生物炭对滨海湿地盐碱土壤碳氮循环的影响

滨海湿地盐碱土壤在全球碳氮循环及调节气候变化中起着重要作用。环境友好型土壤改良剂生物炭（Biochar,BC）在缓解气候变化和促进农业可持续发展方面前景巨大。然而,现有研究多关注BC对滨海湿地盐碱土壤中温室气体排放及土壤氮素流失的影响,缺乏其对滨海湿地盐碱土壤碳氮循环的深入研究和系统总结。本文综合分析了施用BC对滨海湿地盐碱土壤植被碳库、有机碳库、有机碳矿化及生物固氮、硝化、反硝化、矿化、氨损失等碳氮循环过程的影响和可能机制。指出未来应关注长期野外研究,利用宏基因组等现代分子生物技术,阐明BC对土壤碳氮循环影响的分子生物学机制,以期为滨海湿地生态系统的修复与功能保育提供理论依据。     

中国滨海湿地CH4通量研究进展

滨海湿地严格的厌氧环境造成与其面积不成比例的碳储量,同时有利于CH₄的产生。探讨滨海湿地温室气体通量,尤其是CH₄通量,对确定滨海湿地究竟是温室气体的“源”还是“汇”,评估滨海湿地对全球变化的影响具有重要的作用。论文通过对中国滨海湿地CH₄通量的排放机制、时空变化以及影响因素进行阐述总结得出：闽江河口CH₄通量明显大于长江口和黄河口,主要原因在于温度和生物量的差异;江苏滨海湿地CH₄通量的研究相对薄弱,南方红树林湿地CH₄通量的空间差异较大。潮汐对滨海湿地CH₄通量的影响呈“M”型：涨潮开始时,CH₄通量逐渐增加,随着水位的加深,逐渐减少;当落潮到最适宜产生CH₄的水位深度时,大量原先产生的CH₄开始排放出来,待水位继续下降,产生的CH₄极容易被氧化,开始减少。目前缺乏研究滨海湿地CH₄通量的标准方法,而且针对潮汐变化,微生物以及酶活性对CH₄排放的影响研究比较薄弱,在此基础上,提出了利用箱法进行CH₄通量的研究需因地制宜,依据研究目的以及植被、土壤、水文的差异选择不同的样点布设原则和采样方法。     

盐分增强对河口淡水潮汐湿地土壤活性碳组分和碳获取酶活性的影响

为了研究未来盐水入侵对河口淡水潮汐湿地土壤有机碳分解的影响,本研究将河口淡水潮汐湿地土壤移置到半咸水潮汐湿地,研究土壤移置30、180和510 d后,河口淡水潮汐湿地土壤活性有机碳（LOC）组分和碳获取酶活性（β-葡萄糖苷酶、纤维素水解酶、过氧化氢酶与酚氧化酶）对盐分增强的响应.结果表明,土壤盐分增强对活性有机碳组分的影响显著,盐分增强促进土壤MBC和DOC的含量增加,土壤EOC的含量减少.植物地上生物量随着土壤盐分的增强而降低,而地下生物量随着盐分的增强而增加.细菌丰度随着土壤盐分增强而减少,真菌丰度随着土壤盐分增强而增加.随着土壤盐分的增强,4种碳获取酶的活性增加.相关分析和回归分析表明碳获取酶的活性受土壤Fe(III)/Fe(II)比值、土壤C/N比值及土壤真菌/细菌（F/B）比值影响.研究结果表明：当河口淡水潮汐湿地由淡水潮汐湿地转变为半咸水潮汐湿地,植物的根系泌氧和有机物分泌都会相应增加,土壤有机质质量变差,故而土壤碳获取酶的活性会相应增加,而土壤活性有机碳的含量大量减少.因此,未来海平面上升后,河口淡水潮汐沼泽湿地土壤碳储量减少,并进一步加剧海平面上升对河口淡水潮汐湿地生态...     

淹水增加对闽江河口淡水潮汐湿地孔隙水地球化学特征及CO2和CH4排放通量的影响

海平面上升使得河口潮汐湿地淹水高度增加,对CO_2和CH_4的排放通量产生重要影响,但目前绝大多数研究集中在淹水增加对河口盐沼湿地的影响,淹水增加对于河口淡水潮汐湿地的影响缺乏数据.鉴于此,本研究利用模拟潮汐池和中型生态系,研究淹水增加15 cm和30 cm后对闽江河口淡水潮汐湿地孔隙水(NH_4+、NO_3-、DOC、溶解性CH_4和DIC)浓度及CO_2和CH_4排放通量的影响.结果表明,淹水高度增加15 cm和30 cm后,CO_2的排放通量分别下降28. 53%和36. 56%;淹水增加15 cm时,CH_4的排放通量没有显著变化,增加至30 cm后,CH_4的排放通量显著增加29. 27%;淹水高度增加15 cm和30 cm,孔隙水CH_4的浓度分别增加47. 83%和73. 91%.淹水增加对孔隙水DOC浓度变化影响不显著.淹水增加促进孔隙水NH_4+浓度,并降低孔隙水DIC和NO_3-的浓度.淹水增加降低CO_2和CH_4排放通量的温度敏感性.根据研究结果,未来海平面上升50 a和100 a后,闽江河口淡水潮汐湿地的综合增温潜势将分别降低28%和35%.     

陆地生态系统碳水通量特征研究进展

CO₂/H₂O通量特征对于揭示微尺度生态系统的区域碳循环规律及机制具有重要意义。陆地生态系统作为全球生态系统重要组成部分,其CO₂/H₂O通量变化深刻影响着全球碳循环和水循环平衡。本文综述了碳通量、水汽通量的研究方法,归纳了各类研究方法的研究进展,评述了各类方法的优势与不足。总结了我国包括森林、草地、农田、荒漠等不同陆地生态系统碳通量和水汽通量的最新研究进展,对碳通量和水汽通量的影响环境因子进行了总结分析,最后从模拟尺度以及影响因子角度,分析了目前碳水通量研究存在的问题难点及未来发展趋势。     

闽江河口潮汐沼泽湿地天然低盐度梯度土壤胞外酶活性特征

为了揭示河口潮汐沼泽湿地天然低盐度梯度下土壤胞外酶活性的时空变化差异,对闽江河口淡水潮汐沼泽湿地和半咸水潮汐沼泽湿地短叶茳芏(Cyperus malaccensis)植被下不同季节的土壤胞外酶活性、土壤容重和含水率、植物生物量、以及有机碳特征值(SOC、POXC、DOC和C∶N比)进行测定与分析.研究结果表明在闽江河口天然盐度梯度上,当土壤盐度从0‰增加至4.2‰,土壤β-葡萄糖苷酶(BG)、纤维素水解酶(CBH)、酚氧化酶(PHO)和过氧化物酶(PEO)活性均显著增加,增幅分别为201%、305%、493%和252%.沿着闽江河口天然盐度梯度,土壤容重和含水率以及孔隙水DOC浓度没有显著变化,但土壤易氧化有机碳(POXC)含量、有机碳(SOC)含量和土壤C∶N比逐渐减少.半咸水潮汐沼泽湿地站点短叶茳芏的地上生物量低于淡水潮汐沼泽湿地站点,但地下生物量则显著高于淡水潮汐沼泽湿地站点.4种土壤胞外酶活性均与土壤C∶N比呈现显著的负相关,酚氧化酶(PHO)和过氧化物酶(PEO)与土壤SOC含量呈负相关.土壤β-葡萄糖苷酶(BG)活性最高值出现在春季,而纤维素水解酶(CBH)活性最高值出现在夏季.以上研究结果表明,土壤盐度是影响闽江河口潮汐沼泽湿地生态系统土壤胞外酶活性和碳库演变的重要环境因子.从河口淡水潮汐沼泽湿地至低盐的半咸水潮汐沼泽湿地,沼泽植物地下生物量增加,与碳分解相关的土壤胞外酶活性增加,并抑制土壤的有机碳积累.     

滨海湿地退化区鸟类刨坑觅食行为促进植被的恢复

鸟类是滨海湿地生态系统中非常重要的组成部分,也是能够通过自身行为影响非生物环境以及生物过程的生态系统工程师。了解鸟类在滨海湿地生态系统中的生态系统工程效应,对于开展滨海湿地的生态修复具有重要作用。通过野外调查研究由灰鹤（Grus grus）和斑嘴鸭（Anas poecilorhyncha）主导的滨海鸟类的刨坑觅食行为对植被退化区的地形以及土壤环境理化指标的影响,进而促进盐地碱蓬（Suaeda salsa）植被的恢复。结果表明：鸟类在植被退化区的刨坑觅食行为改变了退化区的微地形及土壤环境,使得土壤硬度和土壤盐度显著降低,而土壤含水率和土壤碳氮营养指标则显著高于未经鸟类影响的退化平坦区域;另外,鸟类活动改善的凹坑微地形环境能够显著提高盐地碱蓬的种子保留量、幼苗定植量和成株存活量,有效促进盐地碱蓬在植被退化区域的恢复。通过鸟类改变微地形进而促进植被恢复的启发,提出可以尝试人为模拟改造退化区的微地形环境,以通过人为干预的方式促进滨海湿地退化区的植被恢复,对滨海湿地的生态修复具有重要指导意义。     

模拟SO_4~(2-)沉降对河口潮汐湿地甲烷排放通量的影响

2008年每月小潮日原位定期向闽江河口鳝鱼滩咸草(Cyperus malaccensis)潮汐湿地试验样地施加25,50,100kgSO42--S/(hm2·a)的硫酸钠溶液,探讨模拟SO42-酸沉降对河口潮汐湿地甲烷排放通量的影响.结果表明,SO42-酸沉降对于河口潮汐湿地甲烷排放通量基本无抑制作用.添加SO42-室内厌氧培养试验结果显示,虽然SO42-输入对湿地土壤CH4产生量具有一定的抑制作用,但相对对照组,下降幅度仅为8.5%~15.4%.室内添加甲烷产生基质的厌氧培养试验结果表明,非竞争性途径甲烷产生基质(甲醇和三甲胺)的添加可刺激并增加土壤的甲烷产生量,解释了原位施加SO42-对于河口潮汐湿地甲烷排放通量的基本无抑制作用的试验结果.     

中国滨海湿地现状和问题及管理对策建议

2009年联合国发布《蓝碳:健康海洋固碳作用的评估报告》,确认了红树林、盐沼等滨海湿地生态系统在全球气候变化和碳循环过程中的重要作用。但是我国滨海湿地受围垦、港口开发、陆源污染等人为活动干扰,面临湿地面积骤减、湿地生态系统退化等问题,亟须实施一系列对策措施来保护我国珍贵的滨海湿地资源。最新监测结果显示,中国滨海湿地面积为524. 5万公顷,相比1975年减少了约28. 7%。本文对我国滨海湿地类型和现状进行了论述,并对湿地退化的主要影响因素进行了分析,在此基础上提出了今后管理与保护我国滨海湿地的对策建议。如下:(1)落实制度方案,制定《滨海湿地管理办法》;(2)完善滨海湿地分级管理体系,分批发布《重要滨海湿地名录》;(3)建立滨海湿地修复制度,落实《全国湿地保护"十三五"实施规划》;(4)健全滨海湿地监测评价体系,建立重要滨海湿地生态站。     

基于文献计量的滨海湿地碳收支研究进展分析

中国在第七十五届联合国大会上承诺,争取在2060年实现碳中和。蓝碳潜力巨大,能助力实现碳中和。滨海湿地碳汇占全球海洋碳汇的50%,是蓝碳的重要组成部分,因此,碳中和目标下的滨海湿地碳收支研究尤其值得关注。本文基于文献计量方法,在Web of Science核心合集数据库获取1979－2020年滨海湿地碳收支领域的相关文献,结合VOSviewer可视化软件定量分析了该领域研究进展。结果表明:（1） 1979－2020年滨海湿地碳收支领域发文数量与被引频次均呈上升趋势,尤以2011年后增加最多;（2） 涉及的学科主要有环境科学、海洋淡水生物学、生态学等,主要发文期刊有《Estuarine Coastal and Shelf Science》《Marine Ecology Progress Series》《Science of the Total Environment》等;（3） 开展研究的国家以亚洲、南北美洲和欧洲国家居多,其中美国发文量居世界首位;（4） 研究热点包括温室气体排放、气候变化与碳库、碳循环过程等。随着我国生态文明建设加快,海洋碳汇已被纳入国家战略,其中气候变化和碳中和背景下滨海湿地蓝碳的增汇机制将是未来研究的热点。本文基于1979－2020年的文献分析,建议加强滨海湿地蓝碳的通量及影响因素、蓝碳估算以及应对气候变化的固碳增汇技术方面的研究与探索。     

崇明东滩湿地土壤硝酸盐异化还原成铵过程及其影响因素

以崇明东滩湿地为研究对象,采用同位素示踪结合泥浆实验,研究了从低潮滩向高潮滩变化的土壤硝酸盐异化还原成铵过程(DNRA)及其影响因素.结果表明,土壤硝酸盐异化还原成铵的潜在速率为0.17～0.71 nmol·g~(-1)·h~(-1),表现为低潮滩位较高、高潮滩位较低的空间变化特征.相关性分析表明,酸盐异化还原成铵潜在速率与氧化还原电位、可溶性有机碳、硝酸盐和硫化物呈显著相关性.此外,nrfA基因丰度与硝酸盐异化还原成铵潜在速率呈显著相关性.逐步回归分析发现,可溶有机碳和总有机碳是影响硝酸盐异化还原成铵潜在速率和nrfA基因丰度的关键性环境因子,分别贡献了总变异的78.8%和50.3%.通过估算得出,东滩湿地硝酸盐异化还原成铵过程将硝酸盐转化成铵盐的潜力为2.5～10.4 t·km~(-2)·a~(-1),贡献了长江口每年无机氮输入量的0.68%～2.85%,因此,硝酸盐异化还原成铵过程在控制河口湿地氮赋存方面具有着重要的作用.河口潮汐作用导致的湿地环境特征与有机质和硝酸盐含量的变化影响着硝酸盐异化还原成铵过程,进而对河口湿地生态系统中氮动态产生较大的影响.     

长江口崇西湿地生态系统的二氧化碳交换及潮汐影响

河口湿地具备不同于其他生态系统的典型的生物化学特征. 利用开路式涡度相关系统,对长江口崇西湿地净生态系统CO₂交换(NEE)进行了初步研究. 结果表明,生长季CO₂交换呈V字型特征,平均CO₂交换量为-0.06 mg/(m2>/sup>·s);非生长季无明显特征,平均CO₂交换量为0.025 mg/(m2>/sup>·s). 这与其他生态系统CO₂交换特征相符合,主要是生长季的植被光合固碳作用所致. 非生长季的净生态系统CO₂交换比生长季受土壤温度的影响更大. 大潮期和小潮期的CO₂交换表明,无论是生长季还是非生长季,小潮期从生态系统释放到大气的CO₂均高于大潮期,潮汐高度与CO₂释放量呈负相关,暗示着高水位抑制生态系统呼吸和阻碍CO₂的传输,从而减少了CO₂的释放. 通过分析大潮期和小潮期的植被净光合速率发现,同一地点的植被固碳过程受潮汐的影响不很明显. 潮汐对净生态系统CO₂交换的影响主要是减少了土壤呼吸释放CO₂的过程. 总体而言,崇西湿地在年周期内表现为CO₂的汇.      

滨海湿地生态修复研究进展

滨海湿地是地球上一类重要的生态系统,它为人类社会提供了众多的生态服务功能。受人类活动和气候变化的影响,大量滨海湿地退化甚至消失。针对滨海湿地生态系统面临的严峻问题,国内外学者开展了大量湿地生态修复方面的研究与实践工作。本文综述了基于微生物和植物的滨海湿地有机、无机污染生态修复研究进展,探讨了这些技术措施存在的问题与不足,并对滨海湿地生态修复技术的发展趋势做出了展望。     

模拟海平面上升和氮负荷增加对河口感潮沼泽湿地CO2垂直交换的影响

海平面上升和氮负荷增加是入海河流河口面临的两个主要全球性环境问题.揭示河口潮滩沼泽湿地CO₂垂直通量对二者及交互作用的响应,对于科学评估全球变化背景下的河口潮滩沼泽湿地生态系统蓝碳功能具有重要的科学意义.本研究以闽江河口鳝鱼滩中潮滩短叶茳芏湿地为研究对象,在野外原位实施模拟海平面上升、氮负荷增加及二者交互作用的实验处理近1年后,在2019年冬季各月的大潮日白天涨潮前、平潮期及落潮后3个阶段,运用透明静态箱（或遮光布遮光）+Li-6800光合作用仪对短叶茳芏湿地生态系统净CO₂交换（NEE）和生态系统呼吸（ER）进行测定.结果发现,与对照处理相比,冬季尺度3种处理下短叶茳芏湿地生态系统NEE均显著增加;模拟海平面上升影响下短叶茳芏湿地生态系统ER无显著变化;氮负荷增加及二者交互作用下,短叶茳芏湿地ER均显著增加.模拟海平面上升、氮负荷增加及二者交互作用情景下,短叶茳芏湿地生态系统总初级生产力（GPP）均明显增加.研究表明,在未考虑甲烷排放的情景下,即使在冬季,海平面上升、氮负荷增加及二者交互作用将可能增加亚热带河口潮滩半咸水沼泽湿地的碳汇功能.     

底栖穴居动物对潮滩沉积物中营养盐早期成岩作用的影响

底栖穴居动物是河口潮滩生态系统的重要组成部分，它在潮滩湿地生态系统内营养盐的循环过程中起着非常重要的作用。以长江河口崇明东滩湿地为研究对象，在实验室内，运用对比实验模拟的方法，定量地研究了底栖穴居型甲壳纲蟹类动物对潮滩生态系统中营养盐早期成岩作用的影响。结果发现。蟹类却物质掘穴作用加剧了潮滩沉积物中形态氮和形态磷的迁移。转化，促进了沉积物中的有机氮向NH4^ -N转化，NH4^ -N的转化；有机磷向铁结合态磷，自生磷灰石和钙结合态磷的转化。     

中国南方喀斯特地区碳循环研究进展

中国南方喀斯特地区碳循环路径与过程基本清晰,与其他陆地生态系统明显不同,呈现出鲜明的区域特色:雨热同季、地质构造背景与碳酸盐岩可溶性的耦合,导致碳酸盐岩中大量封存的碳重新进入生态系统碳的循环;二元三维结构中地下空间CO_2具体动态变化性,可视为次级碳库,影响生态系统碳的循环过程;陆生植物、水生植物均有利用HCO_3~-碳源进行光合作用的新途径;发现了碳酸盐岩快速的风化作用与水生植物生物碳泵的耦合机制,喀斯特作用碳汇效应得以确证。但是,中国南方喀斯特地区碳循环的研究还存在明显不足:喀斯特作用碳汇量的估算受到气候变化、土地利用变化的正负机制、外源酸等多因素的挑战,还具有很大的不确定性;植被、土壤与岩石、地下空间次级碳库、大气、大气降水存在复杂的多界面作用过程,碳的通量及迁移转化机制仍不明确。未来研究应重视:针对喀斯特地区特点的新研究方法、技术的研发;喀斯特关键带理念的统领;联网长期观测;模型的集成与创新。     

滨海沼泽湿地转化为养殖塘对其碳储量的影响

以闽江河口为研究区域,配对采集芦苇(Phragmites australis)湿地、短叶茳芏(Cyperus malaccensis)湿地和互花米草(Spartina alterniflora)湿地的植物、土壤(0～100cm)及由其围垦而成的水产养殖塘沉积物(0～100cm)样品,测定其有机碳含量,计算生态系统碳储量...     

草地生态系统碳通量研究进展

草地碳循环在全球气候变化中起着重要作用,草地碳通量研究是草地碳循环研究的关键问题。由于草地特殊的地理位置及环境特征,使得草地碳通量有别于其他类型的生态系统。草地温室气体特别是CO2和CH4的释放水平具有明显的时空变化特征,其通量变化与许多外部因素相关,包括土壤微生物、土壤温度、土壤湿度、土地利用方式等。本文对近年来草地生态系统碳汇功能变化以及影响碳通量相关因子的研究成果进行了系统的分析和综述。还讨论了草地碳通量研究存在的问题,并对其发展方向进行了展望。     

河口沼泽湿地转化为养殖塘对湿地土壤有机碳不同组分含量的影响

河口感潮沼泽湿地是滨海蓝碳湿地主要类型之一,具有高效的固碳-储碳能力.湿地围垦为水产养殖塘是河口区主要的土地利用/土地覆盖变化类型之一.为了揭示河口沼泽湿地围垦养殖对湿地土壤活性有机碳组分和矿物结合态有机碳的影响,以闽江河口为研究区域,配对采集芦苇（Phragmites australis）湿地、短叶茳芏（Cyperus malaccensis）湿地和互花米草（Spartina alterniflora）湿地的土壤样品（0～30 cm）及由其围垦而成的水产养殖塘沉积物样品（0～30 cm）,分别测定土壤有机碳（SOC）、溶解性有机碳（DOC）、微生物生物量碳（MBC）、易氧化有机碳（EOC）,以及矿物结合态有机碳（钙键结合有机碳Ca-SOC和铁铝键结合有机碳Fe(Al)-SOC）的含量.结果表明,河口沼泽湿地围垦成养殖塘后,SOC、DOC、MBC含量显著下降,芦苇湿地土壤SOC、DOC和MBC含量分别下降26%、27%和22%,短叶茳芏湿地土壤分别下降32%、22%和8%,互花米草湿地土壤分别下降20%、34%和35%;Ca-SOC含量则分别上升44%、82%和39%.相关分析表明：D...     

基于生态系统管理的滨海湿地保护与管理制度研究

滨海湿地保护与管理制度的不健全是造成滨海湿地面积减少、环境恶化、生态系统服务功能退化的原因之一。目前,生态系统管理理念已被发达国家广泛接受并运用于湿地保护与管理,针对我国滨海湿地保护与管理现状,迫切需要运用生态系统管理理念来研究滨海湿地保护与管理制度。本文首先概括分析了我国滨海湿地保护与管理的现状及存在的问题,其次对生态系统管理理论简要介绍的基础上,分析了滨海湿地实行生态系统管理的必要性,最终提出了三条基于生态系统管理的滨海湿地保护与管理制度:建立专门的滨海湿地保护管理机构、创建滨海湿地信息共享平台及利用"多规合一"优化滨海湿地空间布局。将生态系统管理理念运用于滨海湿地保护与管理制度中,有利于实现滨海湿地资源的有效管理,实现滨海湿地自然、经济、社会的和谐发展。