不同小叶章湿地H2S和COS的排放通量研究

利用静态箱/气相色谱法,观测了小叶章沼泽化草甸和小叶章典型草甸两种湿地类型中H2S和COS在生长季(5-9月)的释放动态,结果表明:在两种小叶章湿地中,H2S和COS的排放通量均具有明显的季节和日变化规律.在小叶章沼泽化草甸中H2S和COS的平均释放通量分别为0.34μg·m-2·h-1和-0.29μg·m-2·h-1;小叶章典型草甸H2S和COS的平均释放通量分别为0.14μg·m-2·h-1和-0.20μg·m-2·h-1;小叶章沼泽化草甸H2S和COS的平均释放通量均高于小叶章典型草甸.在生长季两种小叶章湿地均能向大气释放H2S,对COS则表现为从大气中吸收.小叶章的生长过程对H2S和COS的排放影响显著,在小叶章生长旺盛期,H2S出现排放峰值,COS出现吸收高峰.     

三江平原小叶章湿地系统硫的输入及输出动态

以三江平原小叶章(Calamagrostis angutifolia)湿地系统为研究对象,应用野外原位观测法研究了小叶章湿地系统硫的大气沉降输入及其输出规律.结果表明大气湿沉降中硫的月均含量变化明显,其原因主要与人类活动、降水强度及频次有关;硫沉降量具有明显的月变化特征,经估算三江平原小叶章湿地硫的年沉降总量(以S计)为113 mg·m-2·a·-1.小叶章湿地H2S、COS的排放通量均具有明显的季节和日变化规律.H2S和COS的平均释放通量(以S计)分别为O.34 μg·m-2·h-1和-0.29μg·m-2·h-1;小叶章湿地系统在生长季向大气排放H2S的量(以S计)为1.42 mg·m-2,从大气吸收COS的量(以S计)为1.83 mg·m-2.小叶章湿地系统硫的输入量远高于硫输出量,其差值为113.41 mg.m-2·a-1,这表明硫在小叶章湿地系统中处于累积状态,湿地存在潜在的酸化趋势.     

三江平原小叶章湿草甸CH4地-气交换特征

用密闭不透明箱-气相色谱法对三江平原小叶章湿草甸进行了为期2 a的现场观测研究.结果表明三江平原季节性积水的小叶章湿草甸全年CH4排放呈明显的双峰型变化.在非冰冻期(5月至10月)CH4排放通量为0.297～18.914 mg·m-2·h-1, 排放峰值出现在6月和8月、9月;冰冻期(11月至次年4月)CH4排放通量为0.048～2.921 mg·m-2·h-1, 排放低值出现在冬季的12月至次年3月之间,以及发生季节性干旱的7月.冰雪覆盖下的小叶章湿地依然有CH4排放,冰冻期CH4排放量约占全年排放总量的4.94%.在季节性积水或过湿的环境中,小叶章湿草甸CH4排放通量的季节变化主要由温度和土壤水分条件共同控制,其日变化特征表现为白天排放通量大,夜间则小.     

三江平原湿地岛状林CH4和N2O排放通量的特征

利用静态箱-气相色谱法对三江平原湿地岛状林生长季N2O、CH4的排放通量进行了为期4个月的原位测定,分析了三江平原湿地岛状林CH4、N2O排放通量的季节特征,并初步探讨了CH4、N2O排放通量与温度和土壤水分的关系.湿地岛状林CH4、N2O通量均呈现出明显的正负交替的变化特征, 通量范围分别为-560.45～706.35 μg/(m2·h)和-28.87～43.59 μg/(m2·h), 季节均值分别为41.88 μg/(m2·h)和11.56 μg/(m2·h).结果表明, 湿地三江平原湿地岛状林土壤是CH4和N2O的汇.相关分析表明,CH4和N2O的排放与箱内温度具有弱相关性.土壤水分是影响湿地岛状林土壤CH4吸收、排放关系的重要因素, 而土壤的干湿交替能促进岛状林土壤N2O的排放.     

三江平原小叶章湿地生态系统对氮磷的净化效率

选取面积为1600m^2的小叶章（Deyeuxia angustifolia）湿地进行小区域模拟试验。试验设割草区、1倍浓度区、静态对照区和2倍浓度区4个处理，研究N、P输入浓度，割草和输出径流对三江平原小叶章湿地生态系统净化N、P污染物的影响。结果表明，在小叶章生长期和成熟期，湿地生态系统对N、P保持较稳定的净化，N、P平均去除率分别为85．62％和85．94％。湿地水体中TN和NH4^＋-N的累积浓度显著相关。输入浓度、割草和输出径流都影响着湿地生态系统对N、P的净化和N、P在系统内的分配。输入浓度增大时，N、P去除率明显降低；割草会降低N去除率，但对P去除率影响不大；少量输出径流对N、P去除影响不大。三江平原小叶章湿地生态系统对输入的N、P具有显著净化作用，总净化率可达97．97％和99．05％。     

三江平原小叶章湿地土壤硫的组成与垂直分布

以三江平原小叶章湿地为对象,对比研究了典型草甸小叶章湿地和沼泽化草甸小叶章湿地土壤硫的组成与垂直分布特征.结果表明,在2种小叶章湿地类型中,土壤总硫含量分别为303.39～520.83和303.74～1 219.81 mg·kg-1,平均值为391.62和513.03 mg·kg-1,均低于世界平均土壤硫含量(700 mg·kg-1).硫主要富集在土壤表层,且主要以有机硫形式存在,有机硫占总硫比例约为90%,而在有机硫中,则以碳键硫所占比例最大,占总硫比例分别为45.34%和37.24%.沼泽化草甸小叶章湿地土壤各形态硫含量及其变异性均高于典型草甸小叶章湿地.在2种湿地土壤中各形态硫都具有明显的垂直分布特征和变异性.土壤有机质含量是影响硫含量的重要因素,同时也受到土壤各粒级含量的影响,并且土壤各形态硫含量之间存在一定的相关关系.     

三江平原小叶章湿地生态系统对氮磷的净化效率

选取面积为1 600 m2的小叶章(Deyeuxia angustifolia)湿地进行小区域模拟试验。试验设割草区、1倍浓度区、静态对照区和2倍浓度区4个处理,研究N、P输入浓度,割草和输出径流对三江平原小叶章湿地生态系统净化N、P污染物的影响。结果表明,在小叶章生长期和成熟期,湿地生态系统对N、P保持较稳定的净化,N、P平均去除率分别为85.62%和85.94%。湿地水体中TN和NH4 -N的累积浓度显著相关。输入浓度、割草和输出径流都影响着湿地生态系统对N、P的净化和N、P在系统内的分配。输入浓度增大时,N、P去除率明显降低;割草会降低N去除率,但对P去除率影响不大;少量输出径流对N、P去除影响不大。三江平原小叶章湿地生态系统对输入的N、P具有显著净化作用,总净化率可达97.97%和99.05%。     

三江平原典型环型湿地主要植物群落枯落物的热值变化

研究了小叶章(Calamag rostis angustifolia)、毛果苔草(Carex lasiocarpa)和漂筏苔草(Carex pseudocuraica)群落枯落物在1个生长季内的分解热值变化特征,并初步探讨其影响因素。环型湿地3种植物群落由于各自的微环境不同致使其枯落物热值变化有所差异。6月至10月,小叶章群落枯落物热值呈现逐渐下降趋势,而毛果苔草群落和漂筏苔草群落由于所处环型湿地位置不同而形成不同于小叶章群落的湿地水热条件,从而造成其枯落物热值的总体变化趋势是先下降再上升,最后又下降。同时,同一群落不同深度枯落物热值变化也不同。0—10、10—20和20—30 cm土层热值变化相似,而30—40 cm土层热值变化规律不明显。     

水位对小叶章湿地CO2、CH4排放及土壤微生物活性的影响

湿地生态系统对全球碳平衡和气候变化起着极其重要的作用,而水位波动将影响湿地生物地球化学过程,导致温室气体通量变化,为了明确湿地生态系统温室气体通量以及土壤微生物活性对水位梯度的生态响应,通过野外盆栽培养试验,设T1:-5 cm,T2:0 cm,T3:5 cm,T4:10 cm 4种水位梯度,T1和T2模拟湿地非淹水的水分状况,T3和T4模拟淹水状况,研究了不同水位梯度下小叶章(Calamagrostis angustifolia)湿地CO2、CH4通量、土壤微生物量碳、氮及土壤酶活性的变化规律.结果表明:不同水位条件下,小叶章湿地系统CO2和CH4通量差异较大,-5 cm水位时小叶章湿地CO2通量为(643.35±61.89) mg·m-2·h -1,随着水位增加,CO2通量依次降低6.9%、12.1%、40.0%,且水位升高到10 cm时,小叶章湿地CO2排放量显著降低(P<0.05);而CH4通量则随水位增加呈显著增加趋势,通量变化为(1.52±0.12)~(5.34±0.61) mg·m-2·h-1;水位对微生物活性影响显著,非淹水条件下小叶章湿地土壤微生物量碳、氮含量以及土壤蔗糖酶、淀粉酶活性高于淹水土壤,且随着淹水位增加,微生物活性显著降低.     

油菜地CO2、N2O排放及其影响因素

2005年11月至2006年5月采用静态箱法对成都平原典型水稻 - 油菜轮作区油菜地CO2、N2O排放通量进行原位测定.结果表明,CO2排放通量为121.4～1 585.8 mg·m-2·h-1,平均656.8 mg·m-2·h-1;N2O排放通量为18.0～521.0 μg·m-2·h-1,平均168.0 μg·m-2·h-1.在整个油菜生长期内,地下5 cm土壤温度与CO2、N2O排放通量之间呈指数函数关系.3种不同处理油菜地CO2、N2O排放通量均为常规处理＞无氮处理＞裸地处理.土壤温度、施氮和植物生长是影响油菜地CO2、N2O排放的主要因素.     

三江平原典型湿地的土壤植物总硫及水中硫酸盐的分布特征

以三江平原的3种主要沼泽类型——小叶樟沼泽、乌拉苔草沼泽、毛果苔草沼泽为研究对象,对其土壤和植物中的总硫质量分数及水中硫酸盐质量分数进行分析。3种沼泽土壤总硫质量分数的顺序为小叶樟沼泽(622.4 mg/kg)<乌拉苔草沼泽(820.5 mg/kg)<毛果苔草沼泽(1022.4 mg/kg);植物总硫质量分数的顺序为小叶樟(1638.5 mg/kg)<乌拉苔草(1796.9 mg/kg)<毛果苔草(1892.8 mg/kg);水中硫酸盐的质量分数为小叶樟沼泽(1.69 mg/kg)<乌拉苔草沼泽(1.81 mg/kg)<毛果苔草沼泽(2.00 mg/kg)。并探讨了典型湿地生态系统中硫质量分数的影响因素。     

三江平原湿地典型植物群落氮的积累与分配

采用野外采样和室内分析结合的方法,研究了三江平原湿地典型植物群落氮的积累与分配特征。结果表明,小叶章（Calamagrostics angustifolia）、乌拉苔草（Carex meyeriana）和毛苔草（Carex lasiocarpa）群落地上器官氮含量不存在显著差异,根的氮含量存在显著差异,枯落物的氮含量表现为乌拉苔草群落〉小叶章群落〉毛苔草群落（p〈0.01）。小叶章、乌拉苔草和毛苔草群落不同部分的氮积累量和积累速率（VN）季节变化明显,三者地上器官、枯落物的氮积累量和VN表现为乌拉苔草群落〉小叶章群落〉毛苔草群落;三者根的氮积累量表现为小叶章群落〉毛苔草群落〉乌拉苔草群落,VN表现为毛苔草群落〉小叶章群落〉乌拉苔草群落。小叶章、乌拉苔草和毛苔草群落不同部分的氮分配比在各时期差异明显,根是重要的氮储库,其分配比高达（87.76±2.55）%、（79.84±7.53）%和（89.25±5.49）%;地上部分的氮分配比均以叶最高,茎较低;地上与地下的氮分配比呈相反变化规律,反映了其在氮供给方面的密切联系。     

三江平原湿地植物物种空间分异规律的探讨

研究了三江平原典型湿地在地形、水分等因素制约下的植物物种空间分异规律,包括垂直分异规律和水平分异规律。首先,按照地形和水分的分异组合特点,把湿地生境分为较干燥生境、季节积水生境和常年积水生境。然后,在各个生境内采用样方法和样线法调查植物物种。调查分为20世纪70年代、80年代和2003年3个时期,范围包括三江平原的典型湿地植物群落。数据分析时采用了生境组合法。即把3个不同的生境组合成一个水分(或地形)梯度带,根据频度和多度指标筛选出主要物种,然后按照其空间位置,列出主要植物物种沿水分梯度带的分布序列。研究发现:三江平原湿地不同生境的植物物种组合和垂直分异差别明显。较干燥生境的植被类型以岛状林群落为代表,乔木、灌木和草本植物层次分明。季节性积水生境的植被类型以小叶章群落为代表,是典型的湿草甸植物群落,垂直结构不明显。常年积水生境以毛果苔草群落为代表,植物群落层次也比较明显。植物物种水平分异规律,基本上可由植物物种空间分布序列图来代表。随着地势降低,水分增多,乔、灌植物,湿草甸植物,水生草本植物在特定的空间依次出现。     

三江平原典型小叶章湿地土壤中硝态氮水平运移的模拟研究

选择三江平原小叶章湿地不同水分带上草甸沼泽土和腐殖质沼泽土2种土壤类型作为研究对象，以KNO3为示踪剂，模拟研究硝态氮在湿地土壤中的水平运移过程。结果表明，2种土壤各土层硝态氮水平运移浓度和速率均与运移距离呈极显著负相关（P〈0．01），并随运移距离增加呈一阶指数衰减曲线变化，各土层硝态氮水平运移速率主要受浓度梯度、水势梯度及土壤基质势的控制；土壤各土层中硝态氮水平运移速率与土壤含水量呈显著正相关（P〈0．05），并随土壤含水量增加呈指数增长曲线变化；土壤各土层中硝态氮水平运移浓度与土壤水分扩散率呈极显著正相关（P〈0．01），0—20cm土层硝态氮水平运移浓度随水分扩散率升高呈Boltzmann曲线变化，其他土层则呈指数增长曲线变化；草甸沼泽土比腐殖质沼泽土相应土层更利于硝态氮的水平运移，这主要与土层颗粒组成和孔隙度等物理性质的显著差异有关，而湿地水文条件可能对2种土壤物理性质的塑造有着重要影响。     

三江平原不同水位梯度湿地地上生物量动态特征

水分条件变化直接影响湿地植物群落的分布及其生产量,为了阐明不同水分条件湿地初级生产力的形成规律,揭示水文格局对湿地生态系统物质生产过程的调控机理,采用收获法研究了三江平原不同水位梯度上的小叶章(Calamagrostics angustifolia)、乌拉苔草(Carex meyeriana)和毛苔草(Carex lasiocarpa)湿地地上生物量的结构动态及其增长速率,结果表明:3类湿地地上及其各器官生物量均呈单峰型变化,小叶章湿地和乌拉苔草湿地地上生物量的峰值出现的时间早于毛苔草湿地,而且小叶章湿地和乌拉苔草湿地各季节地上生物量均大于毛苔草湿地.茎对小叶章湿地地上生物量的平均贡献率与毛苔草湿地相近,均大于乌拉苔草湿地;叶对小叶章湿地地上生物量的平均贡献率与毛苔草湿地相近,均小于乌拉苔草湿地.3类湿地地上生物量的绝对增长率和相对增长率的变化趋势基本相同,但不同阶段绝对增长率和相对增长率值的大小存在差异.3类湿地地上生物量及各组分生物量的季节动态变化均符合抛物线模型,并且各模型拟合精度均较高,R2基本都在0.92以上.     

模拟水深和氮添加对三江平原湿地植物功能性状的影响

水深和氮素是影响湿地植物生长的关键因素,研究两者对功能性状的影响有助于预测未来环境变化下湿地植物的生长与分布趋势.以三江平原沼泽湿地3种优势植物(漂筏苔草Carex pseudocuraica、毛苔草Carex lasiocarpa和燕子花Iris laevigata)为研究对象,设置3个水深(0、5、15 cm)和3个氮浓度(0、12、36 mmol/L)的双因子控制实验,探讨不同水深和氮添加对3种湿地植物功能性状的影响.结果显示,水深和氮添加对漂筏苔草根冠比和燕子花株高、地下与地上生物量及根冠比存在交互影响.在0 mmol/L氮浓度下,随着水深的增加,漂筏苔草根冠比降低,燕子花根冠比呈先降低后上升的趋势.在12 mmol/L氮浓度下,随着水深的增加,燕子花地下与地上生物量降低,根冠比增加.随着氮浓度的增加,燕子花株高在0、5 cm水深时降低,在15 cm水深时增加.水深对漂筏苔草叶面积、地下与地上生物量和燕子花叶面积有显著影响,随着水深的增加,漂筏苔草叶面积、地下与地上生物量呈先增加后下降的趋势,燕子花叶面积降低.氮添加对毛苔草株高、叶面积及根冠比有显著影响,随着氮浓度的增加,毛苔草株高和叶面积降低,根冠比呈先降低后上升的趋势.本研究表明湿地植物对水深和氮添加水平的响应依赖具体物种和功能性状指标而不同,未来还应加强湿地植物地下性状的研究.(图3表1参56)     

三江平原典型湿地冷湿效应的初步研究

在三江平原沼泽湿地生态试验站内选择3种群落(毛果苔草-狭叶甜茅-漂筏苔草群落，狭叶甜茅-漂筏苔草群落，小叶樟群落)，在各群落内分别选取一种主要建群种，测定湿地植被的蒸腾强度，计算出群落范围内湿地植被的增湿降温效应，即冷湿效应。研究结果表明，湿地冷湿效应与湿地植被类型有关，3种植被中漂筏苔草的冷湿作用最大，其次为小叶樟，毛果苔草最小。这是因为漂筏苔草是典型的湿地植被，生长于多水环境中，其增湿降温作用较明显。湿地植被冷湿效应与湿地面积大小有一定的相关关系，湿地植被面积越大，其冷湿作用越强，并且多种植被的相互作用可以加强湿地的冷湿作用。     

三江平原典型环型湿地生物多样性

以三江平原典型环型湿地为研究对象,在前人研究的基础上,结合野外调查,研究环型湿地生境多样性和物种多样性的现状及其形成原因,并探讨2者之间的关系。研究表明,三江平原环型湿地生境较为复杂,生境多样性高,生境多样性主要是由水文和地貌在不同层次的时空尺度上相互作用而形成和维持的;由环型湿地中心向边缘,湿地植物的丰富度指数和多样性指数呈先增加后减少的趋势,在塔头苔草(Carexcasiocaepa)群落处达到最大值,而漂筏苔草(Carexpseudocuraica)群落和沼柳-越菊柳(Salixbrachypoda Salixmyrtilloides)群落较低。湿地动物物种多样性丰富,大型土壤动物多样性与均匀性以芦苇-苔草群落为最高而其优势度最低,中小型土壤动物的均匀度和多样性以小叶章(Calamagrosticsangustifolia)沼泽化草甸最高而其优势度最低;三江平原环型湿地物种多样性和生境多样性关系密切。     

白洋淀湖泊湿地氧化亚氮的排放通量初探

湿地是温室气体氧化亚氮(N2O)的源或汇, 研究湿地N2O排放通量的时空变化特性对探究N2O的排放活跃区及减小温室效应有着重要的意义.采用静态箱-气相色谱法对白洋淀湖泊湿地N2O排放通量的时空变化特性及其影响因素进行了初步研究,结果表明白洋淀湖泊湿地N2O的排放呈现明显的时空变化特性,夏季N2O的排放量最大,且湖滨带是其排放的活跃区;白洋淀湖泊湿地优势植被芦苇的生长状况影响N2O的产生与排放,其鲜质量增加量与N2O的排放通量呈负相关性;土壤含水率的变化与N2O的排放通量有着较好的相关性,土壤含水率升高,N2O的排放通量增加;白洋淀湖泊湿地水中亚硝态氮质量浓度与N2O的产生和排放关系密切,随着亚硝态氮质量浓度的增加N2O的排放通量呈对数增长.     

施肥及秸秆还田处理下玉米季温室气体的排放

以华北地区冬小麦-夏玉米轮作农田为研究对象,在玉米整个生长季,运用静态箱法针对正常施肥及正常施肥结合秸秆还田处理进行了为期3年N2O排放通量的连续观测,并开展了1季CO2和CH4交换通量的研究.在玉米整个生长过程中施肥阶段N2O的排放量占到了总排放量的83%—96%,表明现有化肥的使用明显导致了农田N2O排放增加.与控制地相比,施肥和耕种可导致玉米田CO2排放明显增加,且正常施肥及秸秆还田样地CO2排放主要集中在苗期至吐丝期.控制地、正常施肥样地及施肥结合秸秆还田样地CH4的累积排放量均为负值,说明旱地土壤是CH4的一个汇.秸秆还田在一定程度上增加了玉米季N2O和CO2的排放量,但对CH4的吸收有所抑制.正常施肥样地和秸秆还田样地全球净增温潜势分别为-1392.8 kg C.hm-2和-179.2 kg C.hm-2,表明华北农田在现有耕作方式下是大气温室气体的一种重要汇.