三江平原湿地植物的土壤环境因子分析

以三江平原毛果苔草(Carex lasiocarpa)湿地和小叶章(Deyeuxia angustifolia)湿地为研究对象,选取土壤全氮(TN)、全磷(TP)、有效氮、有效磷、有机质、pH值和土壤含水量为主要环境控制因子,通过主成分分析(PCA)和逐步多元回归分析,来确定环境因子对物种相对密度和地上生物量的贡献值.结果表明,2个样地中土壤全氮、全磷、有效氮和有效磷的贡献率能达50%左右.毛果苔草湿地中主成分1能够解释88%的物种相对密度和84%的地上生物量;小叶章湿地中主成分1对相对密度和地上生物量的解释量则分别为75%和58%.湿地营养状况决定着植物的生产量;土壤含水量的变化影响着植物对营养物质的吸收和利用.     

磷添加对三江平原湿地小叶章立枯质量和分解的影响

立枯分解是湿地植物凋落物分解的重要组成部分,在湿地养分循环中起着重要作用。在人类活动的影响下,磷大量流入到自然湿地中,可能会引起草本植物凋落物质量及立枯期分解过程的变化。通过磷添加控制试验(对照,0 g·m~(-2)·a~(-1);磷添加,1.2 g·m~(-2)·a~(-1)),探讨三江平原草甸中土壤磷可用性增加对优势植物小叶章(Deyeuxia angustifolia)地上部分(杆和叶片)凋落物质量及其在立枯期的分解过程的影响,以揭示磷可用性变化对植物立枯期碳与养分循环的影响。结果表明,磷添加引起叶片凋落物氮和磷含量的升高,升幅分别为8.35%和28.33%,但对杆凋落物无显著影响(P0.05)。在一年的立枯期内,来自于不同磷添加处理的凋落物质量损失速率及微生物呼吸速率无显著差异(P0.05)。然而,磷添加使立枯期叶片凋落物养分残留量(以百分比计)显著减少(P0.05):分解一年后,来自于P添加处理的叶片凋落物氮和磷残留量分别为106.64%和49.34%,而对照处理分别为121.84%和63.58%。因此,在该地区的淡水湿地中,人类活动引起的磷富营养化将会通过提高植物组织的养分含量,改变其在立枯阶段的养分释放动态,从而对生态系统的养分循环产生重要影响。     

沼泽湿地孔隙水中溶解有机碳、氮浓度季节动态及与甲烷排放的关系

选择三江平原典型的毛果苔草沼泽湿地为研究对象,测定了沼泽湿地孔隙水中水溶性碳、氮浓度、CH4浓度和CH4排放通量,以及相关环境因子;研究了沼泽水中水溶性有机碳、氮浓度变化特征,探讨了沼泽湿地孔隙水中CH4浓度和排放通量季节性变化及发生原因.结果表明,三江平原沼泽湿地土壤孔隙水中DOC浓度有明显的季节变化(p＜0.01).最高值(剖面平均值为95.1 mg·L-1)出现在6月份,9和10月份出现最低值(剖面平均值均为79.3 mg·L-1),剖面上浓集中心位于15～30 cm.孔隙水中NH4 -N和NO-3-N浓度也有明显的季节变化,而DON变化不明显.孔隙水中CH4浓度在剖面上的分布特征与DOC一致,高浓度中心位于20～30 cm.除6月份外,孔隙水甲烷浓度与土壤温度和DOC浓度有显著的正相关关系,与NH4 -N和NO3-N均没有显著相关性.土壤温度和孔隙水中DOC浓度是影响沼泽湿地产CH4能力的重要因素.CH4排放通量与土壤温度和积水深度呈很好的指数关系,与剖面CH4浓度和孔隙水NH4 -N浓度有显著的正相关关系.CH4排放通量与孔隙水DOC浓度相关性不显著.     

植物对沼泽湿地生态系统N2O排放的影响

利用静态暗箱/气相色谱法连续3个生长季(2003-2005年)对三江平原小叶章草甸和毛果苔草沼泽N2O排放通量进行野外对比观测试验.结果表明,植物不同生长阶段对湿地生态系统N2O排放通量的影响不尽相同.植物的参与促进了湿地生态系统N2O的排放,2003-2005年生长季小叶章草甸土壤-植物系统N2O排放通量分别是土壤表观N2O排放通量的1.58倍、2.09倍和2.34倍,同期毛果苔草沼泽土壤-植物系统N2O排放通量分别是土壤表观N2O排放通量的1.86倍、1.50倍和1.33倍.3个生长季小叶章草甸N2O排放通量均大于毛果苔草沼泽,这主要是由土壤理化性质的空间变异性以及水文情况的差异造成的.     

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.     

氮输入对三江湿地小叶章不同生长阶段土壤产生CH_4能力的影响

在小叶章(Deyeuxia angustifolia)不同生长阶段,用室内鲜土培养法对土壤CH4的产生能力进行了研究.结果表明,氮输入后,植物各生长阶段的土壤CH4产生率均随时间的推移发生了明显的波动.从生长季(6月7日～8月24日)CH4产生率均值来看,不同氮输入水平对土壤CH4产生起促进作用;不同氮输入水平对植物不同生长阶段CH4产生率影响明显.第一(6月7日～7月2日)、第二(7月2日～7月20日)阶段适量的氮输入(6g.m-2)对CH4产生起促进作用,但过量氮输入(12g.m-2)会对CH4产生起抑制作用;而第三(7月20日～8月7日)、第四(8月7日～8月24日)阶段不同氮输入均对CH4产生起促进作用;氮输入后,土壤微生物量碳(MBC)、土壤微生物量氮(MBN)、土壤基础呼吸(BR)、土壤代谢熵(qCO2)、土壤诱导呼吸(SIR)、铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)和植物地上生物量与土壤CH4产生的动态关系存在差异.土壤CH4产生与qCO2呈显著正相关(p0.01),与土壤MBN、TOC和地上生物量呈显著正相关(p0.05).     

1982～2008年东北冻土区植被生长季NDVI对气候变化和CO_2体积分数增加的响应

利用GIMMS和MODIS两种遥感数据,分析了1982～2008年东北冻土区植被生长季平均NDVI的时空特征,并探讨不同类型冻土区和不同植被类型归一化差值植被指数(NDVI)对气候变化和CO2体积分数增加的响应.研究表明,不同冻土类型区植被生长季NDVI均值从大到小依次为:连续多年冻土区大片多年冻土区季节性冻土区岛状多年冻土区.东北冻土区不同植被类型生长季平均NDVI值由大到小依次为:森林灌丛沼泽农田草地,其中森林植被生长季平均NDVI值为0.61,草地为0.46.过去27年间,东北冻土区植被生长季平均NDVI年际变化曲线可分为3个变化阶段:①1982～1990年,小幅上升阶段;②1990～2000年,缓慢下降阶段;③2000～2008年,明显上升阶段.1982～2008年期间,连续多年冻土区及大片多年冻土区植被生长季平均NDVI值呈显著上升趋势(p0.05).对于不同植被类型而言,除森林植被NDVI呈显著上升趋势外(p0.05),其它植被类型NDVI值无显著变化趋势.过去27年间,东北冻土区年均气温显著升高,年降水量显著下降,CO2浓度显著升高.研究区全区平均NDVI与年平均气温呈显著正相关(p0.05),气温是影响东北冻土区生长季植被NDVI的主要气候因子.森林和沼泽湿地植被生长季平均NDVI与年平均气温呈显著正相关,与降水量呈显著负相关(p0.05);5种植被类型中仅森林植被受CO2浓度影响显著.年平均气温对不同植被类型的影响由高到低的顺序为:森林沼泽湿地灌丛农田草地;降水的影响为:森林沼泽湿地草地灌丛农田;CO2浓度的影响为:森林沼泽湿地草地农田灌丛.     

不同水分条件下小叶章湿地表土有机碳及活性有机碳组分季节动态

通过野外试验与室内分析,考察了三江平原生长季内不同水分条件小叶章(Calamagrostis anguatifolia)湿地表层0～20cm土壤有机碳(SOC)、轻组有机碳(LFOC)与微生物生物量碳(MBC)的季节变化动态.结果表明,不同水分条件小叶章湿地表土SOC及各组分含量季节变化明显.季节性积水条件对表土活性有...     

氮输入对沼泽湿地碳平衡的影响

以小叶章沼泽化草甸为对象,利用静态箱-气相色谱法,在三江平原进行野外原位试验,研究氮输入对沼泽湿地碳平衡及其各分量的影响.氮素输入后,沼泽湿地生态系统总初级生产力提高,生物量增大,分别比对照处理增加了10%和26.8%.同时,CH₄和生态系统呼吸CO₂排放量提高,而生态系统CO₂净交换(NEE)和净碳(CO₂和CH₄都转化成对应的碳)交换降低,CO₂、CH₄和NEE的季节变化动态未改变.2004年整个生长季氮输入处理的CO₂和CH₄排放量分别比对照处理升高了34%和145%,NEE和净碳交换分别降低了70%和81.6%,但整个生长季2个处理仍然表现为碳的净吸收.氮输入没有改变沼泽湿地碳“汇”的功能,只是减弱了其作为碳“汇”的功能.