机碳矿化抑制作用增强,而同一浓度下,硝态氮的抑制作用较强于铵态氮。4)高潮滩土壤的有机碳矿化速率和碳的矿化累积量均显著高于中潮滩土壤(P0.05)。     

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)。