闽江河口互花米草入侵湿地土壤无机硫赋存形态及其影响因素

选择闽江河口鳝鱼滩的互花米草湿地为研究对象,基于时空互代法,探讨了不同互花米草入侵年限（SA1： 5-6 年;SA2： 8-10 年;SA3： 12-14年）湿地土壤的无机硫赋存形态及其主要影响因素。结果表明,随着互花米草入侵年限的增加,湿地土壤的水溶性硫（H₂O-S）含量整体呈增加趋势,而吸附性硫（Adsorbed-S）、盐酸可溶性硫（HCl-Soluble-S）和盐酸挥发性硫（HCl-Volatile-S）含量整体均呈降低趋势。相对于SA1,SA2、SA3土壤的H₂O-S含量分别增加了10.02%和2.68%,而其Adsorbed-S、HCl-Soluble-S和HCl-Volatile-S含量分别降低了9.02%、10.95%、7.57%和15.61%、32.89%、15.14%。湿地土壤的总无机硫（TIS）含量、TIS储量及其占全硫（TS）储量的比例均随互花米草入侵年限的增加而降低,且这种降低主要取决于Adsorbed-S、HCl-Soluble-S和HCl-Volatile-S的贡献。此外,随着互花米草入侵年限的增加,影响湿地土壤不同形态无机硫赋存的环境因子均发生了较大变化,其中土壤颗粒组成、EC和pH的改变对无机硫赋存形态的影响最为明显。研究发现,随着互花米草入侵年限的增加以及该区对互花米草定期刈割活动的进行,湿地土壤无机硫养分可能将继续降低并逐渐趋于缺乏状态,长期而言将减弱互花米草自身的入侵能力。     

闽江河口互花米草不同入侵年限湿地土壤磷赋存形态

选择闽江河口鳝鱼滩互花米草不同入侵年限湿地(SA₁,5～6年;SA₂,8～10年;SA₃,12～14年)为对象,基于时空互代法研究了互花米草入侵对湿地土壤磷赋存形态的影响。结果表明: 不同入侵年限互花米草湿地土壤中难分解态磷(HCl-Pi、Residual-P)含量的占比最高(46.4%～46.7%),中等易分解态磷(NaOH-Pi、NaOH-Po、Sonic-Pi)次之(40.0%～44.0%),而易分解态磷(Resin-Pi、NaHCO₃-Pi、NaHCO₃-Po)最低(9.5%～13.3%)。随着互花米草入侵年限的增加,湿地土壤磷赋存形态及其空间分布特征也发生明显改变,中等易分解态磷、难分解态磷和总磷含量整体上均呈增加趋势,而易分解态磷含量呈降低趋势。相对于SA₁,SA₂的中等易分解态磷、难分解态磷和总磷含量分别增加了11.5%、9.7%和10.5%,而SA₃分别增加了24.8%、13.2%和13.5%。互花米草入侵年限的增加显著改变了湿地土壤磷的赋存形态特征,这主要取决于电导率(EC)、pH值及粒度等关键因子的变化。近年来,闽江河口开展的互花米草定期刈割治理在一定程度上减少了残体向土壤归还磷养分的能力,降低了土壤中易分解态磷的养分供应。     

外源氮输入对闽江河口芦苇湿地土壤磷形态赋存特征的影响

河口湿地是响应全球气候变化和人类活动最为敏感的生态系统之一，是外源氮的一个重要"汇"，其对于生源元素循环过程可产生深刻的影响。在当前闽江河口区氮负荷增强背景下，探讨外源氮输入对湿地土壤磷形态赋存及其关键转化过程具有重要意义。为此，选择闽江河口鳝鱼滩的芦苇湿地为研究对象，基于野外原位氮输入模拟试验，研究了不同氮输入水平（N_Nt，对照处理；N_Lt，低氮处理；N_Mt，中氮处理；N_Ht，高氮处理）对湿地土壤磷形态赋存特征的影响。结果表明，外源氮输入不但增加了湿地土壤的TP含量，而且改变了其土层分布特征。除N_Mt与N_Nt处理下的TP含量相当外，N_Lt和N_Ht处理下的全磷（TP）含量相比N_Nt处理分别增加了3.5%和4.4%。氮输入整体上增加了湿地土壤的活性磷和闭蓄态磷含量，但降低了中等活性磷含量。相比N_Nt处理，N_Mt和N_Ht处理下的活性磷含量分别增加了6.5%和12.6%，而N_Lt、N_Mt和N_Ht处理下的闭蓄态磷含量分别增加了3.3%、3.9%和7.0%。中等活性磷在N_Mt处理下的降幅尤为明显，其值相比N_Nt处理降低了6.7%。不同氮处理下湿地土壤以闭蓄态磷占比最高（51.8%-54.1%），中等活性磷次之（38.1%-41.2%），活性磷最低（7.0%-7.9%）。不同氮处理下的各形态磷占比以HCl-P_i、Residual-P、NaOH-P_o和NaOH-P_i较高，Sonic-P_o和NaHCO₃-P_i次之，而NaHCO₃-P_o、Resin-P和Sonic-P_i较低。研究发现，氮输入主要通过改变土壤养分及酸碱状况来进一步影响土壤中各形态磷的赋存。其中，N_Mt和N_Ht处理下活性磷含量的增加主要与Resin-P和NaHCO₃-P_o有关，N_Lt、N_Mt和N_Ht处理下闭蓄态磷含量的增加主要与Residual-P有关，而N_Mt处理下中等活性磷的显著降低主要与NaOH-P_i和Sonic-P_o有关。     

互花米草海向入侵对土壤有机碳组分、来源和分布的影响

在江苏盐城新洋港互花米草(Spartina alterniflora)盐沼选择光滩(MF),互花米草入侵la(SAF-1),3a(SAF-3),5a(SAF-5)和12a(SAF-12)样地,采集0-20 cm表层土壤样品,分别测定土壤有机碳(SOC)、顽固性有机碳(RC)和活性有机碳(LC)含量,碳氮比(C/N),土壤有机碳和顽固性有机碳的δ13C值,分析互花米草海向入侵过程中土壤有机碳组分、分布及来源变化.结果表明:(1)SOC、RC、LC含量分别介于0.82-7.60 mg/g,0.58-4.02 mg/g和0.23-3.58 mg/g,由海向陆呈递增趋势:SAF-5＞SAF-12＞SAF-3＞MF＞SAF-1.入侵12 a的SAF-12样地表土SOC储量最大,年均碳汇积累速率为1.8 t/hm2.(2)互花米草来源SOC、RC和LC含量分别为0.06-3.01 mg/g、0.04-1.06 mg/g和0.03-2.00 mg/g,各占5.75％-47.40％、6.77％-31.77％和3.20％-64.40％.互花米草来源SOC、RC、LC由海向陆均呈递增趋势:SAF-12＞SAF-5＞SAF-3＞ SAF-1＞ MF.(3)互花米草植物来源SOC、RC、LC含量、比例与入侵时间显著正相关(P＜0.01).互花米草入侵对LC的影响较大,对RC的影响较小.(4)随着入侵时间的增长,互花米草来源有机碳的输入显著改变了土壤SOC组分.以上结果表明,短期内互花米草海向入侵能够提高土壤碳汇能力.     

互花米草入侵影响下闽江河口湿地土壤有效硅的时空变化特征

2016年1—12月,选择闽江河口鳝鱼滩的短叶茳芏湿地、互花米草湿地以及二者的交错带湿地为研究对象,采用定位研究方法探讨了互花米草入侵影响下湿地土壤有效硅含量的时空变化特征。结果表明:互花米草入侵影响下3块湿地土壤有效硅含量随时间推移整体呈波动上升趋势;互花米草入侵显著提高了鳝鱼滩湿地30—60 cm土层土壤有效硅含量(P0.01),与短叶茳芏湿地相比,交错带湿地和互花米草湿地30—60 cm土层土壤有效硅含量分别增加了8.56%和19.97%,逐步线性回归分析表明土温和电导是影响其变化的重要因素(P0.01)。研究互花米草入侵影响下湿地土壤有效硅含量的变化特征,对于揭示湿地生态系统生源要素硅生物地球化学循环过程以及互花米草入侵及其扩张机制具有重要意义。     

闽江河口红树林土壤微生物群落对互花米草入侵的响应

采用磷脂脂肪酸标记法(PLFA)研究外来入侵植物互花米草对闽江河口湿地红树林土壤微生物群落结构的影响,并探讨其主要影响因素。结果表明:从3种不同植被群落土壤(红树林群落MC、红树林-互花米草混生群落MS、互花米草群落SC)共检测到22种PLFA生物标记,MS土壤微生物PLFA生物标记总量明显高于其他植被群落,3种植被群落土壤理化性质和酶活性的变化趋势为:MCMSSC,表明互花米草入侵后土壤微生物量增加,而理化性质和酶活性均有明显下降,红树林湿地土壤质量发生了明显退化。3种植被群落土壤中含量最高的PLFA生物标记是16:0,16:1w7c,9Me15:0w,18:1w12c。土壤中特征微生物相对生物量存在明显差异,细菌分布量最大,其次是真菌和放线菌,原生动物分布量最小。群落多样性指数呈相似规律,MS土壤微生物类群多样性指数均小于MC,表明互花米草入侵后土壤微生物群落多样性指数均有下降。通过主成分分析,基本能区分出3种不同植被群落微生物群落的特征。土壤理化性质、酶活性间存在相关性,有机碳、全氮、蔗糖酶、过氧化氢酶与革兰氏阴性菌、放线菌呈显著或极显著正相关。研究结果表明互花米草入侵在一定程度上具有影响红树林群落土壤营养代谢循环的潜力,特别是关于碳、氮、磷等的循环及酶活性,改变部分有利于自身生长的土壤环境相关的微生物类群含量,竞争有利环境,迅速扩张实现入侵。     

互花米草入侵对胶州湾河口湿地土壤总铁分布的影响

互花米草是胶州湾滨海湿地典型的入侵物种,为进一步了解互花米草入侵对胶州湾河口湿地土壤总铁含量分布的影响,于2017年3月、5月、7月、9月和11月分别在互花米草湿地和光滩采集土壤样品,并对土壤总铁含量、有机质含量、土壤可溶性盐、pH、含水率、容重和土壤粒度进行测定与分析。结果表明:互花米草入侵显著提高了土壤总铁含量,两样区0—50 cm土层土壤总铁含量差异显著(P0.05),5月和7月互花米草湿地总铁含量在垂直方向上呈先上升后下降趋势;与光滩在同一采样月份相比,互花米草湿地土壤总铁含量增幅分别为25.36%、29.50%、17.52%、30.28%和14.48%。相关性分析表明,互花米草湿地和光滩土壤总铁含量均与有机质含量和可溶性盐呈显著正相关(P0.01);并且光滩土壤总铁含量与含水率呈显著正相关(P0.01),与容重呈显著负相关(P0.01),表明两样区土壤总铁含量受有机质含量和可溶性盐影响较大。     

闽江河口互花米草不同入侵阶段湿地土壤nirK型反硝化微生物群落结构及多样性

为了明确闽江河口互花米草海向不同入侵阶段湿地土壤nirK型反硝化微生物的群落结构及多样性,在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(SAN)和入侵6～7年的互花米草(SA)湿地为研究对象,基于高通量测序技术,测定并分析了不同互花米草入侵阶段湿地土壤nirK型反硝化微生物群落结构及多样性的差异。结果表明:互花米草海向入侵降低了土壤中nirK型反硝化微生物群落的多样性及丰富度。不同入侵阶段湿地土壤的nirK型反硝化微生物主要包括变形菌门和放线菌门,其中变形菌门占绝对优势地位。互花米草海向入侵整体改变了湿地土壤中nirK型反硝化菌属的组成特征,MF、SAN、SA湿地土壤中相对丰度最高的nirK基因菌属分别为慢生根瘤菌属、中慢生根瘤菌属和产碱杆菌属。互花米草海向入侵增加了土壤中nirK型反硝化微生物群落组成的空间异质性,尤其是在SAN样地,这主要与样地本身的环境扰动性较大及互花米草海向入侵加大了样地环境因子的空间异质性有关。互花米草海向入侵主要是通过显著改变土壤理化因子(粒度组成、pH值和含水量)和氮养分条件(全氮、NH₄⁺-N、NO₃^--N)来影响nirK型反硝化微生物的群落结构及多样性。本研究结果有助于揭示互花米草海向入侵对湿地土壤反硝化过程影响的微生物机制。     

闽江河口湿地植物与土壤灰分及其影响因子分析

以闽江河口鳝鱼滩湿地生长的芦苇(Phragmitesaustralis)和互花米草(Spartina alterniflora)为研究对象,并对相应的36个土壤剖面进行取样分析,揭示它们的(厂火)分含量分布特征,并对其影响因子进行分析。研究结果表明:闽江河口鳝鱼滩湿地芦苇和互花米草各个器官(厂火)分含量的差异性明显,芦苇各部位(厂火)分含量的平均值大于互花米草;芦苇和互花米草湿地土壤(厂火)分含量的垂直分布较为类似,芦苇湿地土壤(厂火)分合量略高于互花米草湿地土壤(厂火)分含量,但两种植物土壤(厂火)分含量的差异并不显著;芦苇和互花米草湿地土壤(厂火)分含量与土壤有机碳有极其显著的负相关关系,与土壤含水量的相关性也较明显;从单一的植物类型来看,互花米草湿地土壤(厂火)分含量与容重、碳含量、含水量和盐度呈显著的相关关系,芦苇湿地土壤(厂火)分含量与土壤pH值有明显的正相关关系。     

闽江河口春季互花米草入侵过程对短叶茳芏沼泽土壤碳氮分布特征的影响

2014年4月,选择闽江口鳝鱼滩湿地中未被入侵的短叶茳芏群落(A)、互花米草入侵斑块边缘(B)以及互花米草入侵斑块中央(C)为研究对象,基于时空互代研究方法,探讨了互花米草入侵序列下湿地土壤碳氮空间分布特征的差异。结果表明,互花米草入侵显著降低了土壤的NO_3~--N含量(P0.05),但整体增加了NH_4~+-N含量,这与其入侵后导致湿地土壤颗粒组成发生显著变化(砂砾含量增加33.81%),进而促进了土壤的矿化作用和硝化作用,并有助于硝态氮的垂直淋失有关。互花米草入侵整体增加了土壤的碳氮含量和C/N比,与入侵进程和入侵前相比,互花米草入侵后湿地土壤的碳储量分别增加了8.73%和24.37%,氮储量则分别增加了10.22%和17.87%,这主要与其对闽江口湿地植物群落格局、养分生物循环以及强促淤作用引起的土壤颗粒组成等显著改变有关。研究发现,闽江口互花米草入侵对短叶茳芏湿地土壤碳氮含量的影响相对于江苏盐城、长江口以及杭州湾湿地的影响可能更为显著,其互花米草入侵较大改变了土壤中陆源和海源有机质的来源比例,使得入侵后湿地土壤养分的自源性增强。     

Effects of salt marsh invasion by Spartina alterniflora on sulfate-reducing bacteria in the Yangtze River estuary,China

To investigate how plant invasion affects sulfate-reducing bacteria (SRB) responsible for sulfate reduction, we conducted a comparative study of diversity and composition of SRB in rhizosphere soils of invasive exotic species (Spartina alterniflora) and two native species (Phragmites australis and Scirpus mariqueter) on Jiuduansha Island located in the Yangtze River estuary, China. Throughout the growing season, profiles of DGGE fingerprints of SRB had distinct variations in relation to phenological stages of these three plant species. The higher richness and abundance of SRB in the rhizospheres of native plants mainly occurred when the plants were in vegetative growth and reproductive stages. However, the higher richness and abundance of SRB also occurred in the late growing season (senescent stage) of S. alterniflora rhizosphere, during which Desulfobulbus, Desulfuromonas, Desulfovibrio, and Firmicutes were dominant. Our results adding to our previous studies suggested that abundant SRB in late stage might have close relationships with decomposition of soil organic matters produced by S. alterniflora.     

互花米草入侵对沿海湿地甲烷排放的影响

采集互花米草不同入侵年限(8、11和15年)的原状土壤,采用盆栽试验,研究了土壤有机碳含量对沿海湿地CH4排放的影响。结果表明,土壤有机碳含量随着互花米草入侵年限的增加而增加。在植物生长季,互花米草入侵15年的土壤有机碳含量为12.97g·kg-1,土壤CH4排放通量为2.94mg·m-2·h-1,显著高于入侵年限为8和11a(有机碳含量为8.11和9·16g·kg-1)的土壤,其土壤CH4排放通量分别为1.95和2.34mg·m-2·h-1。这主要是由于随着土壤有机碳含量提高,不仅为产甲烷菌提供了更多底物,同时也促进了产甲烷菌数量增加,从而导致更多CH4排放。因此,在评价互花米草入侵的综合环境效应时,需要兼顾土壤固碳能力和温室气体排放。     

长江口九段沙湿地不同生境中大型底栖动物群落结构特征分析

2004年10月至2005年1月对九段沙湿地大型底栖动物的群落分布特征及环境因子进行了调查。选取6种主要生境的57个样方,分析大型底栖动物的种类、密度、生物量、多样性指数及均匀度指数等群落特征。共记录到28种大型底栖动物,主要由甲壳动物、环节动物、软体动物及昆虫幼体组成,优势种为谭氏泥蟹(Ilyrplaxdeschampsi)、光滑狭口螺(Stenothyraglabra)、堇拟沼螺(Assimineaviolacea)、绯拟沼螺(A.latericea)和霍甫水丝蚓(Limnodriuhoffmeisteri)。6种生境类型中以低潮位光滩大型底栖动物种类最为丰富,但其密度最低;海三棱藨草(Scirpusmariqueter)带底栖动物密度最高,并且其均匀度与其他生境存在显著差异;互花米草(Spartinaalterniflora)带下底栖动物的种类组成与其他生境有一定差异,但种类数、密度和多样性处于平均水平,总体群落结构没有显著差异。     

Effects of Spartina alterniflora Invasion on Soil Respiration in the Yangtze River Estuary,China

Many studies have found that plant invasion can enhance soil organic carbon (SOC) pools, by increasing net primary production (NPP) and/or decreased soil respiration. While most studies have focused on C input, little attention has been paid to plant invasion effects on soil respiration, especially in wetland ecosystems. Our study examined the effects of Spartina alterniflora invasion on soil respiration and C dynamics in the Yangtze River estuary. The estuary was originally occupied by two native plant species: Phragmites australis in the high tide zone and Scirpus mariqueter in the low tide zone. Mean soil respiration rates were 185.8 and 142.3 mg CO₂ m⁻² h⁻¹ in S. alterniflora and P. australis stands in the high tide zone, and 159.7 and 112.0 mg CO₂ m⁻² h⁻¹ in S. alterniflora and S. mariqueter stands in the low tide zone, respectively. Aboveground NPP (ANPP), SOC, and microbial biomass were also significantly higher in the S. alterniflora stands than in the two native plant stands. S. alterniflora invasion did not significantly change soil inorganic carbon or pH. Our results indicated that enhanced ANPP by S. alterniflora exceeded invasion-induced C loss through soil respiration. This suggests that S. alterniflora invasion into the Yangtze River estuary could strengthen the net C sink of wetlands in the context of global climate change.     

Spartina alterniflora invasion increases soil inorganic nitrogen pools through interactions with tidal subsidies in the Yangtze Estuary, China

Invasive alien plants increase both plant N and soil inorganic N pools in many terrestrial ecosystems. This is believed to be the result of altered plant-soil-microbe feedbacks that accelerate N cycling. However, it may also be due to the greater ability of invasive species to uptake lateral N subsidies that can modify ecosystem N dynamics. We conducted manipulative field experiments to determine the impact of smooth cordgrass (Spartina alterniflora) invasion on the N cycling of salt marsh ecosystems in the Yangtze Estuary, China. The results showed that the aboveground plant N and soil inorganic N pools in S. alterniflora marshes, 14.39 and 3.16 g N m(-2), were significantly higher than those in native common reed (Phragmites australis) marshes, 11.61 and 2.29 g N m(-2). These increases after invasion were explained by a significantly higher uptake of dissolved inorganic N (DIN) from tidal subsidies in S. alterniflora marshes (6.59 g N m(-2)) than from those in P. australis marshes (1.61 g N m(-2)), and not by soil organic N mineralization, which was not significantly different between S. alterniflora (6.45 g N m(-2)) and P. australis marshes (6.84 g N m(-2)) during the growing season. Our study indicated that the ecosystem engineering effects of S. alterniflora, which increases the interception of external N input, can be an alternative mechanism that increases plant N and soil inorganic N pools--especially in ecosystems with ample anthropogenic N subsidies, such as the coastal wetlands of China.     

Spartina alterniflora invasions in the Yangtze River estuary,China: An overview of current status and ecosystem effects

The Yangtze River estuary is an important ecoregion. However, Spartina alterniflora, native to North America, was introduced to the estuary in the 1990s through both natural dispersal and humans and now it is a dominant species in the estuarine ecosystems, with its invasions leading to multiple consequences to the estuary. S. alterniflora had great competitive effects on native species, including Scirpus mariqueter and Phragmites australis, and could potentially exclude the natives locally. The presence of S. alterniflora had little influence on the total density of soil nematodes and macrobenthonic invertebrates, but significantly altered the structure of trophic functional groups of nematode and macrobenthonic invertebrate communities. The conversion of mudflats to Spartina meadows had significant effects on birds of Charadriidae and Scolopacidae, which might be attributable to the reduction of food resources and the physical alterations of habitats for shorebirds. S. alterniflora invasions increased the primary productivity of the invaded ecosystems, and altered carbon and nitrogen cycling processes. Our studies focused mainly on the effects of S. alterniflora invasions on the structure of native ecosystems; thus further studies are clearly needed to investigate how ecosystem functioning is affected by the modification of the structure of estuarine ecosystems by S. alterniflora invasions.     

黄河口碱蓬湿地土壤硫矿化特征对外源氮输入的响应

基于开放培养系统,在25℃的淹水和非淹水条件下研究了黄河口碱蓬湿地野外原位氮输入试验（N0：对照处理;N1：低氮处理;N2：中氮处理;N3：高氮处理）末期获取的相应氮梯度下表层土壤（记为NS0、NS1、NS2和NS3）的硫矿化特征。结果表明,不同氮处理土壤的硫矿化量在非淹水条件下整体表现为NS3 > NS1 > NS2 > NS0,在淹水条件下其硫矿化量较为接近,且均在培养的第3天取得最大值。不同水分条件下,不同氮处理土壤的硫矿化特征可能与培养过程中pH和EC的变化有关。连续培养119 d后,NS0、NS1、NS2和NS3的硫累积矿化量在非淹水条件下分别为233.03、419.99、401.16 mg/kg和526.51 mg/kg,在非淹水条件下分别为263.52、313.58、251.53 mg/kg和322.05 mg/kg。不同氮处理土壤硫累积矿化量主要来自0-14 d的矿化贡献,其值在非淹水条件和淹水条件下分别为41.01%-54.53%和79.49%-86.82%。除NS0外,其他3种土壤硫累积矿化量均表现为非淹水条件大于淹水条件,说明外源氮输入影响下非淹水土壤具有更大的供硫潜势。不同氮处理土壤硫累积矿化量及矿化势（S₀）在非淹水条件下表现为NS3>NS1≈NS2>NS0,在淹水条件下则表现为NS3≈NS1 > NS0 > NS2,说明高氮处理下湿地土壤具有最高的供硫潜势。研究发现,未来黄河口氮负荷增强条件下,土壤氮基质状况的改变将会促进土壤硫的矿化,而这可在一定程度上提高土壤的潜在供硫能力;但当受到强降水、大潮或风暴潮影响使得土壤处于短期滞水状态时,湿地土壤的潜在供硫能力将明显降低,特别是中氮输入条件下土壤供硫潜势的降幅最为明显。