闽江口潮汐沼泽湿地土壤甲烷产生对温度变化的响应

2012年8月,采集闽江口鳝鱼滩3个典型潮汐沼泽植被带0~30 cm土壤样品进行15 d室内厌氧培养实验,通过测定不同培养温度(20、30和40℃)下土壤甲烷产生潜力,探讨了不同沼泽植被带土壤甲烷产生潜力对温度变化的响应,并探讨了温度和植被类型对土壤甲烷产生的影响.结果表明,20℃时短叶茳芏、芦苇和互花米草沼泽湿地土壤甲烷产生潜力均值分别为0.034,0.057和0.608μg·g-1·d-1,30℃时其均值分别为0.127,0.402和0.928μg·g-1·d-1;40℃时其均值分别为0.608,1.144和2.447μg·g-1·d-1.随温度升高,3个沼泽植被带土壤甲烷产生潜力均表现为显著的指数增长趋势,40℃培养条件下的土壤甲烷产生潜力的累积量显著高于20℃和30℃(p0.05);温度升高对外来入侵种互花米草(Spartina alterniflora)沼泽湿地土壤甲烷产生潜力的促进作用最明显;温度和植被类型对河口区潮汐沼泽湿地土壤甲烷产生潜力均具有显著影响(p0.001),且这两个因素之间存在显著的交互效应(p0.001).     

长江口盐沼带湿地生态演替过程中甲烷排放研究

甲烷(CH4)作为河口湿地碳循环的重要中间产物,是大气中仅次于二氧化碳(CO2)的第二大温室气体,其排放清单对于全球气候变暖趋势的预测具有重要意义.因此,本研究采用静态箱-气相色谱技术,针对长江口盐沼带湿地CH4的排放通量展开了为期2年、每月1次的现场观测.研究结果表明,长江口盐沼带湿地持续表现为大气CH4的净排放源,其中,2011年在海三棱藨草覆盖情况下,全年CH4平均排放通量达到了1.00 mg·m-2·h-1,2012年互花米草大规模入侵后,海三棱藨草生物量显著减小,全年CH4排放通量减小为0.55 mg·m-2·h-1.Pearson相关性分析表明,沉积物有机碳含量、光合有效辐射及含水率等均不是影响长江口盐沼带湿地CH4排放的重要环境因子.在2011年,海三棱藨草生物量(p=0.001,r=0.928)、气温(p0.01,r=0.432)均与CH4排放通量呈现显著正相关,全年CH4最大排放通量出现在生物量最大的夏季8月份;2012年随着互花米草的入侵,CH4排放通量在5月份达到了最大值,自5月份之后逐渐减小,互花米草的入侵使长江口中潮滩盐沼带湿地CH4排放通量整体呈现出了下降的趋势.     

互花米草入侵对长江河口湿地CH4排放的影响

为了探讨互花米草入侵对长江河口湿地CH₄排放的影响以及入侵至不同潮位对CH₄排放影响程度的差异及其可能机制,采用邻近互花米草与土著植物群落相配对的试验设计,在长江口东滩湿地的高潮滩和低潮滩各设置1条样线.结果表明,与土著植物相比,互花米草入侵显著增加了长江河口湿地的植物生物量,显著增加了土壤含水量、土壤有机碳含量、总氮含量、微生物碳和氮含量.高潮滩互花米草群落年均CH₄排放强度为（0.68±0.08）mg/（m²·h）,显著高于芦苇群落（0.21±0.01）mg/（m²·h）,低潮滩互花米草和海三棱藨草群落年均CH₄排放速率分别为（8.31±0.50）和（3.93±0.18）mg/（m²·h）,前者显著高于后者.此外,高潮滩互花米草与芦苇群落之间年均CH₄排放强度的差异为（0.47±0.08）mg/（m²·h）,显著低于低潮滩互花米草与海三棱藨草群落之间年均CH₄排放强度的差异（4.37±0.48）mg/（m²·h）.上述结果表明,互花米草入侵通过改善CH₄产生所需底物的质和量,增加土壤含水量和微生物的量,从而显著增加了长江河口湿地CH₄排放量.互花米草入侵至低潮滩增加的CH₄排放量是互花米草入侵至高潮滩的10倍左右,表明互花米草入侵至长江河口湿地对CH₄排放的影响程度可能会有很强的空间异质性,互花米草入侵至更厌氧的土壤环境可能会对CH₄排放的影响程度更大.本研究可为准确估算互花米草入侵对中国海岸带湿地CH₄排放的影响程度,科学管理和合理利用海岸带湿地资源以及应对全球气候变化提供理论依据和科技支撑.     

闽江河口潮汐沼泽湿地CO_2排放通量特征

以闽江河口区面积最大的鳝鱼滩湿地分布的3种植物沼泽湿地：土著种咸草（Cyperus malaccensis Lam.var.brevifolius Bocklr.）沼泽湿地、芦苇（Phragmites australis）沼泽湿地及外来入侵种互花米草（Spartina alterniflora Loisel.）沼泽湿地...     

闽江口互花米草入侵过程对短叶茳芏沼泽沉积物硝化-反硝化作用的影响

2014年4、7、10月和2015年1月在闽江口鳝鱼滩湿地选择未被入侵的短叶茳芏(Cyperus malaccensis)群落(A)、互花米草入侵斑块边缘(B)以及互花米草(Spartina alterniflora)入侵斑块中央(C)为研究对象,基于时空互代研究方法,探讨互花米草入侵序列下湿地沉积物硝化-反硝化变化规律.结果表明:在互花米草入侵序列中,湿地沉积物硝化速率为0.19~1.66μmol·m~(-2)·h~(-1),反硝化速率为12.41~27.19μmol·m~(-2)·h~(-1).沉积物硝化-反硝化作用存在明显的季节变化,硝化速率表现为夏季春季秋季冬季,反硝化速率表现为夏季秋季冬季春季;入侵不同状态下,沉积物硝化速率表现为BCA,反硝化速率表现为CBA.互花米草入侵提高了沉积物-水界面N_2O交换通量.互花米草入侵引起的沉积物pH、NH_4~+-N、含水量、容重和电导率等理化性质的改变是导致不同入侵阶段沉积物硝化-反硝化速率以及N_2O释放差异的重要原因.     

互花米草入侵对长江口湿地土壤碳动态的影响

为了评价互花米草入侵对长江河口湿地土壤碳动态的影响,利用配对的试验设计在长江口崇明东滩湿地的高潮滩和低潮滩各设置1条入侵种互花米草与土著种的配对样线.结果表明,与土著植物相比,互花米草入侵显著增加了长江口湿地的植物碳库、土壤微生物碳、土壤总碳库和有机碳库,而对占土壤总碳库60%以上的无机碳库无显著影响,意味着互花米草入侵导致的土壤总碳库改变主要是通过增加土壤有机碳库来实现的.高潮滩互花米草和芦苇群落的年均土壤呼吸强度分别为（210.02±4.90）,（157.79±6.39）mg/（m²·h）;低潮滩互花米草和海三棱藨草群落年均土壤CO₂排放速率分别为（157.41±5.27）,（110.90±5.16）mg/（m²·h）,表明互花米草入侵显著增加长江口湿地的土壤呼吸.上述结果意味着互花米草入侵同时增加土壤碳输入和碳输出,但入侵也显著增加了土壤碳库表明入侵增加的土壤碳输入显著高于增加的土壤碳输出.本研究表明互花米草入侵可能会增强了长江河口湿地的土壤碳汇强度和固碳能力.但仍然需要长期系统的监测研究,以便全面定量评估互花米草入侵我国滨海湿地的综合生态影响.     

人为干扰对闽江河口短叶茳芏湿地N2O排放的影响

采用静态箱-气相色谱法和浮箱-气相色谱法,分别对闽江河口潮间带短叶茳芏(Cyperus malaccensis var. brevifolius)湿地、互花米草(Spartina alterniflora Loisel)入侵斑块湿地、输入养分的短叶茳芏湿地和踩踏形成的裸露湿地N2O通量进行测定,以研究不同的人为干扰方式对短叶茳芏湿地N2O通量的影响.结果表明:互花米草入侵斑块N2O通量[15.37μg/(m2·h)]低于短叶茳芏湿地[18.77μg/(m2·h)],互花米草入侵降低了短叶茳芏湿地的N2O排放,互花米草入侵的减排作用与潮汐关系密切,而与植物生长季节关系不明显;养分输入显著增加了短叶茳芏湿地N2O排放.秋季,养分输入后,短叶茳芏湿地N2O排放平均值为163.72μg/(m2·h),春季,养分输入后,高潮淹水时和高潮无淹水时,短叶茳芏湿地N2O排放平均值分别为227.62μg/(m2·h)和1178.64μg/(m2·h),极显著高于对照,高潮淹水时N2O排放峰值出现较高潮无淹水时早,N2O通量远低于高潮无淹水时;踩踏形成的裸露湿地N2O平均通量为-0.76μg/(m2·h),表明踩踏降低了短叶茳芏湿地N2O通量,但降低程度因植物的生长季节和潮汐环境的差异而不同.     

崇明东滩芦苇湿地氧化亚氮排放

采用静态箱-气相色谱法,研究了崇明东滩芦苇带氧化亚氮(N2O)的排放通量.结果表明,在生长季,高潮滩无植被覆盖沉积物与芦苇根际土中NO3--N的含量变化趋势基本一致,而两者的NH4+-N的含量变化趋势则有所不同;芦苇对高潮滩沉积物N2O排放有较强的促进作用,特别是7月份,使高潮滩沉积物的排放量由0.71μg·m-·2h-1增加到566.28μg·m-·2h-1.而在1月份,芦苇根际土N2O的通量也存在小幅排放,由-4.02mg·m-·2h-1增加到67.54μg·m-·2h-1.对于芦苇根际沉积物而言,除NO3--N、NH4+-N、温度和水分以外,植物的生理过程也是控制N2O排放通量的主要因子.     

互花米草入侵对河口湿地土壤环境中铁氧化菌群落结构及多样性影响

以闽江口秋茄湿地、芦苇湿地及漳江口白骨壤湿地作为研究对象,通过高通量测序技术对互花米草入侵湿地前、后土壤铁氧化菌群落结构及其多样性进行测定与分析,以此探讨互花米草入侵对河口湿地土壤铁氧化菌的影响.结果表明：(1)不同类型的河口湿地土壤中铁氧化菌数量对互花米草入侵后的反应不同,互花米草入侵闽江口秋茄湿地和芦苇湿地后,湿地土壤铁氧化菌数量均显著增加（p<0.05）;而入侵漳江口白骨壤湿地后,湿地土壤铁氧化菌数量显著降低（p<0.05）;(2)互花米草入侵使秋茄湿地铁氧化菌多样性提高,使白骨壤湿地和芦苇湿地土壤铁氧化菌多样性降低;(3)变形菌门（Proteobacteria）铁氧化菌是湿地优势菌门,尤其是互花米草入侵秋茄湿地后,其变形菌门铁氧化菌的相对丰度明显提高,而脱硫杆菌门（Desulfobacterota）铁氧化菌的相对丰度降低;(4)互花米草入侵后,秋茄湿地中优势菌地杆菌属（Geobacter）铁氧化菌的丰度显著降低,而沙雷氏菌属（Sediminibacterium）的丰度显著提高;芦苇湿地中互花米草入侵后披毛菌属（Gallionella）的丰度显著提高;(5)盐度、pH...     

闽江口鱼虾混养塘水-气界面温室气体通量及主要影响因子

以闽江口区鳝鱼滩湿地分布的鱼虾混合养殖塘为研究对象,于2011年9月-2012年1月,采用悬浮箱-气相色谱法对养殖塘白天水-气界面CO2、CH4和N2O的通量进行观测,并同步测定地面气象及养殖塘表层水的物理、生物和化学指标.结果表明,观测期间养殖塘水-气界面CO2、CH4和N2O 3种温室气体通量变化范围分别为-22.15 ～74.79 mg·m-2·h-、0.08～6.62mg·m-2·h-1和-9.82 ～ 47.16μg·m-2· h-1,平均值分别为21.04、3.15 mg·m-2ˉh-1和16.58 μg·m-2·h-1,整体均表现为大气中3种温室气体的排放源.养殖塘水-气界面3种温室气体通量特征受到人类管理行为(水质管理和饵料投放等)、养殖鱼虾的觅食和代谢过程及气象因子和水体理化性质等诸多因素的共同影响.     

闽江口不同沼泽植被带土壤甲烷产生潜力的温度敏感性

2012年2月采集闽江河口鳝鱼滩短叶茳芏(Cyperus malaccensis),芦苇(Phragmites australis)和互花米草(Scirpus alterniflora) 3个典型潮汐沼泽植被带0~30cm(间隔5cm)土壤样品,在不同温度(10,20和30℃)进行15d室内厌氧培养实验,探讨河口区不同沼泽植被带土壤甲烷产生潜力及其温度敏感性(Q10值)的特征.结果表明,指数模型较好地拟合不同沼泽植被带土壤甲烷产生与温度的相关关系;温度由10℃升至20℃时,3个沼泽植被带土壤甲烷产生潜力Q10值的均值分别为5.04,14.92和14.81,最大值均在培养期间的第13~15d分别出现于10~15cm,15~20cm和20~25cm三个土层;温度由20℃升至30℃时,3个沼泽植被带土壤甲烷产生潜力Q10值的均值分别为3.56,4.99和3.43,最大值分别在培养期间的第4~6d,第4~6d和第7~9d出现于0~5cm,0~5cm和15~20cm三个土层;植被类型和土壤深度对甲烷产生潜力及Q10值均具有显著的影响(P<0.05).     

乌梁素海湖泊湿地植物区甲烷排放规律

运用静态箱法,对内蒙古乌梁素海不同水位的芦苇群落（Phragmites australis）和龙须眼子菜群落（Potamogeton pectinatus）的甲烷排放通量进行2 a（2003～2004）野外观测.发现龙须眼子菜群落（沉水植物）甲烷平均排放速率为(3.44±1.60) mg·(m²·h)^-1, 仅为芦苇群落（挺水植物）的平均排放速率的21.94%.高水位芦苇的排放速率要大于低水位芦苇群落.芦苇群落的甲烷排放具有明显的季节性和日变化规律,并且5 cm土壤温度和光合有效辐射分别是影响季节性和日变化的主要环境因子.根据观测数据和植物的分布面积,计算得出乌梁素海2003和2004年的甲烷排放量为1 024.6　t和1 156.7　t.     

崇明东滩芦苇湿地温室气体排放通量及其影响因素

通过静态箱-气相色谱法对崇明东滩芦苇群落在生长周期内的3种温室气体——CH₄、N₂O和CO₂的排放、吸收特征进行研究. 结果表明:芦苇群落湿地CH₄排放通量受温度影响较大,夏季排放通量明显高于其他季节,年均排放通量为74.46μg/(m2·h);N₂O年均排放通量为2.22μg/(m2·h),冬季排放通量最大;CO₂的吸收率季节变化明显,年均排放通量为-101.93mg/(m2·h). 温度、芦苇植株光合作用及呼吸作用是影响CH₄产生和排放的主要因素;而沉积物氮素不足和限制,则是促使芦苇群落表现出对N₂O吸收的原因;芦苇的光合作用及土壤呼吸作用随温度和季节的变化是控制芦苇湿地CO₂的排放和吸收的主要因素. 芦苇植株发达的通气组织是CH₄和N₂O由大气向沉积物扩散的通道,同时分子扩散过程也是沉积物产生的CH₄、N₂O和CO₂扩散到大气中的途径和方式.      

潜流人工湿地中氮磷污染物净化的分层效应研究

选定芦苇、小叶章为湿地植物,土壤、炉渣为基质,构建3个小型潜流人工湿地系统,通过间歇运行方式,考察了模拟系统上层、下层中N、P和pH值等指标的变化.结果表明,当水力停留时间为10 d时,小叶章和芦苇湿地上层总氮的去除负荷分别为0.771 g·(m2·d)-1和1.481 g·(m2·d)-1,分别是下层的1.15倍和1...     

半干旱区湿地地下水埋深对芦苇SPAC系统水分运移耗散的影响

准确把握土壤-植被-大气系统（简称"SPAC"）中水分的运输和耗散规律是区域水资源可持续管理的重要前提。以白洋淀湿地为研究区,结合现场实测和模型模拟方法,探讨台田地下水埋深变化对芦苇SPAC系统中的水分运移耗散影响。结果表明:1）随着地下水埋深的增加,芦苇蒸散发（ET_a）开始下降,ET_a下降的地下水埋深阈值在100 cm左右;随着地下水埋深的降低,生长季0~120 cm土壤剖面由水分亏损转为盈余,亏盈转换的地下水埋深阈值在60 cm左右,并且亏损量与地下水埋深呈正相关。2）相同的地下水埋深变化对不同月的土壤水分储量、蒸散发的影响程度均存在差异,其中6月影响程度最高。在对白洋淀进行生态补水时,应避免在汛期前的春季进行大量的生态补水,可以优先考虑在生长末期的秋冬季来进行生态补水。3）综合考虑植被生长需求和生态节水,白洋淀芦苇最优的地下水埋深区间在110~150 cm,此时生长季内芦苇蒸散发具有10%~20%的节水潜力。     

盐度对长江河口芦苇湿地甲烷排放的影响

盐度对河口湿地甲烷气体的产生与排放影响重大。为揭示海水入侵对河口湿地CH₄排放的影响,利用静态密闭箱—气相色谱法在2016年4～10月期间对崇明东滩芦苇群落CH₄气体的排放通量进行测定。结果表明:CH₄排放总体表现出春夏季较高,秋冬季较低的季节变化规律;排放通量在0.19～7.68 mg/（m2·h）间波动,4～10月这半年内平均排放通量为3.41 mg/（m2·h）。在一定范围内,较高的盐度抑制CH₄的产生与排放,较低的盐度不足以对CH₄产生抑制作用,甚至会促进CH₄的产生;在高盐环境下,CH₄排放通量与盐度呈现出显著的对数负相关关系。在芦苇群落生长旺盛的初期（4～6月）,CH₄排放通量与温度、光照呈现正相关关系;而在芦苇生长后期（7～10月）则呈现负相关关系。     

珠海淇澳与广州南沙湿地3种植物稳定碳氮同位素组成比较

研究了珠海淇澳和广州南沙3种湿地植物互花米草、芦苇和短叶茳芏的碳、氮含量及其稳定同位素的组成,结果表明外来入侵的C₄植物互花米草在植物体的C含量、C/N值、底泥的δ13C值（-23.83‰）和δ15N值（6.56‰）均显著与本地植物芦苇和短叶茳芏的不同,外来入侵种互花米草对土壤微生物的影响依赖于其密集的根系,使其入侵的潮间带土壤微生物种类、酶活性显著升高,体现出互花米草对湿地系统中C、N循环的深刻影响,为此有必要控制该外来入侵植物的蔓延生长。所测定的芦苇和短叶茳芏的δ13C值,表明采样地的芦苇属于C₃植物,而短叶茳芏则为C₄植物。本研究为进一步探讨这3种湿地植物-土壤系统中的C、N循环提供了基础资料。     

多介质土壤滤层系统(MSL)与潜流式人工湿地技术处理海水养殖废水的效能比较

为探索经济可行的海水养殖废水处理技术,选取南美白对虾海水养殖废水,对比研究了多介质土壤滤层(multi-soillayer,MSL)系统和4种不同植物配置潜流式人工湿地(大米草型、芦苇型、香蒲型和无植物型)在400 L·(m2·d)-1水力负荷下的废水处理效果.结果表明,MSL对化学需氧量(COD)、总磷(TP)、总氮(TN)、氨氮(NH+4-N)和硝态氮(NO-3-N)的平均去除率分别为80.38%±2.14%、68.14%±3.51%、40.79%±3.10%、42.68%±2.90%和54.19%±5.15%,均高于其他4种不同植物配置的潜流式人工湿地的处理效果.4种人工湿地系统对各污染物的去除率从高到低依次为:大米草型>芦苇型>香蒲型>无植物型.     

Bioaccumulation of heavy metals by Phragmites australis cultivated in synthesized substrates

Accumulation of heavy metals from various oxides with adsorbed cadmium by wetland plant Phragmites australis was studied to evaluate the fate of heavy metals in the sediment of constructed wetlands. Hoagland solution was used as nutrition supply, and single metal oxide with adsorbed cadmium was applied as contaminant to study the accumulation characteristics of cadmium and the substrate metals by P. australis. After 45-d treatment, the bioaccumulation degree in root followed the order: Al(OH)3 > Al2O3 > Fe3O4 > MnO2 > FeOOH. Heavy metals absorbed by P. australis were largely immobilized by the roots with little translocation to aboveground parts.     

XP1菌株强化湿地植物脱氮及其对根际微生物的影响

利用从南四湖人工湿地中分离的一株具有良好脱氮作用的反硝化细菌XP1,分别接种于湿地植物芦竹、芦苇和香蒲的根际土壤,考察菌株XP1对3种植物的强化脱氮作用,并利用PCR-DGGE(变性梯度凝胶电泳)考察强化脱氮过程中菌株XP1在3种植物根际土壤微生物中的变化. 结果表明:模拟湿地在未强化脱氮时,3种植物湿地在相同条件下脱氮能力大小顺序为芦竹＞芦苇＞香蒲;3种植物的根际土壤所含微生物种类基本相同,所含微生物总量顺序为芦竹＞芦苇＞香蒲,其中土著XP1菌株在芦竹、芦苇和香蒲根际土壤微生物中的含量比值约为1.5∶1.3∶1. 加入菌株XP1强化脱氮后,香蒲、芦苇、芦竹3种植物湿地总氮去除率分别由14%,56%和56%提高至98%以上,强化脱氮作用明显;含氮废水ρ(TN)降至《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅲ类水质要求〔ρ(TN)≤1 mg/L〕时,3种植物根际土壤中的微生物种群数及微生物总量都有所下降,其中菌株XP1在3种植物根际土壤中的含量分别下降了40%,53%和67%,但根际细菌菌群结构未发生较大变化.