闽江河口互花米草海向入侵对湿地土壤nirS型反硝化微生物群落结构及多样性的影响

2020年秋季,在闽江河口鳝鱼滩东部的互花米草分布区,由陆向海方向选择互花米草海向入侵前的光滩(MF)、入侵1～2年的互花米草湿地(SAN)和入侵6～7年的互花米草湿地(SA)为研究对象.基于高通量测序技术,探讨了互花米草海向入侵对土壤nir S型反硝化微生物群落结构及多样性的影响.结果表明,变形菌门(Proteobacteria)均是互花米草不同入侵阶段土壤中nir S型反硝化微生物的优势门(90.41%～97.36%),其次是厚壁菌门(Firmicutes)和放线菌门(Actinobacteria),三者在SAN和MF土壤中的丰度均与SA存在显著差异(p<0.05).不同入侵阶段土壤中共有的nir S型反硝化细菌属为假单胞菌属(Pseudomonas)、芽孢杆菌属(Bacillus)、偶氮弧菌属(Azoarcus)、陶厄氏菌属(Thauera)、Sulfurifustis属、副球菌属(Paracoccus)、鲁杰氏菌属(Ruegeria)、红肠命菌属(Rubrivivax)、趋磁螺菌属(Magnetospirillum)和福格斯氏菌属(Vogesella),其中,假单胞菌属是...     

闽江河口湿地土壤对痕量元素吸附-解吸特征及其对pH值变化的响应

选择闽江河口鳝鱼滩的芦苇湿地、短叶茳芏湿地及二者交错带湿地为对象，研究了湿地土壤痕量元素的吸附-解吸特征及其对pH值变化的响应.结果表明，3种湿地土壤对Cr⁶⁺、Ni²⁺和Cd²⁺的吸附能力及其对Cr⁶⁺和Ni²⁺的最大缓冲容量均表现为短叶茳芏湿地低于交错带湿地和芦苇湿地；对Cu²⁺和Zn²⁺的吸附能力和最大缓冲容量在0~30 cm土层均以芦苇湿地较高，而在30~60 cm土层以短叶茳芏湿地较高.导致3种湿地土壤对痕量元素吸附能力差异的原因主要与土壤颗粒组成和pH值的差异有关.Langmuir吸附等温方程可较好地拟合湿地土壤吸附Cr⁶⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺和Cd²⁺的热力学过程（R²≥0.82）.3种湿地土壤中Cr⁶⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺和Cd²⁺的解吸量均随吸附量的增加而增加，二者呈显著正相关（p<0.05或p<0.01），且其解吸过程均存在滞后现象，说明吸附过程的作用力较解吸过程强.随着pH值的增加，3种湿地土壤对Cr⁶⁺的吸附量均呈波动降低变化，对Ni²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺和Cd²⁺的吸附量整体均呈增加趋势；而Cr⁶⁺、Cu²⁺、Zn²⁺和Cd²⁺的解吸量对pH值变化的响应与之相反.研究显示，在未来闽江河口硫酸型酸沉降发生频次增加的情况下，相对于短叶茳芏湿地，芦苇湿地和交错带湿地对Ni²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺和Cd²⁺的吸附量将大幅降低，而解吸量将有所增加，说明Ni²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺和Cd²⁺将更易游离于这两种湿地的土壤孔隙水中，进而可能增加其对植物或土壤生物的生态毒性风险.     

外源氮输入对生长季黄河口碱蓬-土壤系统磷分布规律的影响

为研究氮负荷不断增强情况下黄河口湿地磷的生物循环状况,选择黄河入海口北部滨岸高潮滩的碱蓬湿地为研究对象,基于野外原位氮（N）输入模拟试验,研究不同氮输入梯度[N0（对照处理）,6.0 g/（m2·a）;N1（低氮处理）,9.0 g/（m2·a）;N2（中氮处理）,12.0 g/（m2·a）;N3（高氮处理）,18.0 g/（m2·a）]下生长季碱蓬湿地植物-土壤系统中w（TP）分布特征的差异.结果表明:外源氮输入对湿地表层（0~10 cm）土壤中w（TP）变化的影响较为明显,N2和N3处理下w（TP）整体高于N0和N1处理.不同氮处理下植物各器官的w（TP）生长初期表现为根>叶>茎,生长旺期和末期表现为叶>根>茎,说明叶是磷的主要累积器官.外源氮输入改变了碱蓬湿地的养分限制状况,随着氮输入量的增加,土壤和植物-土壤系统磷储量、氮供给的增幅远低于植物亚系统,说明氮、磷之间的养分供给存在不同步性.研究显示,在未来黄河口氮养分负荷不断增加的情况下,碱蓬湿地植物-土壤系统极有可能通过加速磷的生物循环来缓解日益加剧的磷养分限制状况,进而使得氮、磷养分之间可能形成正反馈机制,而这将有利于维持湿地系统的稳定与健康.      

闽江河口互花米草与短叶茳芏湿地土壤无机硫形态分布特征及其影响因素

选择闽江口鳝鱼滩不同淹水环境下两条样带(A样带,远离主潮沟且退潮后无积水;B样带,靠近主潮沟且退潮后有积水)上的短叶茳芏湿地和已被互花米草入侵(入侵前为短叶茳芏湿地)的互花米草湿地为研究对象,探讨不同类型湿地土壤无机硫赋存形态的分布特征及其主控因素.结果表明,B样带上互花米草湿地和短叶茳芏湿地土壤中的水溶性硫(H_2O-S)和吸附性硫(Adsorbed-S)含量总体上低于A样带,而盐酸可溶性硫(HCl-Soluble-S)和盐酸挥发性硫(HCl-Volatile-S)含量则高于A样带.短叶茳芏湿地和互米草湿地土壤中不同形态无机硫的含量在两条样带上整体均表现为HCl-Soluble-SH_2O-SAdsorbed-SHCl-Volatile-S,且二者的总无机硫含量分别占其TS含量的9.02%~15.50%和8.04%~12.73%.与短叶茳芏湿地相比,互花米草入侵分别使A样带土壤中H_2O-S、Adsorbed-S、HCl-Soluble-S、HCl-Volatile-S和总无机硫含量减少了35.2%、36.4%、16.8%、1.8%和26.12%;但使B样带表层土壤的总无机硫含量及0~20 cm土层的HCl-Soluble-S和HCl-Volatile-S含量分别增加了8.34%、15.34%和5.71%.研究发现,非长期淹水条件下,互花米草入侵后可降低湿地土壤有效硫的供给能力;长期淹水条件下,互花米草入侵可通过提高土壤中HCl-Soluble-S的含量增加金属硫化物沉淀,而挥发性硫含量的同步增加则可能对植被生长(特别是根系发育)产生不利影响.     

闽江河口芦苇和短叶茳芏空间扩展对湿地植物-土壤系统氮分布及转运特征的影响

选取闽江河口鳝鱼滩芦苇湿地、短叶茳芏湿地及二者空间扩展过程中形成的交错带湿地为研究对象,探讨了空间扩展影响下湿地植物-土壤系统氮分布、转运特征及其影响因素.结果表明,空间扩展影响下交错带湿地土壤氮含量发生了较大改变,其全氮（TN）、铵态氮（NH₄⁺-N）含量相比芦苇湿地分别降低了15.52%和6.08%,但相比短叶茳芏湿地分别增加了20.61%和4.33%;其硝态氮（NO₃^--N）含量相比芦苇湿地及短叶茳芏湿地分别降低了5.79%和13.84%.空间扩展主要通过改变植物生态特征、土壤EC及其颗粒组成而对湿地土壤氮的空间分布产生影响.空间扩展影响下湿地植物不同器官的TN含量亦发生了明显变化.相对于空间扩展前的纯群落,空间扩展后交错带芦苇和交错带短叶茳芏各器官的TN含量均明显增加;同时,在空间扩展后的交错带群落中,短叶茳芏各器官的TN含量均高于芦苇,前者主要与交错带植被对悬浮颗粒物拦截作用增强从而导致更多养分输入有关,后者主要与交错带短叶茳芏和芦苇对氮养分吸收与转运能力的差异有关.研究发现,相较于 短叶茳芏,空间扩展过程中的芦苇无论在氮养分吸收利用还是在向地上转运氮养分方面均处于明显优势,而这可能是导致短叶茳芏生态空间逐步被芦苇占据的一个重要因素.     

硫毒化NH3-SCR脱硝催化剂再生方式的构建及机制研究

以CeTi复合氧化物负载NH₄HSO₄(模拟SO₂毒化催化剂)为研究对象,并向其中掺杂Mo作为改性组分,研究了硫毒化催化剂的再生过程与机制.与热再生相比,冷等离子体在再生毒化后催化剂的过程中显现出独特的优势.通过对再生后催化剂的物理化学性质表征及优化再生气氛,确认了冷等离子再生催化剂的优点：不仅能够保持催化剂物相结构的稳定,还可促进催化剂表面NH₄HSO₄的低温分解和硫物种的脱附.虽然冷等离子体再生后的催化剂NH₃-SCR反应活性下降,但可通过纯O₂气氛中焙烧的方式,实现对催化剂物理化学性质的重构和催化活性的再生.通过此研究,初步建立了催化剂“毒化-再生-重构”的基本构效关系,为硫中毒NH₃-SCR脱硝催化剂的再生提供了可行性方案.     

互花米草入侵对闽江口湿地土壤氨氧化微生物群落的影响

为了探究互花米草入侵影响下闽江河口湿地土壤中氨氧化微生物的群落结构及多样性特征,利用高通量测序技术对闽江河口互花米草不同海向入侵阶段湿地(BF:入侵前的光滩;SA M:入侵1～2年的互花米草湿地;SAM:入侵6～7年的互花米草湿地)土壤中的氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)的群落结构及多样性进行了分析.结果表明:互花米草入侵影响下湿地土壤中AOA的OTUs、Chao1指数和Shannon指数均显著高于AOB.互花米草海向入侵降低了土壤中AOA的群落丰富度(OTUs和Chao1指数)和AOB的群落多样性(Shannon指数),但增加了AOA的群落多样性和AOB的群落丰富度.不同入侵年限土壤中的奇古菌门(Thaumarchaeota)均是AOA的绝对优势菌门,但AOB在BF和SA M土壤中均以泉古菌门(Crenarchaeota)占优(>90%),而在SAM中以变形菌门(Proteobacteria)占优;不同入侵年限土壤中的Nitrosopumilus均是AOA的优势菌属(>98%),而未分类菌属均是AOB的优势菌属(>90%).互花米草入侵增加了样本间微生物的...     

闽江河口芦苇与短叶茳芏湿地植物钴生物富集全年变化特征

河口湿地位于陆海相互作用地带,是痕量有益元素的重要源、汇或转换器.在当前河口复杂环境变化及人类活动影响下,探讨湿地植物痕量有益元素的生物富集特征具有重要意义.本研究选择闽江河口鳝鱼滩的典型芦苇湿地和短叶茳芏湿地为研究对象,探讨了不同湿地植物钴(Co)生物富集的全年变化特征及其主要影响因素.结果表明,研究区湿地土壤Co含量的全年平均值((13.47±1.50) mg·kg^-1)明显高于福建省表层土壤的背景值(7.41 mg·kg^-1),存在中等程度富集.芦苇和短叶茳芏湿地不同土层Co含量的全年变化特征较为相似,二者在1—4月均骤然降低,在5—9月变化不大,而在10—12月均迅速增加;除0～10 cm土层外,后者10～60 cm土层的Co含量均显著高于前者(p<0.05).植物生长节律及土层深度是影响芦苇和短叶茳芏湿地土壤Co含量时空变化的重要因素.芦苇与短叶茳芏不同器官的Co含量及富集系数(BCF_Co)均以根最高,说明根均是二者Co的重要富集器官;二者根、叶、立枯体的BCF_Co在1—6月均呈先增...     

闽江河口芦苇与短叶茳芏空间扩展对湿地植物钒生物富集的影响

选择闽江河口鳝鱼滩芦苇与短叶茳芏空间扩展前的芦苇湿地、短叶茳芏湿地以及二者空间扩展过程中的交错带湿地为研究对象，探讨了空间扩展过程中不同湿地植被的钒（V）生物富集特征及其主要影响因素.结果表明，空间扩展影响下不同湿地土壤的V含量在0~40 cm土层均表现为芦苇湿地 > 交错带湿地 > 短叶茳芏湿地；芦苇湿地和交错带湿地土壤的V含量垂直变化特征较为一致，并均于40~50 cm土层出现较高值.芦苇与短叶茳芏的空间扩展整体增加了交错带湿地土壤的V含量，其均值相比短叶茳芏湿地增加了8.69%，而相比芦苇湿地仅增加0.21%.空间扩展主要通过改变湿地土壤的颗粒组成、EC以及植物的生物量、株高和密度来影响土壤的V含量分布.芦苇与短叶茳芏的V生物富集特征呈相反变化，这与二者竞争过程中植被生态特征改变以及其对V的竞争利用方式有关.此外，不同湿地植被均以根的V富集能力最强，且交错带短叶茳芏的V生物富集能力要高于交错带芦苇，这与二者在竞争生境中对V的吸收利用与转运的差异有关，交错带短叶茳芏可用于未来受V污染湿地修复的备选物种.研究发现，芦苇与短叶茳芏为应对空间扩展过程中的竞争可能采取不同的V富集策略，前者通过将富集到根中的V优先转运至光合器官（叶）的方式来保持相对竞争优势，而后者通过将富集到根中的V大量转移到地上主体（茎）的方式来抗衡来自芦苇的竞争.     

黄河口碱蓬湿地土壤磷矿化特征对氮负荷及水分的响应

选择黄河口北部滨岸高潮滩的碱蓬湿地为研究对象,基于野外原位氮负荷增强模拟试验(NL0,对照处理;NL1,低氮负荷处理;NL2,中氮负荷处理;NL3,高氮负荷处理),于生长季末获取相应氮负荷水平下的表层土壤(分别记为NLS0、NLS1、NLS2和NLS3),通过室内开放培养系统,在25℃的淹水和非淹水条件下,探讨了湿地土壤磷矿化特征对氮负荷及水分的响应.结果表明,不同水分条件下各氮负荷处理土壤的磷矿化量均以初期最高(0～28 d),之后迅速降低(28～88 d),并于后期趋于平稳(88～118 d).不同水分条件下的土壤磷矿化特征可能主要与培养过程中相应氮负荷水平下的pH有关.连续培养118 d后,NLS0、NLS1、NLS2和NLS3的磷累积矿化量在非淹水条件下分别为6.62、6.78、8.15和7.15 mg·kg-1,在淹水条件下分别为5.88、6.15、6.01和5.71 mg·kg^-1,非淹水条件下的土壤具有更高的磷矿化能力.不同氮负荷处理土壤的磷矿化量主要来自培养的前28 d,其累积矿化量占总矿化量的比例在非淹水和淹水条件下分别达76.93%～82.63...