滨海芦苇湿地土壤微生物数量对长期模拟增温的响应

采用开顶式生长室(Open-top chamber,OTC)连续8 a(2008~2015年)长期模拟温度升高,研究滨海芦苇湿地不同土壤深度,及两种代表植物芦苇(Phragmites australis)和白茅(Imperata cylindrical)根际、非根际土壤可培养微生物数量变化对长期增温的响应。结果表明:(1)相对于对照,长期增温导致土壤可培养微生物的数量显著增加。其中,增温对土壤表层细菌、真菌的数量影响显著,细菌在第一层的增幅最大,增加率为34.16%,真菌在第三层的增幅最大,增加了64.42%。增温对20~40 cm土层放线菌影响显著,其中在第二层达到最大增加率59.47%;(2)长期增温对芦苇根际土壤微生物的根际效应变化的影响不大,表现为各土层芦苇根际效应增温对照,而白茅根际真菌和放线菌分别在第二层和第三层有显著差异;(3)不同的植物类型,其根际可培养微生物数量及根际效应对长期增温的响应不一致,表现为芦苇和白茅根际土壤可培养微生物数量及根际效应的增加幅度不同,这可能与植物不同类型,根际分泌物种类、数量的差异有关。     

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。     

崇明东滩滨海围垦湿地CO_2通量贡献区分析

利用通量贡献区模型(FSAM)对崇明东滩滨海围垦湿地生长季和非生长季的CO2通量贡献区(Footprint)进行分析,结果表明:(1)135°~225°方向为生长季主风向,而315°~45°方向为非生长季主风向。(2)在生长季主风向,大气稳定状态下的Footprint函数取得最大值时的位置(Xm)为96.84 m,90%的通量信息来源于迎风向41.04~378.20 m、垂直迎风向-79.73~79.73 m范围内;而大气不稳定状态下的Xm为75.28 m,90%的通量信息来源于迎风向33.83~257.07 m、垂直迎风向-82.29~82.29 m范围内。在非生长季主风向,大气稳定状态下的Xm为82.68 m,90%的通量信息来源于迎风向36.73~282.49 m、垂直迎风向-120.31~120.31 m范围内;而大气不稳定状态下的Xm为56.49 m,90%的通量信息来源于迎风向25.90~179.90 m、垂直迎风向-76.30~76.30 m范围内。(3)非主风向贡献区分布与主风向有相似的规律。在生长季和非生长季,大气稳定状态下的贡献区面积均要大于大气不稳定状态下的贡献区面积;而在相同的大气稳定状态下,生长季的贡献区面积要大于非生长季。(4)在非生长季,主风向观测的垂直迎风向范围要远大于其他风向,这可能和该条件下的横向风速脉动标准差与摩擦风速的比值(σv/u*)较大有关。     

滨海围垦区几种耐盐乔灌木的光合特性比较

为探讨几种耐盐乔木和灌木对滨海围垦区盐碱化土壤的适应能力,采用LI-6400光合作用测定仪在植物生长旺季对崇明东滩围垦区同期栽种的9种耐盐碱陆生植物物种的叶片光合特性进行测定。结果表明,在刺槐(Robinia pseudoacacia)、石楠(Photinia serrulata var.serrulata)、女贞(Ligustrum lucidum)和蜀桧柏(Sabina komarovii)4种乔木物种中,刺槐的最大光合速率、表观量子效率和光饱和点最高,分别为21.28μmol·m-2·s-1、0.049μmol·μmol-1和2 031μmol·m-2·s-1,但光补偿点却较低(13.60μmol·m-2·s-1)。在紫穗槐(Amorpha fruticosa)、伞房决明(Cassia sophera)、木芙蓉(Hibiscus mutabilis)、海滨木槿(Hibiscus syriacus)和慈孝竹(Bambusa multiplex)5种灌木物种中,紫穗槐的最大光合速率、表观量子效率和光饱和点最高,分别为20.92μmol·m-2·s-1、0.048μmol·μmol-1和1 980.67μmol·m-2·s-1,但光补偿点却最低(2.95μmol·m-2·s-1)。在这些灌木物种中,紫穗槐具有最高的水分利用率(10.58μmol·mol-1)和较低的蒸腾速率(1.86 mmol·m-2·s-1)。因此,就叶片光合特性而言,刺槐和紫穗槐分别是对滨海围垦区盐碱化土壤具有良好适应性的乔木和灌木树种。     

滨海围垦区不同陆生植物配置模式对土壤有机碳储量及土壤呼吸的影响

为了研究不同陆生植物配置模式对滨海围垦区土壤有机碳储量及土壤呼吸特征的影响，在崇明东滩围垦湿地公园栽植了8 a的湿地松纯林、湿地松 紫穗槐混交林及紫穗槐纯林3种典型陆生植物配置模式，以裸地作为对照，采用Li 6400便携式光合作用仪的土壤呼吸叶室对其土壤呼吸进行了测定，期间对土壤有机碳含量及土壤容重，影响土壤呼吸的土壤微气候因子、植物群落结构等进行了同步测定。结果表明：土层0~40 cm土壤有机碳储量变化范围为296~691 kg/m2：湿地松 紫穗槐混交林>裸地>紫穗槐纯林>湿地松纯林，不同植物配置模式对土壤有机碳储量改善不同，湿地松与紫穗槐混交配置比纯林更有利于增加滨海围垦区土壤有机碳储量；土壤呼吸速率年平均值变化范围为274~519 μmol/(m2·s)：紫穗槐纯林>湿地松 紫穗槐混交林>湿地松纯林>裸地，土壤温度是影响滨海围垦区土壤呼吸的关键因子，各配置模式土壤呼吸的差异可能与其土壤有机碳储量及植物叶面积指数有关。可为滨海围垦区进行以增汇为目的人工管理提供科学依据     

崇明东滩围垦湿地芦苇光合作用对模拟升温的响应初探

采用开顶式气室法(Open top Chamber, OTC)模拟升温，分别于升温1 a和升温2 a后，测定崇明东滩围垦湿地代表植物--芦苇快速生长期叶片的光响应进程，分析最大净光合速率(Pmax)、暗呼吸速率〖WTBX〗(Rd)、表观量子效率(AQY)、光补偿点(LCP)、光饱和点(LSP)等光合参数对升温时间的累积响应。结果表明：与对照样地相比，升温1 a后Pmax、〖WTBX〗LSP显著增加，Rd、LCP显著降低，表现出正效应，而升温2 a后结果相反；升温条件下〖WTBX〗AQY的年际差异不显著；非线性拟合芦苇叶片光合 光响应(Pn PAR)曲线，结果显示其在升温第一年和第二年分别发生上调和下移现象；蒸腾速率(Tr)对升温表现增加趋势；气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)对升温的响应与光合有效辐射(PAR〖WTBZ〗)强度有关。这可能意味着长时间升温条件下芦苇叶片因非气孔因素限制发生光合适应现象     

崇明东滩滨海围垦湿地生长季CO2通量特征

利用涡度相关法,观测了崇明东滩滨海围垦湿地2013年生长季的CO2通量,并分析了CO2通量动态特征及相关环境因子对其的影响。结果表明：该湿地2013年生长季累积净生态系统CO2交换量(NEE)达-1 033257 g/m2,表现为明显的CO2的“汇”。各月NEE平均日动态虽有差异,但均表现为典型的“U”型曲线;各月均表现为吸收CO2,其中7月份月累积NEE值最小,为-274928 g/m2,而9月份最大,为-67440 g/m2;就生态系统呼吸(Reco)占生态系统总第一性生产力(GPP)的比例(Z值)而言,4月份最小,而9月份最大。光合有效辐射(PAR)和日间净生态系统CO2交换量(NEEd)之间符合直角双曲线关系,表观量子效率(α)和最大光合速率(Pmax)分别在6月份和8月份达到最大值;相对于土壤温度(Ts),4 m气温(Ta4)能够更好的解释NEEn和NEEd的变化;各月NEEn与Ta4之间符合极显著指数函数关系;在7和8月份,NEEn与Ta4之间呈现出极显著负相关,即Ta4的升高能够抑制NEEn的增大,而其余月份则为极显著正相关。各月NEEd与Ta4之间均符合极显著二次函数关系,而在4、6以及9月份,NEEd与Ts10及Ts30之间并无显著相关性。就Q10值而言,除了7和8月,其余月份均呈现出Q10(Ta4)<Q10(Ts10)<Q10(Ts30)的规律。土壤体积含水量(SWC)和土壤盐度(Ss)是NEE的重要影响因子,二者与NEEn及NEEd之间均表现为极显著的相关性     

崇明东滩围垦区芦苇湿地土壤盐分动态研究

2009~2013年对崇明东滩围垦区芦苇湿地10 cm和30 cm两个土层的土壤溶液电导率、水分、温度和相关微气象因子进行了为期5 a的原位同步连续监测,探讨了不同时间尺度的湿地土壤盐分动态。结果如下:(1)在年际动态方面,10 cm土层的土壤溶液电导率在5 a间逐年递减,年均降低8.10%,30 cm土层的土壤溶液电导率在前4 a逐年递减,年均降低6.06%,但2013年较2012年上升了16.34%。各个年份10 cm土层的土壤溶液电导率均值皆显著低于30 cm土层,且年均值的差异逐年递增。(2)在季节动态方面,各年份内,两个土层的土壤溶液电导率多表现为春、夏、秋升高,冬季下降的趋势,也多在秋季和冬季分别达到最大值和最小值。各年份间,10 cm土层春季和夏季以及30 cm土层春季的土壤溶液电导率呈逐年递减的趋势。(3)在日动态方面, 10 cm土层的土壤溶液电导率波动幅度大于30 cm土层,并且30 cm土层土壤溶液电导率日最大值和最小值出现的时刻较10 cm土层有一定的滞后性。综上所述,研究区在围垦后,耕层土壤每年都能以一定的速率脱盐,但在季节性气候影响下,严重的返盐现象仍可能在秋季发生,因而在秋季可以通过增加人工措施以防止土壤返盐。     

崇明岛新围垦区不同土地利用条件下的土壤呼吸研究

土地利用方式是影响温室气体减排的关键因子之一。新围垦土地因其土壤本底均一、土地利用历史简单短暂,使得评价短期土地利用对温室气体排放的影响成为可能。为此,在崇明东滩湿地新围垦区选取了本底均匀、利用历史简单的几种土地利用类型（旱田、水旱轮作农田、人工林带）,研究其土壤呼吸的变化及其与土壤环境间的关系,以期评价其各自的固碳和温室气体减排潜力。研究表明,2009年整个春季,土壤呼吸速率强度的顺序为水旱轮作[（0.30±0.08）mol.m-2.d-1]〉旱田[（0.18±0.04）mol.m-2.d-1]〉林带[（0.09±0.01）mol.m-2.d-1];春季各月份,水旱轮作田土壤呼吸速率变化波动较大,旱田较平稳,4、5月份最先达到日最高值,人工林带最为平稳,且始终具有较低的呼吸强度;旱田土壤呼吸速率均不能简单用土壤5 cm处温度及湿度进行解释,林带与水旱轮作田土壤呼吸速率与土壤5 cm处温度显著相关（P〈0.05）;整个春季,林带土壤呼吸与5 cm处温度及湿度均显著相关,其中与温度极显著相关（P=0.01）,水旱轮作田与旱田的土壤呼吸速率与两者均不相关。