三江平原湿地沉积物有机碳与水分的关系

研究了三江平原开垦湿地和3类典型天然湿地(泥炭沼泽、腐殖质沼泽和沼泽化草甸)沉积物剖面有机碳和水分含量特征,分析了湿地沉积物有机碳和水分含量的关系.结果表明:4类湿地沉积物储碳层厚度,剖面有机碳和水分含量存在明显的差异.其同一类型湿地沉积物剖面有机碳与水分含量之间为极显著(p<0.01)相关关系.通过探讨湿地沉积物有机碳和水分的关系,阐明了湿地生态环境功能的演变趋势.研究结果进一步说明了加强湿地的保护和湿地恢复,可以缓解由大气CO₂浓度升高所引起的全球气候变化.     

三江平原湿地沉积有机碳密度和碳储量变异分析

论文研究了东北三江平原3类典型湿地共16个沉积物剖面有机碳的分布特征。结果表明,沼泽化草甸、腐殖质沼泽和泥炭沼泽的储碳层厚度分别为11～29、18～58和70～130cm;其有机碳含量(单个剖面平均)分别为29～75、124～348和187～389g/kg(干物质计);有机碳密度(单个剖面平均)分别为31～48、35～59和49～94kg/m³。3类湿地淀积层的有机碳含量和密度都很低且较稳定。由于有机碳含量的差异,不仅3类湿地之间而且同一类型湿地的不同剖面间有机碳密度的差异也十分明显。储碳层厚度及有机碳密度的空间变异性是导致湿地有机碳储量估算不确定性的主要原因。根据研究结果估算,沼泽化草甸、腐殖质沼泽和泥炭沼泽储碳层单位面积碳储量分别约为8×10³、18×10³和72×10³t/km²,其变异系数分别约为40%、49%和34%;“储碳层+1m淀积层”的单位面积碳储量分别约为17×10³、27×10³和83×10³t/km²,其变异系数分别约为16%、39%和27%。表明以“储碳层+1m淀积层”深度来估算碳储量能较合理地反映湿地沉积物有机碳的蓄积特征。结果还表明,以1m作为统计深度将在很大程度上低估湿地的碳储量。     

三江平原小叶章湿地土壤微生物活性特征研究

选取三江平原河滨湿地、沼泽湿地和草甸化湿地3种类型小叶章湿地0~20cm土壤,研究了不同类型湿地土壤总有机碳(TOC)、微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、基础呼吸(BR)、呼吸势(PR)、微生物熵(Cmic/Corg)和代谢熵(qCO2)变化规律.结果表明,不同类型小叶章湿地土壤总有机碳、微生物生物量碳和基础呼吸分别为46.60~75.44g.kg-1、1106.86~2319.42mg.kg-1和5.72~10.10mg.kg-.1h-1.河滨湿地和沼泽湿地土壤总有机碳、微生物生物量碳、微生物生物量氮、基础呼吸、呼吸势和微生物熵均显著高于草甸化湿地(p0.01),而河滨湿地和沼泽湿地代谢熵明显低于草甸化湿地(p0.05).各土壤微生物活性指标在河滨湿地和沼泽湿地间均无明显差异.因而,相对于河滨湿地和沼泽湿地,草甸化湿地土壤微生物活性处于较低水平,土壤总有机碳和水分含量低是限制草甸化湿地土壤微生物活性的重要因素.     

水热变化对三峡水库消落带紫色土有机碳矿化的影响

通过野外采样和室内模拟培养试验,研究水热变化对三峡水库消落带紫色土有机碳(SOC)矿化的影响.试验共设3个培养温度(10、20和30℃)和4个水分梯度[40%田间持水量(WHC)、70%WHC、100%WHC和淹水].在66 d培养期内,SOC累积矿化量表现为100%WHC处理下的最大,但与淹水之间差异不显著(P0.05).10℃和20℃时,100%WHC和淹水下的SOC累积矿化量与70%WHC无明显差异,但要显著高于40%WHC,而30℃时100%WHC和淹水下的累积矿化量则要显著高于70%WHC和40%WHC(P0.05),这表明相较于70%WHC的水分处理,高水分(100%WHC和淹水)对SOC矿化无抑制效应甚至在高温(30℃)下有促进作用.在相同水分条件下,消落带紫色土SOC累积矿化量均随培养温度升高而增加.另外,方差分析可知,温度和水分均能显著影响消落带紫色土SOC的累积矿化量,且二者有明显交互效应(P0.05).双库一级矿化动力学模型拟合结果表明,水分和温度通过影响消落带紫色土易分解有机碳含量和难分解有机碳的矿化速率,致使各处理之间SOC累积矿化量存在差异,其中高温条件下水分影响最为突出.随着温度的升高,低水分(40%WHC)下消落带紫色土SOC矿化的温度敏感性显著下降,而在土壤含水量≥70%WHC下则无明显变化.     

冻融交替处理下湿地土壤可溶性铁的动态变化研究

通过原位土柱模拟实验,对比研究了冻融交替下(-10℃冻结1d后5℃融化7d作为1个冻融周期,共5个周期,并以5℃恒温培养为对照)三江平原典型环形湿地土壤可溶性铁的动态变化.结果表明,冻融交替处理导致了环形湿地3种典型湿地土壤(毛苔草群落的腐殖质沼泽土、乌拉苔草群落的草甸沼泽土和小叶章群落的草甸白浆土)溶液中的pH和Eh在经过第1个冻融周期后大都先升高,而在后4个周期后再逐渐降低;在整个实验过程中冻融组的pH有84.4%低于对照,而Eh则有82.2%的高于对照;各土壤溶液中的可溶性铁都以Fe3+为主,而Fe3+的还原受到冻融交替处理的抑制,无论Fe2+、Fe3+或总铁(TFe)的含量大都低于对照,其中TFe从(1.25±0.16)mg·L-1减少到(0.62±0.08)mg·L-1;不同土类之间,腐殖质沼泽土的pH、Eh和可溶性铁含量变化趋势与草甸白浆土的变化趋势差异显著,处于过渡带的草甸沼泽土则在pH的变化趋势上更接近于草甸白浆土,而在Eh和可溶性铁含量的变化趋势上更接近于腐殖质沼泽土;各土类不同土层之间,冻融交替对湿地上层土壤的影响要小于深层土壤.     

闽江口围垦养殖对沉积物有机碳组分及其矿化的影响

研究滨海湿地围垦养殖后沉积物有机碳库的动态变化,对科学评估沿海滩涂湿地开发利用对碳库的影响具有重要意义.以闽江口鳝鱼滩湿地为研究区,采集不同围垦年限(3 a和15 a)养殖塘和短叶茳芏(Cyperus malaccensis)(养殖塘围垦前主要土著植被)湿地沉积物,测定其总有机碳(TOC)、有机碳组分(微生物生物量碳(MBC)、易氧化有机碳(EOC)、水溶性有机碳(WSOC))及有机碳矿化特征,并基于时空互代法,分析了围垦养殖对沉积物TOC、有机碳组分及矿化的影响.结果表明:围垦养殖3 a,沉积物TOC和WSOC含量总体上没有显著变化,但围垦15a,表层(0~10 cm)沉积物TOC和WSOC含量显著增加,其增加比例分别约为68.36%和68.01%;围垦养殖后,沉积物MBC没有显著变化,EOC含量则有所降低,围垦15 a后表层沉积物EOC含量约降低37.35%.围垦养殖后表层沉积物有机碳矿化速率和累积矿化量均高于短叶茳芏湿地,而亚表层(10~20 cm)沉积物矿化速率差异不显著,且表层累积矿化量高于亚表层.养殖塘沉积物TOC及有机碳组分受长期水淹和饵料添加等管理方式的影响,同时受黏粒、TN和TP等理化性质的间接影响,进一步影响沉积物矿化速率、累积矿化量和潜在矿化量(C0).上述结果预示着滨海湿地围垦养殖在一定程度上增加了沉积物有机碳的蓄积,同时也促进了有机碳矿化.     

湛江港湾表层沉积物的氧化还原特征及其影响因素

为详细了解湛江港湾海洋沉积物的氧化还原特征,于2009年5月调查了湛江港湾表层沉积物氧化还原电位的大小、分布特征及其影响因素.结果表明,湛江港湾表层沉积物总体上为还原环境,Eh在-63 ～ -268 mV之间变化,大部分在-230 mV左右;从湾内到湾外,表层沉积物的Eh区域分布不均一,同一断面近岸较低、中部较高.相关...     

三江平原不同退化阶段小叶章湿地土壤真菌群落结构组成变化

为了了解三江平原小叶章湿地真菌群落结构及多样性变化,探讨湿地水分下降对真菌群落结构的影响.本研究采用高通量测序技术,分析和比较了黑龙江省科学院自然与生态研究所三江平原野外试验研究站内3个不同退化阶段小叶章生态类型湿地真菌群落结构多样性,探讨真菌群落改变的原因.结果表明,从小叶章沼泽湿地(w0)→小叶章沼泽化草甸湿地(w1)→小叶章草甸湿地(w2)的变化,土壤Shannon-Wiener指数(H)呈现出逐步上升的规律,即:w0w1w2.序列比对结果显示,不同小叶章湿地土壤真菌分别属于子囊菌(Ascomycota)、担子菌(Basidiomycota)、壶菌(Chytridiomycota)、未知菌(Fungi_unclassified)、接合菌(Zygomycota)这5个真菌类群,优势菌门为未知菌门(75.12%)、子囊菌门(56.56%)、担子菌门(72.65%).而且Heatmap分析也显示沼泽化草甸湿地和草甸湿地的真菌群落结构和组成比较接近.真菌群落结构受到了土壤养分以及植物组成等影响,其中土壤养分解释贡献率达88.62%,植物组成解释贡献率达到9.85%.三江平原小叶章湿地不同退化阶段湿地真菌群落结构存在较大差异,土壤水分因子对真菌多样性影响较大.这为研究三江平原湿地退化后的真菌结构多样性及空间异质性提供了科学依据.     

湿地土壤有机碳及其活性组分分布特征影响因素研究

红碱淖湖泊湿地是西北半干旱荒漠区重要的生态屏障,随着湖泊面积的减少以及土壤退化程度的加剧,逐渐形成5种典型的景观类型(盐碱沼泽、沼泽化草甸、草地、草原化沙地、沙地)。基于野外实地调查,选取红碱淖湖泊湿地流域蟒盖兔和尔林兔2个典型子流域,研究湖泊退化后不同景观类型土壤有机碳及其活性组分的分布特征及其影响因素。结果表明,5种景观类型土壤有机碳(SOC)、土壤可溶性有机碳(DOC)、土壤易氧化态有机碳(EOC)含量均较低。土壤SOC和EOC在垂直剖面上分布特征一致,土壤EOC与土壤有机质动态变化密切相关,土壤砂砾含量高是研究区土壤有机碳含量较低的主要原因。     

三江平原典型沼泽湿地养分累积与沉积特征

研究了三江平原两类典型沼泽湿地(毛果苔草沼泽和芦苇沼泽)沉积物剖面有机碳、全氮、全磷和全硫的垂直分布规律,初步分析了三江平原湿地的沉积速率与沉积通量.结果表明,土壤有机碳、全氮、全磷和全硫在垂直方向上具有明显的分层和富聚现象,自上而下,有机碳的含量逐渐降低;全氮含量呈先增加后减少的分布趋势;毛果苔草沼泽全磷含量呈先减少后增加的"V"型分布,芦苇沼泽全磷含量逐渐降低;全硫的分布和有机碳的分布规律一致.相关性分析表明,全氮、全磷和全硫与有机碳之间呈极显著的正相关关系(P<0.01);有机碳与容重之间呈极显著的负相关关系(P<0.01).植被类型是影响沼泽湿地土壤有机碳、全氮、全磷和全硫的空间分布的主要因素之一.应用137Cs、210Pb测定沉积年代,并结合恒定放射性通量(CRS)模式推算年龄的结果表明,三江平原湿地平均沉积速率为0.33 cm·a-1,沉积通量为0.03～0.48 g·(cm2·a)-1,平均为0.29 g·(cm2·a)-1.     

湿地底质环境对污水水质净化的影响研究

以扎龙湿地底泥为介质,模拟表面流湿地系统,研究了不同底质及其环境要素Eh对表面流湿地净化效率及其稳定性的影响。通过对各个指标去除率均值,变异系数和方差的综合分析,表明在本实验设计的三种Eh梯度下,Eh=-200 mV有利于TN、NO3--N的去除,Eh=200 mV有利于NH4+-N、P和COD的去除;黏土对TN、NO3--N和P去除效果最好,粉砂土对NH4+-N、COD去除效果最好。此外,随着Eh的不同,底质因素的影响也发生相应的变化。即黏土的去除率受Eh变化影响小,亚砂土和粉砂土的去除效果受Eh变化影响大。实验结果客观反映了扎龙湿地不同底质地段的净化污水功能和底质氧化还原环境对污染物去除的影响,为表面流人工湿地净化功能影响因素(基质和Eh)的调控提供理论依据。     

Influence of flooding and vegetation on carbon, nitrogen, and phosphorus dynamics in the pore water of a Spartina alterniflora salt marsh

Four sites were selected in a salt marsh in the Bah′?a Blanca Estuary (Argentina): (1) low marsh (flooded by the tide twice daily) vegetated by S. alterniflora; (2) non-vegetated low marsh; (3) high marsh (flooded only in spring tides) vegetated by S. alterniflora; (4) non-vegetated high marsh. The pH and Eh were measured in sediments, while dissolved nutrients (ammonium, nitrate, nitrite and phosphate) and particulate organic matter (POM) were determined in pore water. pH (6.2–8.7) was only a ected by vegetation in low areas. Eh (from –300 to 250 mV) was lower at low sites than at high ones; in the latter, the values were higher in the non-vegetated sediments. The POM concentration was greater in the high marsh than in the low marsh, with no e ect of vegetation. Ammonium was the most abundant nitrogen nutrient species in pore water, except in the non-vegetated high marsh where nitrate concentration was higher. All nitrogen nutrients were a ected by both flooding and vegetation. Phosphate was always present in pore water at all sites throughout the year and its concentration varied within narrow limits, with no e ect of flooding and greater values always at non-vegetated sites. Our results showed that the variability of the pore water composition within the marsh is greater than the temporal variation, meaning that both tidal flooding and vegetation are important in the dynamics of nutrients and organic matter in the sediment pore water.     

珠海淇澳岛不同类型湿地生态化学因子的差异评价

为探讨外来植物是否导致生境的明显改变,定期测定了珠海淇澳岛外来植物互花米草（Spartina alterniflora）、无瓣海桑（Sonneratia apetala）与本地植物桐花树（Aegiceras corniculatum）、短叶茳芏（Cyperus malaccensis）湿地中的若干生态因子及植物叶片叶绿度,并检验其差异显著性。结果表明,叶片叶绿度互花米草（47.37）<桐花树（58.92）<无瓣海桑（65.35）。表土上部的pH,互花米草湿地（6.33）显著低于桐花树湿地（6.71）。覆盖水与表土下部的氧化还原电位（Eh）,互花米草湿地差异不显著,其它3种类型湿地则是覆盖水Eh显著低于表土下部;互花米草湿地表土上部Eh（39.16mV）显著高于桐花树湿地（24.04mV）。互花米草湿地覆盖水电导率（7.96ms/cm）显著高于短叶茳芏湿地（6.92ms/cm）、表土下部电导率（4.4ms/cm）显著高于无瓣海桑湿地（3.26ms/cm）。因此,作为外来入侵植物,互花米草的生长已显著改变了生境中的某些因子,如导致表土上部pH显著下降;覆盖水与表土下部之间Eh差异的消减,表土上部Eh显著高于本地种桐花树湿地;覆盖水电导率显著高于短叶茳芏湿地等,为此应严格控制互花米草,至于外来植物无瓣海桑的潜在生态影响则有待深入研究。     

滇西北纳帕海高原湿地区域退化草甸土壤有机碳含量特征

为了解气候变化和人类活动双重影响下纳帕海高原湿地区域有机碳含量特征,采用空间格网状抽样调查方法,对区域内退化系列下湿地草甸w（SOC）（SOC为土壤有机碳）特征进行研究.结果表明:① 随着草甸的退化及土壤深度的增加,土壤含水量呈下降趋势,土壤容重呈增加趋势;② 从无退化草甸到重度退化草甸,植被地上生物量从321.4 g/m2降至142.1 g/m2;③ 在地表至地下50 cm深度范围内,从无退化到重度退化草甸,w（SOC）分别为28.21、20.59、18.01、14.81 g/kg,湿地草甸退化导致w（SOC）下降了近50%,ρ（SOC）从40.92 kg/m3降至25.23 kg/m3;④ 狼毒草甸的w（SOC）、ρ（SOC）等均表现出相对较高的水平,仅次于无退化样地;⑤ w（SOC）与土壤含水量呈显著正相关（P < 0.05）、与土壤容重呈显著负相关（P < 0.01）.湿地草甸植被退化所形成的地上植被盖度及生物量的下降,以及土壤含水量的下降和土壤容重的增加,最终导致近50%左右的w（SOC）发生流失;此外,若从同类研究中季节性淹水的沼泽或沼泽化草甸转变为该研究中常年出露于水面的草甸景观后,在20 cm土壤深度内将导致45%以上的w（SOC）损失.      

模拟湿地水分变化对小叶章枯落物分解及氮动态的影响

2005年5月-2006年9月,利用三江平原典型碟形洼地的自然水分梯度作为水分变化研究的替代系统,结合分解袋法,模拟研究了湿地水分变化对典型草甸小叶章(TMC)和沼泽化草甸小叶章(MMC)枯落物分解及氮动态的可能影响.试验沿水分梯度设漂筏苔草群落(PF)、毛果苔草群落(MG)、乌拉苔草群落(WL)、沼泽化草甸小叶章群落(XII)、典型草甸小叶章群落(XI)和岛状林群落(DZL)6个分解小区.研究表明.水分条件对枯落物分解有重要影响,当未来降水格局变化导致小叶章湿地形成积水环境后,TMC和MMC枯落物的失重率分别将增加4.33%-16.76%和24.84%-53.97%.分解速率将增加10.51%-32.73%和77.85%-93.92%,95%分解时间将减少0.72-1.85 a和3.67-4.05 a;TMC和MMC枯落物的氮含量及氮积累指数的变化较为一致.但不同小区间的变化模式差异较大.二者枯落物的氮在DZL、XI、WL、MG和PF小区整体上均表现处出释放累积的交替变化特征.但仍以释放过程为主.在XII小区,氮在整个时期一直表现为释放.C/N分解过程中氮养分的调控作用更为重要;TMC和MMC枯落物的氮现存量分别为12.75 g·m-2和8.29 g·m-2.氮年归还量分别大于1.95 g·(m2·a)-1和2.25g·(m2·a)-1;温度对枯落物相对分解速率具有促进作用,水分条件对其具有抑制作用.当分解环境的养分状况不发生较大变化时,相对分解速率取决于枯落物基质质量,当养分状况发生较大改变时,相对分解速率取决于环境养分供给状况.     

三江平原河水中铁的形态研究

采集三江平原河流(主要河流和沼泽性河流)水体,利用切向超滤和玻璃纤维滤膜技术分离铁的形态,研究了三江平原河水中铁的含量、形态和潜在络合竞争能力,以揭示湿地开垦对铁形态和输出通量的影响.结果表明,含有丰富有机质的典型沼泽性河流中可溶铁和酸性不稳定铁平均含量高达1.16和0.81 mg.L-1,是主要河流铁的重要补给来源,主要输送络合态铁(占可溶铁70.9%)和离子态铁(占可溶铁9.3%).河流中可溶态铁均以低分子量铁为主要迁移形态,在主要河流中低分子量铁占可溶态铁的68.7%,含量为0.13 mg.L-1,在典型沼泽性河流中占可溶态铁的82.2%,含量为0.88 mg.L-1;典型性河流中Fe3+含量是主要河流的3.1倍,Fe2+含量相差不大.通过菲咯嗪的配位竞争实验发现,络合态和胶体态铁中也存在Fe(Ⅱ)的结合形态;在典型沼泽性河流中,络合态铁具有更高的潜在络合竞争能力,更容易形成稳定不易分解的络合态铁.因此,三江平原湿地开垦导致沼泽性河流铁输出的减少,稳定络合态铁输出的减少直接影响铁的迁移距离,对近海铁的输送产生巨大影响.     

九龙江口湿地表层沉积物氮的形态分布特征

利用连续提取法对九龙江口湿地表层沉积物中不同形态氮含量进行了测定,探究了滨海湿地表层沉积物中氮形态及其与沉积物理化性质的相关关系.结果表明:九龙江口滨海湿地沉积物中w(TN)达到12.67 mg/g,可转化态氮(EFN)质量分数〔w(EFN)〕占w(TN)的18.78%.有机硫化物结合态氮(OSFN)和碳酸盐结合态氮(CFN)是九龙江口滨海湿地沉积物EFN的主要形态,w(OSFN)和w(CFN)分别占w(EFN)的37.82%和36.97%.不同潮水位和植被类型沉积物中的w(TN)和w(EFN)呈现差异性,表现为高潮位＞中潮位＞低潮位,红树林＞其他植被类型(北部互花米草、红树与互花米草混交和南部互花米草)＞光滩.w(CFN),w(OSFN),w(EFN)和w(TN)存在显著相关关系,表明w(TN)和w(EFN)的增加主要来源于OSFN和CFN.w(OSFN),w(EFN)和w(TN)与w(OM)存在显著相关关系,表明河口滨海湿地有机质的累积、矿化,可增加沉积物中的w(OSFN),w(EFN)和w(TN),从而对滨海湿地氮生物地球化学过程产生重要影响.