湿地土壤动物及其与湿地恢复的关系

土壤动物是湿地生态系统物质循环和能量流动的关键环节,也是湿地生态系统演化的重要驱动因子,湿地土壤动物的动态变化可以作为湿地退化和恢复响应的重要生态指标。近年来基于湿地土壤动物群落生态学的单一研究颇多,对湿地土壤动物及其与环境因子关系的研究亦取得了长足进展,但关于湿地土壤动物和湿地退化与恢复的研究鲜有报道。本文论述了湿地土壤动物在湿地恢复过程的机制和优势,阐述了湿地土壤动物研究现状与进展,表明湿地土壤动物是湿地生态系统和湿地生物多样性的重要组成部分,已成为湿地恢复的重要指标。通过分析湿地土壤动物及其与湿地恢复的关系,认为湿地土壤动物的动态变化可以较好地反映退化和恢复过程中生态功能的变化,建议深入探索土壤动物对湿地退化和恢复的响应机制。关于土壤动物对湿地生态指示功能的研究,是恢复生态学和湿地重建领域未来需要研究解决的一个重要问题,是研究人为干扰过程以及湿地恢复过程中土壤动物变化规律的关键。今后要进一步融合土壤动物和整个湿地生态系统的研究为一体,把不同强度干扰下湿地土壤动物生态学及其与不同土地利用方式下土壤质量及湿地植被结合起来,从土壤动物群落特征变化角度阐明湿地生态系统对不同强度干扰的响应机制,为深入探索不同强度干扰下湿地生态系统的退化过程和机制,从而为退化湿地恢复与部分重建的生物学与生态学基础提供科学依据。     

湿地生态系统碳汇与碳源过程的控制因子和临界条件

湿地生态系统由于其自身的结构组分特征,已成为地球表层系统中最为重要的碳汇。但是近年来对于湿地系统的不合理开发利用、降水减少等原因使其碳＂汇＂功能减弱,湿地的碳蓄积能力下降且有转变为碳＂源＂的趋势。文章从湿地生态系统的水份、植物类型、土壤厚度、微生物（底物、pH、温度、氧化还原条件）等方面总结了影响湿地碳汇/源过程的控制因子和临界交替条件。湿地水位的高低决定湿地的氧气环境,与甲烷产生量成正相关,但却与二氧化碳产生量有一定的负相关关系。湿地植物通过通气组织与根系分泌物等影响湿地碳的吸收与排放通量,湿地植株的高度、覆盖率等也是影响湿地作为碳汇与碳源的重要因素。不同深度土层由于其产甲烷菌、甲烷氧化菌等微生物活性不同导致各个土层碳吸收、排放通量的差异,通常浅层土壤中的CO2、CH4的产生率高于深层土壤。微生物的活跃程度直接影响到湿地碳的吸收与排放,影响活跃程度的因素包括湿地底物、pH、温度与氧化还原条件等。湿地底物浓度的增加会在一定程度上提高甲烷的产生率,中性或者是弱碱性环境是产甲烷菌的最适宜条件,在一定范围内温度越高,甲烷产生量越大,而温度对于二氧化碳的影响则是通过改变光合作用来实现。氧化还原电位与甲烷产生量成负相关关系,-150 mV是产甲烷菌产生甲烷的最高电位。总体上,由于湿地生态系统的复杂性和碳吸收与排放过程的复杂,以上这些因子相互作用,且在一定条件下会相互转化。最后针对如何充分发挥湿地生态系统的碳＂汇＂功能,控制湿地向碳＂源＂转化的条件措施方面进行了讨论,包括间歇灌溉、种植多年生草本植物或木本植物等来增强湿地的固碳能力。     

潮间带湿地碳循环及其环境控制机制研究进展

有高等植被覆盖的潮间带湿地（红树林沼泽、盐沼）植被生产力高,有机碳分解速率低,CH4排放较弱,碳沉积速度快,是单位面积碳封存速率最高的生态系统之一。作为全球“蓝色碳汇”的主要贡献者,潮间带湿地在减缓含碳温室气体排放,降低全球温室效应方面具有重要潜力。潮间带湿地大多地处经济发达和人口密集的河口海岸地区,近年来其碳汇功能受到了越来越多人为干扰的威胁,正在发生着的气候变化则更增加了这种碳汇功能的不确定性。在全球变化背景下,对潮间带湿地碳循环及其环境控制机制的深入了解可以帮助更好地管理这种具有重要碳减排潜力的生态系统。文章综述国内外的相关研究,分析了潮间带湿地碳循环的基本过程和环境影响因素,探讨了多种人为干扰和气候变化要素对潮间带湿地碳循环的影响。潮间带湿地碳循环的基本过程主要包括垂直方向土壤（水）-大气界面和植被-大气界面CO2、CH4交换和沉积过程驱动的碳封存,以及水平方向与近海的碳交换。潮间带湿地的碳循环主要受潮汐/流、光合有效辐射、温度、盐度、水位、植物群落特征等非生物和生物因素的影响。围垦、富营养化、放牧很可能削弱潮间带湿地的碳汇功能,而外来植物入侵却可能在一定程度上增加其碳汇潜能。海平面上升、气温升高会增加潮间带湿地碳汇功能的脆弱性,CO2浓度升高的作用依赖于优势植物群落的光合作用途径,而多种并存气候变化要素的作用则更为复杂。全球范围内大量潮间带湿地已经遭受破坏甚至丧失,水文调控是对受损潮间带湿地碳汇功能进行修复和重建的有效措施。未来的研究需要更好的理解多种并存气候变化要素,及人为干扰和气候变化同时存在对潮间带湿地碳循环的交互效应,利用过程模型预测不同人为干扰和气候变化情境下潮间带湿地碳收支变化规律,并完善受损潮间带湿地碳汇功能修复的基础理论和实施方法。     

中国草地生态系统碳储量及碳过程研究进展

草地为陆地生态系统的主体,是陆地上最主要的碳储库和碳吸收汇之一。近年来,随着“草原承包责任制”、“退耕还林还草”和“封育禁牧”等重大生态工程项目的实施及草地生态系统的恢复和草地生产力的提升,草地生态系统碳储量、固持潜力、土壤碳循环机制及稳定性机制越来越受到学术界的关切。文章全面综述了近年来我国草地生态系统碳储量及其碳过程的研究工作,总结了不同研究中,我国不同草地类型碳库的特征及其储量、分析了草地生态系统碳过程等,评述了土壤碳过程相关科学问题的研究进展,指出了当前草地生态系统土壤碳储量及碳过程的研究进展、存在的问题,分析了未来草地生态系统土壤碳研究的重点研究方向和发展趋势。研究表明：草地生态系统在调节碳循环和减缓全球气候变化中起着重要作用。但是,由于草地类型的多样性、结构的复杂性以及草地对干扰和变化环境响应的时空动态变化,至今对草地生态系统碳储量和变率的科学估算,以及草地生态系统土壤关键碳过程及其稳定性维持机制的认识还十分有限,随着高分辨率的MODIS、TM数据、数学模型及不同草地类型实测点的建立,以及通过枯落物碳库将植物碳库与土壤碳库的有机连接,草地生态系统的土壤碳储量及固持潜力取得了重要进展;土壤有机碳来源、组成,有机碳化学结构以及环境因子是影响土壤有机碳稳定性的重要因素,而固体赫兹共振、碳同位素示踪等对破解有机碳稳定性提供了重要手段。未来,还将进一步厘清草地生态系统土壤固碳的驱动机制,构建草地生态系统土壤固碳量化方法体系等。     

土地利用对湿地土壤活性有机碳的影响研究进展

湿地生态系统土壤碳库的周转及碳源/汇过程对全球气候变化起着极其重要的作用,而土壤碳库中的活性碳组分对环境因子变化响应最为敏感,湿地土壤活性有机碳在湿地土壤碳、氮、磷等养分元素的生物地球化学循环方面起着十分重要的作用。不同的土地利用方式对湿地土壤活性有机碳组分的特征分布影响显著,综述了土壤活性有机碳内涵、组分及土地利用方式变化对湿地土壤活性有机碳多种组分的影响研究进展,展望不同土地利用方式下湿地土壤活性碳库的未来研究方向,并提出今后应加强不同土地利用方式下湿地生态系统土壤活性碳库与土壤微生物及土壤酶活性的关系研究,以期为评估湿地生态系统碳源/汇功能提供理论基础。     

辽河口湿地土壤有机碳组分特征及其影响因素

湿地生态系统碳汇潜力巨大,但不同的气候条件及植被类型,导致湿地土壤有机碳库组分有较大的差异,进而导致不同类型的湿地土壤有机碳受土壤理化性质的影响也有差异。深入了解土壤有机碳组分特征对滨海湿地生态系统开发及保护具有重要意义。以辽河口湿地为对象,选取5种土地覆盖类型(翅碱蓬群落、芦苇群落、光滩裸地、油井区和农耕区),分析不同土地覆盖类型下土壤有机碳组分及土壤基本理化性质,对所得数据进行相关性和差异性分析,以期探明辽河口湿地土壤有机碳组分特征,并确定土壤理化性质对辽河口湿地有机碳储量的影响。结果表明：辽河口湿地在不同土地利用类型下土壤总有机碳(Soil organic carbon,SOC)含量差异显著,其中芦苇群落碳储量最丰富,达(52.6±3.80) g·kg^-1,光滩裸地碳储量最少,为(28.2±7.05) g·kg^-1;在植物覆盖下土壤有充沛的碳输入而有利于土壤有机碳的固定,这一现象随土层深度的加深而减弱。轻组分有机碳(Light fraction organic carbon,LFOC)、重组分有机碳(Heavy fraction org...     

湿地生态系统硅生物地球化学循环研究进展

硅在地壳中的丰度仅次于氧,是地球表面大多数土壤和岩石的一种基本成分,也是水生植物（特别是硅藻类）以及多种作物生长所必需的营养元素,还是控制陆地、海洋、沿海和内陆水生态系统机能的重要营养元素。目前关于全球硅的生物地球化学循环的研究多集中在陆地和海洋两大生态系统,而湿地生态系统中硅的循环过程、储存量尚不清楚。虽然在河口湿地开展一些关于硅的相关研究,但是硅在湿地的循环机制研究不够全面,尤其相比碳、氮、磷等元素,硅素研究甚少。而且,国内关于硅的相关研究更为匮乏。本文在总结国内外关于湿地生态系统硅素研究的基础上,综述硅在湿地生态系统的存在形态与分布特征,阐述硅在湿地生态系统中的基本循环过程,列举影响硅在湿地生态系统中循环的主要因素,如：湿地类型、水淹时间、季节变化、人类干扰等;提出在今后研究工作中应进一步探索硅在湿地生态系统中迁移、转化的机制,加深研究人类活动对湿地生态系统硅循环的影响,特别是应该加强研究河口潮汐湿地和沿海湿地生态系统硅的生物地球化学循环过程和储存量,有助于明确湿地生态系统对于硅的截留量;并弄清湿地中碳与硅含量之间的关系,从水文学角度分析湿地中排水、蒸发、洪期及滞留时间等因素对硅循环的影响,从而试图建立湿地硅循环模型,有助于预测湿地生态系统硅循环对沿海地区赤潮等富营养化现象和全球气候变化的影响。     

湿地生态系统CO2净交换、水汽通量及二者关系浅析

湿地生态系统碳循环是陆地碳循环研究中的重要组成部分,对于全球变化具有重要意义。水汽通量是影响湿地生态系统碳循环最重要、最基本的生态因子之一,与湿地生态系统CO2净交换密切相关。本文在总结湿地生态系统CO2净交换与水汽通量变化基本规律及其主要影响因子的基础上,从宏观和微观2个方面分析二者之间的内在关系。从宏观上看,湿地生态系统本身的特点决定了CO2净交换与水汽通量之间必然是相互影响、相互制约的;就微观而言,叶片尺度上的气孔行为是水分蒸腾和净碳通量这两个生理生态过程相互联系的纽带。最后,对湿地生态系统CO2净交换与水汽通量关系的研究方向提出展望。     

土地利用/覆被变化对土地生态系统有机碳库的影响——以吉林省通榆县为例

土地利用/覆被变化对陆地碳循环影响显著.文章基于实地采集的土壤、植物样品的测试数据和1989、2004两年8月陆地卫星TM遥感影像数据,采用生态系统类型法分析吉林省通榆县1989-2004年耕地、林地、草地、盐碱地、沙地等11 种地类之间土地利用变化对土地生态系统有机碳库的影响.计算结果表明1989-2004年通榆县土地生态系统有机碳库共损失了3.18 TgC(1Tg=106t),年均损失约为0.265 Tgc.其中,湿地、草地有机碳库分别损失5.54 TgC和3.71 TgC,盐碱地面积的增加导致有机碳库损失4.75 TgC.林地面积增加和沙地面积减少分别使有机碳库增加了4.58 TgC和3.75 TgC.研究区总体上为一个碳失汇,草地退化、湿地萎缩、土地沙化和盐碱化造成了有机碳库的碳损失,而植树造林、草地植被的恢复和重建等活动则可以显著增加土壤有机碳储量.该研究对于评估自然环境与人为活动影响下,特别是大规模土地整治与生态修复对土壤有机碳的增汇潜力和固碳效应的影响具有重要的理论意义和应用价值.     

基于DNDC模型评估水位变化对滨海湿地净生态系统CO2交换的影响

水位是影响滨海湿地生态系统蓝碳功能的重要因素。气候变化引起的海平面上升以及极端气候事件的频发,可能加快水位的变化,从而改变生态系统碳交换的过程。然而,滨海湿地碳汇功能响应水位变化的机制尚不清楚。为了评估水位对滨海湿地净生态系统CO₂交换(NEE)特征的影响,以及验证DNDC(denitrification-decomposition)模型对模拟预测滨海湿地生态系统碳交换的适用性,该研究设计了野外水位控制试验(自然水位,地下20 cm水位、地表10 cm水位),并利用DNDC模型模拟和预测水位变化对滨海湿地NEE的影响。结果表明:(1)不同水位处理之间NEE差异显著,地表10 cm水位处理促进CO₂吸收,地下20 cm水位则抑制CO₂吸收;(2)经过校准和验证的DNDC模型可以准确模拟水位变化对黄河三角洲湿地NEE的影响,NEE模拟值的日动态与田间观测结果显著相关(R²>0.6);(3)通过改变气候、土壤和田间管理等输入参数对DNDC模型进行灵敏度检验,生态系统碳交换过程对日均温、降雨和水位改变的响应最为显著,其中,水位对NEE的影响主要作用于土壤呼吸(Rs)。未来气候情境下,不同水位变化下的生态系统碳交换过程随年份增长呈现不同的规律,因此未来的模拟研究应关注DNDC中水文模块和植被演替过程的完善。该研究可为预测水文变化情境下滨海湿地碳汇功能的未来发展以及政策制定提供参考。     

湿地碳汇功能探讨:以泥炭地和芦苇湿地为例

大量研究表明湿地是地球表层系统中的重要碳汇,对于吸收大气中的温室气体,减缓全球气候变暖有重要作用.由于近几十年来全球气候变暖和人类活动的影响,湿地碳汇功能不断减弱.文章以泥炭地和芦苇Phragmites australis湿地为例来分析湿地的碳汇功能发现:农业排水、土地利用方式的改变、大气中CO2体积分数升高、全球气候变化等人为和自然因素影响了泥炭地的碳汇功能,泥炭地的碳蓄积能力下降,逐渐由"碳汇"转变为"碳源";尽管芦苇湿地是CH4的重要来源,但其对CO2具有较强的碳汇作用,综合来看芦苇湿地的仍是温室气体的净汇;人工芦苇湿地污水净化系统的温室气体排放量高于天然芦苇湿地.分析表明,研究泥炭地和芦苇湿地在全球气候变化下的响应及反馈机制,确定合理的湿地开发模式将是未来湿地碳汇研究的主要方向.     

锡林河河漫滩湿地植物群落特征及物种多样性分析

内蒙古高原草原区湿地具有不同于典型湿地的特征,同时还兼具草原的一些特征,在保持生物多样性和珍惜物种资源方面具有不可替代的重要作用.通过样方调查,以重要值为数量特征,采用指示种分析法和多样性指数测定,对内蒙古高原典型内陆河流——锡林河中游河漫滩湿地植被群落特征及物种多样性进行了系统分析和研究.结果表明:(1)锡林河中游河漫滩湿地植被依微地形由高河漫滩向低河漫滩可分为芦苇+羊草,黄花苜蓿+无茫雀麦,灰脉苔草+早熟禾,水甜茅群落,小糠草+蒙古扁穗草等5个群落,以禾本科、菊科、豆科三大草本为主,建群种有别于典型湿地和典型草原群落.(2)植物水分生态类型以湿生、中生为主且无水生类型,具有典型湿地和草原的双重特征;(3)湿地植物群落物种多样性、均匀性和丰富度表现出相似的变化趋势,多样性和丰富度较草甸草原低但高于典型草原;(4)锡林河河漫滩湿地植物群落是典型河流湿地和典型草原之间的过渡类型.表6,参28.     

湿地功能变化与生态系统管理--以洞庭湖区双退垸为例

以调控湿地生态功能为途径,在分析双退垸次生湿地功能动态变化、现阶段功能特点及管理现状基础上,提出了洞庭湖区双退垸湿地生态系统可持续管理方案,并针对现阶段存在的管理问题提出具体对策.     

中国农田生态系统土壤碳库的饱和水平及其固碳潜力

在利用反硝化-分解(DNDC)模型估算中国分县农田土壤碳库及其变化量的基础上,分析中国分省农田土壤碳库的饱和水平,估算各省市自治区农田土壤的固碳潜力,比较旱田与水田固碳能力的差异。结果表明:笔者所得到的中国农田土壤碳库的饱和水平可代表在1990年的土地利用方式、耕作措施、施肥水平和气候条件不变的情况下农田土壤经过耕种后所能达到的碳含量的平衡值,为农田选择土地利用方式、耕作栽培措施和施肥方式以固定更多的碳素提供依据。在分布上,中国农田土壤碳库的饱和水平以华北地区较低,以华北地区为中心向外呈辐射状递增。在1990年的土地利用方式、耕作措施、施肥水平和气候条件不变的情况下,中国农田土壤的固碳潜力为-0.969 Pg。从单位面积的固碳潜力看,以西藏自治区最高,黑龙江省最低;从分布看,从南向北有逐渐递减的趋势。中国水田比旱田有更大的固碳能力。     

耕地土壤碳固存的措施与潜力

土壤CO2排放与土壤退化、土壤有机质(SOC)含量减少和土壤质量下降密切相关。耕地具有较大的碳固存潜力。通过采用最佳管理措施(BMPs)和进行土壤修复来提高土壤质量，能增加SOC含量和提高土壤生产力，并能部分起到减缓温室效应的作用。文章从土壤固碳的机制入手，系统总结了在耕作土壤碳固存方面的研究。从土壤侵蚀控制、退化土壤修复、保护性耕作、残落物管理，改善农作物制度等方面，论述了耕地的固碳潜力，并提出了一系列实现碳固存的措施。最后估算出耕地土壤总的固碳潜力为0．73～0．87Pg/a。研究表明,在替代性能源开发之前，耕地碳固存是一项切实可行的措施。     

Estimation of soil carbon saturation and carbon sequestration potential of an agro-ecosystem in China

Soil is believed to be the most important sink for sequestering atmospheric carbon. Hence, estimating soil carbon sequestration potential has been carried out for different regions and agricultural practices. However, soil carbon saturation (SCS), a fundamental concept for estimating soil carbon sequestration potential, has not been estimated for countries or regions. In this study, we estimated SCS of agricultural land for most provinces in China for 1990 by the DNDC model, a carbon and nitrogen biogeochemical cycle model, in order to provide a basis for farmers to select the land use, tillage and fertilization regimes to sequester more carbon. The result showed that SCS was as low as 0.48% in Tianjin and up to 5.14% in Tibet. There was a positive correlation between SCS and the proportion of paddy field in a province. In 1990, cropland soil carbon sequestration potential (SCSP) in China was -0.969 Gt C (-2.706 to 0.767 Gt C). This suggests that agricultural soil will be a carbon source to the atmosphere if agricultural practices are not altered. However, SCSP differed between provinces in China. SCSP was highest in Tibet (7.9 t C ha-1) and lowest in Heilongjiang Province (-60.8 t C ha-1), with a gradual decrease from south to north in China.     

Carbon sequestration potential of Rhizophora mucronata and Avicennia marina as influenced by age, season, growth and sediment characteristics in southeast coast of India

This work analysed the carbon sequestration potential in two species of mangroves (Rhizophora mucronata and Avicennia marina) along with their growth, biomass, sediment characteristics for four seasons of the year 2009–2010, in planted stands of different age (1–17.5 years) in the Vellar-Coleroon estuarine complex, India. The mangroves were recorded to store significant amount of biomass. Avicennia marina performed better to display 75 % higher rate of carbon sequestration than that in Rhizophora mucronata. This could be attributed to growth efficiency and high biomass production. For instance, Avicennia marina exhibited 2.7 fold higher girth, 24 % higher net canopy photosynthesis, 2 fold aboveground biomass (AGB), 40 % more belowground biomass (BGB) and 77.3 % higher total biomass, than R. mucronata did. Seasonally the rate of carbon sequestration was 7.3 fold higher in post-monsoon, 3.4 fold in monsoon, 73 % more in summer than that in pre-monsoon. The rate of carbon sequestration was positively correlated with age of planted site, tree height, tree diameter, net canopy photosynthesis, AGB, BGB, total biomass, carbon stock, growth efficiency, AGB/tree height tree girth, leaf area index, silt content (p?<?0.01). The carbon sequestration was negatively corrected with soil temperature and clay content (p?<?0.05). Mangroves were found to be a productive system and important sink of carbon in the tropical coastal zone, but increasing soil temperature due to global warming would have a negative impact on carbon sequestration potential of the mangroves.     

中国西南不同湿地类型水鸟多样性评价

水鸟是反映湿地生态系统健康的指标之一,对不同湿地水鸟多样性进行评价能提出有利于湿地生态系统健康良性发展的湿地管理措施,亦能更好地保护水鸟资源。为缓解近年来中国自然湿地退化和消失的问题,中国政府积极推进实施了大量修复自然湿地和新建人工湿地的工程。然而受限于人力、物力和经费,当前对自然湿地和人工湿地水鸟多样性的系统调查和评价多局限于单一地点或局部区域。因水鸟的分布具有地域性,从地域尺度进行不同湿地类型水鸟多样性评价将更为客观,公众科学数据为区域大尺度数据获取提供了可能。本研究借助中国观鸟记录中心数据,比较了2014年1月至2018年2月中国西南4省(市)自然湿地和人工湿地的水鸟物种多样性和组成相似性;结果共记录到9目19科139种水鸟,其中有94.96%的物种分布于自然湿地,67.63%的物种分布于人工湿地;各类群水鸟在自然湿地中的物种数均高于人工湿地。结果说明自然湿地在水鸟保护中具有重要栖息地功能,人工湿地能为大部分水鸟提供栖息地,但不能完全代替自然湿地。自然湿地中的湖泊湿地、河流湿地和沼泽化草甸以及人工湿地中的水库、城市人工景观水面和娱乐水面是水鸟,特别是受威胁水鸟分布的重要湿地类型;建议政府部门重点对上述湿地亚类进行合理的规划和管理。     

中国农田生态系统土壤碳库的饱和水平及其固碳潜力

在利用反硝化-分解（DNDC）模型估算中国分县农田土壤碳库及其变化量的基础上，分析中国分省农田土壤碳库的饱和水平，估算各省市自治区农田土壤的固碳潜力，比较旱田与水田固碳能力的差异。结果表明：笔者所得到的中国农田土壤碳库的饱和水平可代表在1990年的土地利用方式、耕作措施、施肥水平和气候条件不变的情况下农田土壤经过耕种后所能达到的碳含量的平衡值，为农田选择土地利用方式、耕作栽培措施和施肥方式以固定更多的碳素提供依据。在分布上，中国农田土壤碳库的饱和水平以华北地区较低，以华北地区为中心向外呈辐射状递增。在1990年的土地利用方式、耕作措施、施肥水平和气候条件不变的情况下，中国农田土壤的固碳潜力为-0．969Pg。从单位面积的固碳潜力看，以西藏自治区最高，黑龙江省最低；从分布看，从南向北有逐渐递减的趋势。中国水田比旱田有更大的固碳能力。