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.     

高分子聚合物型废弃钻井液的稳定机理及超声脱稳机制研究

高分子聚合物型废弃钻井液具有极高稳定性,难以固液分离,成为制约其资源化循环利用的关键瓶颈问题.本研究拟揭示高分子聚合物型废弃钻井液的稳定机理,并探究超声对废弃钻井液的脱稳效果和机制.采用X射线能谱和红外光谱等表面分析技术,结合胶体化学方法研究了钻井液的空间分子结构、稳定机理和超声脱稳机制.结果表明,钻井液中的颗粒以未包覆和高聚物表面包覆两种形式存在,共同形成高分子稳定颗粒体系.其中,未被高聚物包覆的岩屑颗粒遵循空位稳定和DLVO稳定机理,被高聚物表面包覆的加重材料遵循空间稳定和DLVO稳定机理.超声脱稳实验结果表明,在1000 W功率下超声处理5 min后,耦合添加0.02%阳离子型聚丙烯酰胺,脱水率高达81.0%,泥饼含水率低至29.3%,获得了优良的固液分离效果.超声通过破坏高分子聚合物长链结构实现高分子聚合物型废弃钻井液的脱稳.本研究为高分子聚合物型废弃钻井液脱稳技术的研发提供了理论支撑和研发方向.     

氮负荷增强对闽江河口湿地植物-土壤系统硫分布及其转运特征的影响

选择闽江河口典型短叶茳芏(Cyperus malaccensis)湿地为研究对象,基于野外原位氮(N)负荷增强模拟实验,探讨了不同氮负荷梯度下(NL0(对照处理)：0 g·m^-2·a^-1;NL1(低氮处理)：37.5 g·m^-2·a^-1;NL2(中氮处理)：50 g·m^-2·a^-1;NL3(高氮处理)：100 g·m^-2·a^-1)湿地植物-土壤系统硫分布及其转运特征.结果表明,不同氮负荷处理下湿地土壤的TS含量整体表现为NL3>NL2>NL0>NL1(p<0.05).相较于NL0处理,NL2和NL3处理下的TS平均含量分别增加了10.02%和37.25%,而在NL1处理下其值降低了38.07%.植被生态特征是影响不同氮负荷处理下土壤TS含量分布的共性因素,而高氮负荷处理下的土壤TS含量还受到pH和EC变化的影响.氮负荷增强条件下植物不同器官的TS含量均发生了明显变化,除NL3处理下根与茎的...     

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.     

黄河口典型芦苇湿地土壤磷的吸附动力学特征

以黄河口不同淹水条件的芦苇湿地为研究对象（潮汐淹水湿地、淡水恢复湿地和季节性淹水湿地）,通过吸附模拟实验探讨了不同类型湿地表层土壤对磷的吸附动力学特征及其影响因素,评估了不同淹水条件下湿地土壤对磷的吸附能力。研究结果表明：具有不同水盐条件的芦苇湿地土壤对上覆水体中磷的吸附表现为淡水恢复湿地>潮汐淹水湿地>季节性淹水湿地,淡水恢复湿地土壤对磷的吸附量最大;三类湿地土壤对磷的吸附过程均表现为初期（0~3 h）最快、中期（3~24 h）逐渐减慢、后期（24 h以后）慢而平衡的状态,但淡水恢复湿地土壤对磷的吸附速率最快,季节性淹水湿地土壤对磷的吸附速率最慢且存在着时间上的延迟性;三类湿地土壤的水盐条件和理化性质差异（如pH、盐度、土壤质地、Al₀、Fe₀和Ca₀）是导致三类湿地土壤对磷的吸附量和吸附速率存在差异的主要因素;Simple Elovich模型和Power Function模型更适合模拟黄河口芦苇（Phragmites australis）湿地土壤对磷的吸附动力学特征。在黄河口退化芦苇湿地实施淡水恢复工程,能够在一定程度上促进湿地土壤对磷的吸附,进而降低湿地水体发生富营养化的风险。     

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...     

闽江河口不同湿地近地气层中H2S浓度日变化特征

2020年11月,选择闽江河口鳝鱼滩的芦苇湿地、短叶茳芏湿地及二者空间扩展形成的交错带湿地为研究对象,探讨了不同湿地近地气层中主要含硫气体（H₂S）浓度的日变化特征.结果表明,3种湿地不同高度的H₂S浓度均呈现出不同的日变化特征,其值均在白天（9:00—18:00）较高且变幅较大,而在夜间（18:00—次日6:00）较低且变幅较小.芦苇湿地的H₂S平均浓度最高(（0.0013±0.0025）μL·L^-1),交错带湿地次之(（0.0011±0.0012）μL·L^-1),短叶茳芏湿地最低(（0.0009±0.0013）μL·L^-1).不同湿地的H₂S日平均浓度整体均随高度的增加而降低,H₂S主要集中在近地面0～0.5 m高度且其浓度的变异性最低.研究发现,潮汐及风速是影响不同湿地H₂S浓度日变化特征的共性因素,其中,芦苇湿地还受温度、电导率（EC）及氧化还原电位（E_h）的显...     

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.