湿地土壤和沉积物异化铁还原过程研究进展

异化铁还原是湿地土壤和沉积物中重要的生物地球化学过程,也是有机质矿化的主要途径之一。湿地干湿交替等过程会使土壤的氧化还原状态发生改变,影响铁元素及与其相关的元素的迁移和转化。总结了湿地土壤和沉积物中异化铁还原过程及其与碳、磷、硫等元素在生物地球化学循环关键过程中的相互作用,阐述了湿地土壤和沉积物中异化铁还原过程对微量金属元素迁移和转化的影响,分析了影响湿地土壤和沉积物异化铁还原过程的主要环境因子。未来相关研究应集中于湿地土壤和沉积物中异化铁还原微生物分析和纯化、不同有机质形式对异化铁还原过程的影响以及异化铁还原对土壤有机质矿化的贡献。     

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。     

腾格里沙漠东南缘人工固沙植被区表层土壤有机碳矿化对凋落物添加的响应

土壤有机碳矿化是调控土壤碳库时空格局、土壤碳收支平衡和植物养分供应的重要过程,植物残体和凋落物分解释放CO₂直接影响着土壤有机碳矿化。研究了不同类型凋落物对腾格里沙漠东南缘建植于1956年的人工固沙植被区土壤有机碳矿化过程及其对水分和温度的响应特征。结果表明：凋落物添加显著促进了有机碳矿化,添加柠条锦鸡儿（Caragana korshinskii）、油蒿（Artemisia ordosica）、小画眉草（Eragrostis minor）凋落物后,CO₂-C最大矿化速率分别增大了6.94、5.17、3.46倍,0~5 cm层土壤是5~10 cm层土壤的1.09、1.55、1.22倍;CO₂-C累积释放量分别增加了3.73、3.38、2.34倍,0~5 cm层土壤是5~10 cm层土壤的1.17、1.30、1.57倍。凋落物对有机碳矿化的促进作用与温度和水分密切相关,25℃时,CO₂-C平均释放速率、最大释放速率、累积碳释放量分别是10℃的2.21、3.60、2.21倍,而含水量10%时,CO₂-C平均释放速率、最大释放速率和累积碳释放量分别是含水量5%时的1.25、1.20、1.25倍。相关性分析表明,凋落物碳氮含量、碳氮比、木质素比氮和土壤有机碳以及全氮是影响有机碳矿化的主要因子。凋落添加土壤后潜在可矿化碳表现为柠条锦鸡儿>油蒿>小画眉草>对照。凋落物添加显著促进了有机碳矿化过程及碳周转,植被恢复过程中草本植物凋落物的输入更有利于土壤碳固存,凋落物对土壤碳库的调控作用受土壤理化性质和水热等环境因子的共同作用影响。     

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)。     

控制湿地甲烷产生的主要电子受体研究进展

综述了影响湿地甲烷产生的电子受体最新研究进展,结果表明:①电子受体对甲烷产生的控制作用主要表现在电子受体还原菌与甲烷产生菌间底物的竞争以及提高甲烷产生环境的氧化还原电位;②3种电子受体间竞争电子供体的能力为硝酸盐三价铁硫酸盐,而相应作用下氢的阈值则与之相反,电子受体间除竞争机制还有彼此间的相互联系;③温度、电子供体、氧化还原电位和pH值是湿地土壤中电子受体还原过程的主要环境影响因子.     

芦苇凋落物输入和淹水对湿地土壤有机碳矿化的影响

为探讨凋落物输入对湿地土壤有机碳矿化的影响,以衡水湖地区典型芦苇沼泽湿地土壤为研究对象,采用室内培养实验(20℃,28 d),研究了在芦苇凋落物6种输入水平(0.00、0.25、0.50、0.75、1.00、1.25mg/g)以及淹水和非淹水条件下的土壤有机碳矿化速率。结果表明:衡水湖湿地土壤有机碳矿化速率在芦苇凋落物不同输入水平间存在显著差异(P0.05)。培养28 d后,累积土壤有机碳矿化量与凋落物输入量存在显著正相关关系(r~2=0.89),在1.25mg/g凋落物输入水平下累积土壤有机碳矿化量比无凋落物输入处理增高35.1%。凋落物添加与淹水处理对土壤有机碳矿化的交互作用不显著,在淹水与非淹水条件下芦苇凋落物添加促进了湿地土壤有机碳矿化过程。     

湿地土壤反硝化作用及测定方法

反硝化作用是湿地生态系统实现脱氮功能的最主要过程,对湿地生态系统氮循环及生态环境可产生重要影响。不同类型湿地土壤反硝化速率存在明显差异,湿地土壤反硝化作用的环境影响因子较多且作用方式复杂。目前,针对湿地土壤反硝化作用的测定手段日益丰富,但由于方法本身的缺陷和测定对象的复杂性,一定程度地影响了测定结果的准确性,因此比较分析不同反硝化速率测定方法的优缺点,有利于更好地把握测定方法的适用性。文章比较了不同类型湿地土壤的反硝化速率,探讨了湿地土壤反硝化速率影响因子的作用途径和效应,并对~(1 5)N同位素技术、乙炔抑制法、N_2产生测定法和硝酸盐剩余法等常用测定方法进行比较和探讨,最后总结当前研究的不足并提出了今后应加强研究的方向。     

盐水入侵及有机碳输入对河口淡水沼泽CH_4、N_2O通量影响的短时效应

为了探究盐水入侵及外源有机碳输入对河口潮汐淡水沼泽湿地生态系统甲烷(CH_4)和氧化亚氮(N_2O)通量的影响,运用中型实验生态系模拟法,通过添加人造海水和醋酸盐,结合气相色谱测定,对闽江河口短叶茳芏(Cyperus malaccensis)潮汐淡水沼泽湿地生态系统CH_4和N_2O通量进行测定与分析。结果表明:1)盐分输入在短时内(24 h)显著抑制湿地CH_4排放通量(P0.05),有机碳输入显著促进CH_4排放通量(P0.05),盐水入侵耦合有机碳输入对CH_4排放无显著影响。2)盐分输入、有机碳输入及两者的耦合作用在短时内(24h)对湿地N_2O通量无显著影响。3)4种处理形式综合作用下,湿地CH_4排放通量与土壤电导率显著负相关(P0.05),N_2O通量与土壤pH表现为显著正相关(P0.05),与土壤Eh显著负相关(P0.05)。4)短时内各添加处理对CH_4和N_2O综合增温潜势无显著影响。     

黄河三角洲潮汐区和生态恢复区湿地土壤特征和重金属分布

以黄河三角洲国家级自然保护区内的潮汐区天然湿地和生态恢复区湿地为研究区,采集两区域内芦苇(Phragmites australis)盐沼、盐地碱蓬(Suaeda salsa)盐沼和裸地的上层土壤(0~30 cm深度),测定其含水率、p H、电导率、有机碳含量和微生物生物量碳、氮含量,并测定重金属Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的含量。结果表明,在生态恢复区,土壤p H显著低于潮汐区;芦苇盐沼和裸地土壤电导率低于潮汐区,其中,芦苇盐沼土壤电导率差异显著(n=18,p0.05);芦苇盐沼和盐地碱蓬盐沼土壤含水率和有机碳含量高于潮汐区,有机碳含量显著高于潮汐区(n=18,p0.05);生态恢复区土壤中的微生物生物量碳含量显著高于潮汐区(n=18,p0.05),而微生物量氮含量只在芦苇盐沼土壤中显著高于潮汐区。生态恢复区芦苇盐沼和裸地土壤中的重金属含量总体低于潮汐区,其中,芦苇盐沼土壤中Cd、Cr含量和裸地土壤中Cu含量显著低于潮汐区(n=18,p0.05);生态恢复区盐地碱蓬盐沼土壤中重金属含量总体高于潮汐区,其中Cr、Cu、Ni和Zn含量显著高于潮汐区(n=18,p0.05)。利用潜在生态风险指数法,评价土壤重金属污染情况,重金属Cd为研究区重金属污染风险的主要贡献因子,生态恢复区土壤生态风险指数低于潮汐区天然湿地土壤。相关性分析表明,在碱性高的土壤中,有机成分显著减少(n=18,p0.05),重金属含量下降;Cr、Cu、Ni、Pb和Zn含量之间显著相关(n=18,p0.01),说明这些重金属元素在黄河三角洲土壤中具有同源性,而Cd与Cu、Pb含量之间不相关,说明Cd与Cu、Pb具有不同的来源。     

盐度对滨海湿地土壤碳库组分及稳定性的影响

从土壤有机碳含量和活性组分出发,分析了湿地土壤碳库组分对盐度变化的响应特征。同时分析了土壤有机碳3种稳定机制,评述了土壤碳稳定性与盐分中主要离子的博弈。并在基于研究滨海湿地碳固定与稳定的基础上,提出了土壤碳稳定与营养元素循环的相互作用机制研究、土壤碳稳定与微生物及酶学机制的关系研究、借助稳定同位素技术多要素多过程耦合研究等科学问题展望。以期为了解未来中国海平面上升背景下湿地碳截获潜力的可能演变趋势及其应对策略,为发展和完善中国湿地土壤碳循环理论奠定科学基础。     

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。     

湿地生态系统碳通量研究进展

湿地碳循环在全球气候变化中起着重要作用,而湿地碳通量研究是湿地碳循环研究的关键问题。由于湿地独特的土壤、植被以及水文过程,使得湿地碳通量有别于其他类型的生态系统。湿地温室气体特别是CO2和CH2的释放水平具有明显的时空变化特征,其通量变化与许多外部因素相关,包括土壤状况、水文条件、植被类型、外源氮等。对近年来湿地生态系统碳汇功能变化以及影响碳通量相关因子的研究成果进行了系统的分析和综述。现有的研究表明,土壤状况对湿地碳通量影响较复杂,在一定范围内,表层土壤温度与气体排放密切相关,甚至呈正相关关系;土地利用／覆盖也影响湿地碳通量变化,导致湿地温室气体排放增加;水文条件特别是水位高度对湿地CO2和CH2排放的影响不同,高水位不利于CO2排出,CH2则与之相反;植被对湿地碳排放也起到正、负两方面作用,并且物种各异。还讨论了湿地碳通量研究进展的瓶颈问题,特别对植被演替较快的潮滩湿地碳通量研究做了展望。     

Land use effects on soil organic carbon, nitrogen and salinity in saline-alkaline wetland

Land-use and soil management affects soil organic carbon （SOC） pools, nitrogen, salinity and the depth distribution. The objective of this study was to estimate land-use effects on the distribution of SOC, labile fractions C, nitrogen （N） and salinity in saline-alkaline wetlands in the middle reaches of the Heihe River Basin. Three land-use types were selected： intact saline-alkaline meadow wetland, artificial shrubbery （planting Tamarix） and farmland （cultivated for 18 years） of soils previously under meadow wetland. SOC, easily oxidized carbon, microbial biomass carbon, total N, NO3--N and salinity concentrations were measured. The results show that SOC and labile fraction carbon contents decreased significantly with increasing soil depth in the three land-use wetlands. The labile fraction carbon contents in the topsoil （0-20cm） in cultivated soils were significantly higher than that in intact meadow wetland and artificial shrubbery soil. The aboveground biomass and soil permeability were the primary influencing factors on the contents of SOC and the labile carbon in the intact meadow wetland and artificial shrubbery soil, however, the farming practice was a factor in cultivated soil. Agricultural measures can effectively reduce the salinity contents; however, it caused a significant increase of NO 3--N concentrations which posed a threat to groundwater quality in the study area.     

Salinity effects on soil organic carbon and its labile fractions, and nematode communities in irrigated farmlands in an arid region, northwestern China

The effects of salinity on soil organic carbon(SOC) and its labile fractions including microbial biomass carbon(MBC) and easily oxidation organic carbon(EOC),basal soil respiration,and soil nematode community in the Fluvents,an oasis in an arid region of northwestern China were investigated.Five sites were selected which had a salinity gradient with different groundwater table from 1.0 m to 4.0 m.Soils were sampled at the 0–20 cm plough layer from 25 irrigated fields of five sites and electrical conductivity was measured in the saturation paste extracts(ECe).Soils were categorized into five salinity levels:(1) non-saline,(2) very slightly saline,(3) slightly saline,(4) moderately saline,and(5) strongly saline according to the values of ECe.The results show that SOC and total nitrogen concentration,cation exchange capacity(CEC),and the concentrations of labile organic fractions(MBC,EOC),and basal soil respiration decreased significantly with increasing ECe.The relationships between ECe and MBC,EOC and basal soil respiration were best described by power functions.Slight and moderate salinity had no significant impact on soil nematode abundance,but excessive salt accumulation led to a marked decline in soil nematode community diversity and abundance.Soil salinity changed soil nematode trophic groups and bacterivores were the most abundant trophic groups in salt-affected soils.Further study is necessary to identify the response of soil microbial processes and nematode community dynamics to soil salinity.     

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。     

察尔汗盐湖地区盐渍土微观结构及其力学与强度表现

为探明察尔汗盐湖区盐渍土的微观结构特征及其力学与强度表现,从盐湖区采集9组不同含盐量的盐渍土样品,对盐渍土进行电镜扫描、直接剪切试验和抗压强度试验,从微观结构上分析了盐渍土的力学与强度表现,提出了察尔汗盐湖区盐渍土颗粒骨架的连结形式。研究结果表明,不同含盐量的盐渍土微观结构形式不同,盐渍土颗粒骨架之间的连结有3种形式:1)点式接触、2)堆叠接触、3)盐晶体胶结;微观结构越密实,盐晶体胶结作用越强,盐渍土表现出越高力学与强度特性;盐晶体的胶结作用是影响盐溃土力学与强度特性的显著因素;无侧限抗压强度显著变化的含盐量拐点为45.74%。     

江苏沿海滩涂围垦耕地质量演变趋势分析

淤涨型沿海滩涂作为中国重要湿地和耕地后备资源,承担着生态保护、社会保障、经济发展等多重服务功能。选取江苏中部淤涨型滨海滩涂开展实证分析,分析围垦年限为0~40年滩涂垦区耕地质量因子空间差异,采用“时空代换”方法揭示滨海滩涂围垦后耕地质量的演变趋势,为沿海滩涂围垦区耕地资源可持续利用提供决策参考。结果表明：江苏中部沿海滩涂土壤总体呈现盐碱度高、养分贫瘠等特征且土壤理化性质变异程度高,土壤质地呈现显著南北和陆海梯度特征。滩涂垦区围垦初期地形、植被状态和围垦后滨海滩涂转变为耕地路径对耕地质量演变趋势均具有重要影响。沿海滩涂转为耕地路径由垦区自然条件、开发主体、开发规模等因素共同作用,江苏中部沿海滩涂转为耕地路径已从“盐生植被→养殖水体→耕地”转变为“盐生植被→耕地”,该转变缩短了滩涂转为耕地的周期,但同时也带来围垦滩涂撂荒闲置现象。围垦后沿海滩涂土壤逐步向耕地土壤转变,耕地质量因子演变趋势可分为四种：上升型,如土壤全磷、有效磷、粘粒含量;下降型,如土壤砂粒含量;下降—上升型,如有机质、全氮、碱解氮和CEC;上升—下降型,如土壤盐分和pH。围垦初期,滩涂土壤脱离海水环境,土壤有机质发生矿化过程呈现下降趋势,土壤盐分和pH受到蒸发和蒸腾作用急剧上升;围垦中期,受到人类耕作作物秸秆等有机物输入以及施肥的影响,土壤有机质、养分等呈现上升趋势,土壤盐分和pH呈现下降趋势;围垦后期,耕地质量因子受到耕作管理影响存在一定幅度的波动,由于沿海滩涂垦区耕地形成时间短,耕地质量对耕作管理等因素敏感度高。     

湿地土壤有机质和全氮含量分布特征对比研究——以向海与科尔沁自然保护区为例

研究了土壤有机质及全氮在霍林河中下游的科尔沁和向海两个自然保护区湿地表层土壤中的水平分布及其在土壤剖面中的垂直分布特征。结果表明，与科尔沁自然保护区相比，向海自然保护区的空间分异程度较高，其表层对有机质及全氮的持留作用较强，碳的固定速率比氮累积更慢一些；盐碱化程度较高，湿地植被净化效应较显著；pH值对有机质和全氮的影响也更为显著。