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.     

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。     

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.     

三江平原小叶章湿地土壤酶活性的季节动态

选取三江平原小叶章（Calamagrostis angustifolia）沼泽湿地为研究对象,于5—9月采集0～20cm土壤样品,分析了小叶章湿地土壤酶活性的季节动态变化,并探讨了其与土壤有机碳和全氮含量的关系。结果表明：小叶章湿地土壤脲酶、蔗糖酶、淀粉酶、纤维素酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶活性具有明显的季节变化特点,变异系数分别为13.1%、7.9%、13.6%、9.8%、5.0%、27.0%。土壤脲酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶、纤维素酶活性具有相似的动态规律,均在6月份出现一个波峰值,但最大值出现的月份不同,脲酶、蔗糖酶、纤维素酶在9月份时的酶活性最高,而酸性磷酸酶和过氧化氢酶在6月份时酶活性最高。淀粉酶活性动态规律表现为5—7月酶活性降低,而后酶活性升高,9月份酶活性最高,此时淀粉酶的水解能力最大。并且,随着季节变化,小叶章湿地土壤脲酶、蔗糖酶、纤维素酶活性与有机碳含量显著正相关（p〈0.05）,淀粉酶、酸性磷酸酶活性与土壤全氮含量显著正相关（p〈0.05）。     

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。     

水分变化对若尔盖高寒湿地木里薹草(Carex muliensis)枯落物分解及CO_2排放的影响

枯落物分解是湿地生态系统物质循环和能量流动的重要环节,是调控全球碳平衡的关键过程之一。深入探究枯落物分解对水分变化的响应,对于了解湿地生态系统碳动态及其对气候变化的反馈至关重要。以若尔盖高寒湿地优势植物种木里薹草(Carex muliensis)枯落物为研究对象,设置不同水量和频率的干湿交替变化试验,测定枯落物失重率以及CO_2排放量,研究枯落物分解对于水分变化的响应。结果表明,培养期间水分变化对木里薹草枯落物失重率没有显著影响。不同干湿交替处理下枯落物失重率的变化范围为31.64%～34.26%。水量、频率及两者交互作用对枯落物CO_2排放均有显著影响(P0.05)。与低水量相比,高水量处理增加了木里薹草枯落物CO_2排放量。在高水量处理下,降低降水频率可显著增加CO_2排放(P0.05),高、低频率下CO_2排放量分别为(5.28±0.24)和(10.77±0.64) g·kg~(-1)。因此,未来降水格局变化(包括降水量和降水频率变化)将对若尔盖高寒湿地木里薹草枯落物分解过程中的CO_2排放产生重要影响。     

氮输入对沼泽湿地植物生长和氮吸收的影响

氮是湿地植物生长必不可少的营养元素之一,但当外源氮输入超出植物生长需要时,氮素将抑制植物生长。不同植物对氮输入的响应不同,同一植物不同器官对氮输入的响应也不一致。为了探讨氮输入对湿地植物生长和氮吸收的影响机制,本文选取滇西北典型湖泊湿地纳帕海湖滨挺水植物茭草（Zizania caduciflora）和水葱（Scirpus validus）为对象,通过控制实验,研究了3个不同氮输入水平[0 g·m-2·a-1（对照,CK）、20 g·m-2·a-1（N20）、40 g·m-2·a-1（N40）]对茭草和水葱生物量积累、根冠比、氮吸收的影响。结果表明：培养期内,茭草地上生物量始终表现为N40〉N20〉CK,即氮输入促进茭草地上生物量积累;而水葱地上生物量随培养时间不同而发生变化,培养早期N20处理促进水葱地上生物量积累,N40处理抑制水葱地上生物量积累。茭草地下生物量表现为N40〉CK〉N20,即氮输入不足抑制茭草地下生物量积累,足够氮输入促进茭草地下生物量积累;水葱地下生物量表现为CK〉N20〉N40,即氮输入抑制水葱地下生物量积累。植物地上部分和地下部分生长对氮输入的响应也不一致,导致植物根冠比发生变化,茭草根冠比表现为N20     

云南高原不同林分类型枯落物储量及持水特性

在退化山地生态系统的恢复过程中,枯落物是联系植被和土壤物质循环与能量流动的重要中间环节,且发挥着重要的水文生态功能。以云南高原退化山地头塘小流域人工林地为研究地点,通过对5种主要林分类型人工林标准地林下枯落物归还量、贮量和土壤持水能力和过程的定量测定,比较分析了不同林分林下枯落物的水文生态功能。结果表明,(1)5种林分类型枯落物归还量为1 785.69~3 869.42 kg·hm-2·a-1;枯落物层总蓄积量为4.68~12.0 t·hm-2,枯落物归还量和贮量都表现出从针阔混交林到针叶林到阔叶林逐渐降低的总体趋势。(2)最大持水量为11.49~41.02 t·hm-2;有效拦蓄量为9.92~41.71 t·hm-2。(3)初始1 h内不同林分类型不同层次枯落物持水量均迅速增大,半分解层枯落物浸泡8 h已基本达到饱和,而未分解层10h基本达到饱和,持水量与浸泡时间呈明显对数关系。(4)枯落物在浸水的0.5 h内吸水速率最大,2 h后速率明显减缓。枯落物吸水速率与浸泡时间呈明显幂函数关系。综合分析得出,华山松(P.armandi)+云南松(P.yunnanensis)+马桑(Coriaria nepalensis)混交林枯落物持水量最大,涵养水源的能力最强,其水文生态效应是5种林分类型中最好的。     

八达岭林场不同密度油松人工林枯落物水文效应

研究不同林分密度对枯落物水文效应的影响,可为增强水源涵养、提升水文生态功能和优化生态系统服务提供理论依据。以北京八达岭林场4种密度(900、1 260、1 460和1 660 plant·hm~(-2))的油松(Pinus tabulaeformis)人工林为研究对象,采用样地调查和室内浸泡法,分析不同密度下未分解层和半分解层枯落物蓄积量、枯落物持水特征、枯落物持水量和吸水速率及其与浸水时间的关系。结果表明,(1)4种密度油松人工林枯落物蓄积量为14.94-25.74 t·hm~(-2),厚度为20.63-33.37 mm,不同密度林分枯落物蓄积量和厚度表现为1 260 plant·hm~(-2)1 660 plant·hm~(-2)1 460 plant·hm~(-2)900 plant·hm~(-2)。(2)枯落物最大持水量为33.03-51.88 t·hm~(-2),最大拦蓄量为29.98-47.04 t·hm~(-2),有效拦蓄量为25.03-39.25 t·hm~(-2),其中以1 260 plant·hm~(-2)林分最大。(3)枯落物及其各分解层的持水量均随浸水时间呈对数增加,其半分解层枯落物持水量均高于未分解层。(4)枯落物持水速率与浸水时间之间存在明显的幂函数关系,半分解层相对未分解层具有更强的持水能力。综合比较八达岭林场4种密度油松人工林枯落物的持水性能,认为1 260 plant·hm~(-2)的持水能力较好,可较好地涵养水源。