小兴安岭修氏薹草沼泽和油桦—修氏薹草沼泽CO_2排放通量日变化研究

于2007年8月4~5日、9月24~25日和2008年6月4~5日,在小兴安岭修氏薹草沼泽和油桦—修氏薹草沼泽中,采用静态暗箱—气相色谱法,在晴天观测了CO_2排放通量。研究结果表明,两种沼泽的CO_2排放通量日变化曲线都为单峰型曲线。2007年8月4~5日,修氏薹草沼泽CO_2日排放通量最高值出现在15︰00,2007年9月24~25日和2008年6月4~5日,其最高值出现在12︰00;2007年8月4~5日和2008年6月4~5日,修氏薹草沼泽CO_2日排放通量最低值出现在3︰00,2007年9月24~25日最低值出现在6︰00。2007年8月4~5日和2007年9月24~25日,油桦—修氏薹草沼泽CO_2日排放通量最高值出现在15︰00,2008年6月4~5日最高值出现在12︰00;2007年8月4~5日,油桦—修氏薹草沼泽CO_2日排放通量最低值出现在6︰00,2007年9月24~25日和2008年6月4~5日最低值出现在3︰00。油桦—修氏薹草沼泽的CO_2日排放通量明显高于修氏薹草沼泽。2007年9月24~25日和2008年6月4~5日,修氏薹草沼泽和油桦—修氏薹草沼泽CO_2日排放通量主要受气温和地表温度的影响。0~5 cm深度土壤温度是油桦—修氏薹草沼泽CO_2日排放通量的主要影响因子。     

洪河和七星河国家级自然保护区漂筏薹草沼泽土壤金属含量研究

于2017年7月15～19日,在黑龙江洪河国家级自然保护区和黑龙江七星河国家级自然保护区的漂筏薹草(Carex pseudocuraica)沼泽,采集0～15 cm、15～30 cm和30～45 cm深度的土壤样品,测定土样中的V、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Sr、Pb、Al、Na、Mg、K、Ca、Ti、Mn和Fe共17种金属的含量。研究结果表明,黑龙江洪河国家级自然保护区和黑龙江七星河国家级自然保护区的漂筏薹草沼泽土壤中Al质量比相对较高,分别为9 467.8～17 473.2mg/kg和17 823.4～23 673.5 mg/kg,Co质量比相对较低,分别为4.32～6.69 mg/kg和4.10～4.92 mg/kg;土壤中的Na、Mg、Al、K、Ti、Mn、Fe、V、Cr、Co、Ni、Ga、Sr和Pb含量之间显著正相关,表明其可能具有同源性,主要来源于成土母质。     

大兴安岭地区不同类型多年冻土区灌丛—薹草沼泽植物群落组成及其物种多样性

为了明确大兴安岭地区不同类型多年冻土区灌丛—薹草沼泽植物群落组成和物种多样性的差异,于2015年8月和2018年8月,采用野外调查和室内分析相结合的方法,利用Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数和Cody指数、Sorenson指数研究调查区域植物群落的α多样性和β多样性特征。研究结果表明,2015年8月和2018年8月分别共记录植物10科15属18种和16科21属24种;大兴安岭不同类型多年冻土区灌丛—薹草沼泽指示物种存在差异,图强湿地(大片连续多年冻土区)灌丛—薹草沼泽植物群落物种组成有向温度相对较高的南瓮河湿地(零星岛状多年冻土区)灌丛—薹草沼泽植物群落物种组成方向发展的趋势;图强湿地、新林湿地(不连续岛状多年冻土区)和南瓮河湿地灌丛—薹草沼泽中植物群落的平均Margalef丰富度指数分别为1.607、1.431和1.754,平均Shannon-Wiener多样性指数分别为1.016、1.333和1.272,平均Pielou均匀度指数分别为0.429、0.590和0.533;图强湿地与新林湿地的灌丛—薹草沼泽植物群落物种之间的更替速率较快,二者灌丛—薹草沼泽中的植物群落较相似。对比不同类型多年冻土区灌丛—薹草沼泽植物群落物种组成与多样性变化发现,灌丛—薹草沼泽中的植物对气候变化有潜在响应,但是,植物应对气候变化也与物种自身性质和立地环境有关,尚需进一步开展长期而深入的研究。     

吉林敦化臌囊薹草泥炭沼泽土壤甲烷产生速率和氧化速率

以地处长白山区的吉林省敦化市大石头镇东明林场臌囊薹草(Carex schmidtii)泥炭沼泽为研究对象,于2019年7月15日,采集臌囊薹草草丘、丘下和丘间0～10 cm、10～20 cm和20～30 cm深度的土壤样品,采用室内培养法,培养土壤样品,在连续培养的24 d中,从培养土壤样品的培养瓶中抽取气体样品,测定土壤甲烷的产生速率和氧化速率。研究结果表明,在实验的第24天,臌囊薹草草丘0～30 cm深度土壤的甲烷产生速率最大,为(156.55±83.37)μg/(g·d),在实验的第6小时,土壤甲烷氧化速率最大,为(1.38±0.11)μg/(g·d),二者显著高于丘下和丘间土壤,丘下和丘间土壤甲烷产生速率和氧化速率无显著差异;在垂直方向上,在实验的第24天,草丘10～20 cm深度土壤甲烷产生速率最大;在实验的第16天,丘间10～20 cm深度土壤甲烷产生速率最大;在实验的第12天,丘下0～10 cm深度土壤甲烷产生速率最大;草丘对土壤甲烷的氧化作用在甲烷释放过程中占主导地位,可以有效减少甲烷的排放量,对沼泽碳输出具有重要的调控作用。     

大兴安岭和三江平原地区灰脉薹草沼泽土壤种子库特征及其与环境因子的关系

分别在大兴安岭地区和三江平原地区的灰脉薹草(Carex appendiculata)沼泽中各布设了18个采样点,采集土壤样品;通过温室萌发实验,研究两个地区灰脉薹草沼泽土壤种子库特征及其与环境因子的关系。研究结果表明,大兴安岭地区和三江平原地区灰脉薹草沼泽土壤萌发的植物物种组成具有显著差异,大兴安岭地区灰脉薹草沼泽土壤萌发的物种数量和植株数量显著小于三江平原地区;大兴安岭和三江平原地区灰脉薹草沼泽土壤萌发的各物种的植株数量与年降水量、年平均气温、土壤有机质含量和土壤氮、磷含量关系密切,环境变量可以解释两个地区植物物种组成差异的19.6%,其中,大兴安岭地区土壤萌发的植物物种组成主要受气候因素的影响,而三江平原地区土壤萌发的植物物种组成受气候因素和人类活动的共同影响;大兴安岭地区和三江地区灰脉薹草沼泽土壤萌发的物种数量和所有物种的植株数量与纬度显著负相关,与经度、年平均气温、年降水量显著正相关。     

三江平原毛薹草沼泽中螺类的碳、氮稳定同位素特征及其食物来源结构

螺类作为淡水沼泽中无脊椎动物的重要类群,是淡水沼泽食物网的重要环节。为了确定三江平原毛薹草(Carex lasiocarpa)沼泽螺类的营养级特征和食物来源结构,测定了毛薹草沼泽中的6种植物、水体中颗粒有机物(particle organic matter,POM)和18种螺的δ~(13)C和δ~(15)N特征。结果表明,毛薹草沼泽水体中颗粒有机物的δ~(13)C值范围为-30.9‰~-28.5‰,δ~(15)N值范围为-0.60‰~2.86‰;6种植物的δ~(13)C值范围为-28.5‰~-25.22‰,δ~(15)N值范围为-0.60‰~0.44‰;螺类的δ~(13)C值范围为-32.93‰~-25.73‰,δ~(15)N值范围为-0.46‰~2.99‰;18种螺的δ~(13)C值的变化幅度为7.2‰,表现出其食物来源的差异。同位素混合模型分析结果表明,水体中颗粒有机物是大部分螺的食物基础,一部分螺的食物直接来源于沼泽中的植物;不同属的螺的食物来源存在显著差异。沼泽中18种螺的营养级为1.02~2.04,除了梯旋萝卜螺(Radix plicatula)外,其它都为初级消费者。螺的碳、氮同位素特征能够反映出螺的食性和营养级水平。     

泥炭沼泽脂类化合物有机地球化学研究进展

近50年来，国内外泥炭沼泽有机地球化学研究取得了一系列重要进展，特别是在脂类化合物及其稳定同位素等方面。现代沼泽植物和泥炭的脂类化合物及其稳定同位素提供了丰富的有关有机质母源及成岩过程的信息，同时这些信息可以用来进行古植被、古气候和古环境的重建，潜在信息特征的多样性使他们成为多年来古环境研究领域的焦点。通过评述泥炭沼泽脂类分子标志物有机地球化学研究技术的发展，特别是研究技术的革新、研究方法的改进、时间分辨率的提高，同时分析了这些分子标志物与植被演替、气候变迁和环境变化之间的关系，并且对脂类化合物有机地球化学研究现在存在问题及未来发展趋势做了简要概括。     

国外大气沉降泥炭沼泽档案研究进展

雨养泥炭沼泽养分补给主要源于大气降水。因为沼泽表面水的流动是缓慢并且有限的,所以沉降至其中的物质依然基本保留在原处。因此,大气颗粒物污染历史在泥炭累积时被保存。在最近20a期间,雨养泥炭沼泽被证明是痕量元素大气沉降富有意义的档案。尤其Pb被广泛深入地研究,并且Pb在泥炭芯中的非迁移性被很好地展示,其它元素也被指明保存在泥炭芯中。国外的泥炭沼泽沉积记录研究在某些方面非常深入细致,前期工作成为后续工作的铺垫,长年的积累形成一定的系统性。利用泥炭沼泽档案,人们对历史时期的环境研究取得了一定成果,尤其在大气金属沉降的泥炭沼泽档案与泥炭地古气候反演方面;但稍显不足的是比较重视对“记录”的研究,而对“机制”的研究深度不够。     

若尔盖高原生态环境恶化与沼泽退化及其形成机制

根据１９９６－１９９８年野外考察与研究获得信息,结合前人研究的资料,论证了若尔盖高原沼泽区生态环境恶化,沼泽退化十分严重,其主要表现为：沼泽旱化,沼泽类型改变,沼泽逆向生态演替,沼泽区沙化,野生动物种类,种群数量减少,土壤质量下降,沼泽水质变劣,草场退化和鼠害猖獗,剖析了沼泽区生态环境恶化,沼泽退化与人类活动干扰,自然因素作用的关系,进而阐明了人类活动干扰是沼泽区生态环境恶化,沼泽退化主要原因。     

芦苇和互花米草入侵性研究进展

生物入侵是当今世界亟待解决的三大环境问题之一,芦苇(Phragmites australis)和互花米草(Spartina alterniflora)均为世界著名入侵种,作为研究生物入侵的模式植物,它们在全球范围内具有相互入侵的特性,芦苇在北美入侵互花米草群落、互花米草在欧洲和中国入侵芦苇群落。芦苇和互花米草都为禾本科(Gramineae)植物,具有克隆植物共有的生理生态特征。以往的研究表明,二者的竞争能力相差不大,对生境也具有相似的适应特征,本文比较了芦苇和互花米草的生长能力、表型可塑性、生境适应能力和耐盐、耐淹能力,指出它们的入侵模式既相似又有区别:人为因素的干扰为芦苇和互花米草入侵提供了机会,而芦苇较强的利用土壤养分的能力和竞争能力、互花米草较强的抗胁迫能力和有性繁殖能力,分别为二者在新生境中定居并扩散提供了重要的生理基础。通过结合生境分析,可以理解芦苇和互花米草在不同区域的相互入侵特征,并预测两种植物的潜在入侵区。     

黄河源区沼泽退化机制及其恢复技术研究

黄河源区主要发育台地型高位沼泽、扇前缘型低位沼泽、山前坡麓型和山间带状河谷平原型复合沼泽。除其它原因外,新构造隆升与河流溯源侵蚀、多年冻土退化、水资源减少是导致沼泽退化的主要原因。通过分析退化沼泽的水文—水文地质过程,针对沼泽退化严重、基本丧失自我恢复功能等特点,根据现代水工学和生态水工学理论,提出"提高侵蚀基准面,控制水文网下切侵蚀,合理利用水资源,截取过境弃水补给含水层,遏制冻结层上水水位下降"的基本思路,建议采取合理调配水资源、建设地下水人工补给场、修筑地下截流暗坝和降雨面流集水等工程技术,恢复退化沼泽。     

互花米草入侵下闽江河口沼泽土壤中各形态氮含量和储量

在闽江河口鳝鱼滩湿地,短叶茳芏(Cyperus malaccensis)为生长在闽江河口的本土植物,以短叶茳芏沼泽为对照,研究了互花米草(Spartina alterniflora)入侵0~4 a、入侵4~8 a和入侵8~12 a的0~50 cm深度互花米草沼泽土壤中的各形态氮含量和密度,同时测定其环境影响因子。研究结果表明,在互花米草入侵后,互花米草沼泽0~20 cm土壤全氮和总有机氮含量与短叶茳芏沼泽相比有所增大,并随着互花米草入侵时间延长而增大。在互花米草入侵初期,互花米草沼泽30~50 cm深度土壤全氮和总有机氮含量比短叶茳芏沼泽小,入侵4 a后超过短叶茳芏沼泽;土壤铵态氮和硝态氮含量在0~50 cm深度持续增大。0~10 cm、10~20 cm和20~30 cm深度土壤全氮和总有机氮密度分别在互花米草入侵8 a、入侵4 a和入侵初期开始增大;30~40 cm和40~50 cm深度土壤全氮和总有机氮密度在互花米草入侵初期比短叶茳芏沼泽小,分别在入侵4 a和入侵8 a开始增大;0~50 cm深度土壤铵态氮和硝态氮密度都持续增大。土壤各形态氮含量和氮密度主要受含水量、盐度、容重和土壤粒径等环境因子影响。     

香蒲对淹水生境的适应性模拟实验

为了探讨香蒲(Typha orientalis)对淹水生境的适应性,设置了0 cm、10 cm、20 cm、30 cm、40 cm、50 cm和60 cm的淹水深度,于2018年3月25日～7月22日,在鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室阳光房内,进行了120 d的模拟淹水实验,测量各淹水深度下香蒲的株高、基径、叶片特征和根的生物量等生长指标,测定光合色素含量和抗氧化酶活性等生理指标,研究香蒲对淹水生境的适应性。研究结果表明,当淹水深度为0～40 cm时,淹水对香蒲的生长影响较小,当淹水深度为50 cm时,在实验进行84 d后,香蒲接近死亡,当淹水深度为60 cm时,在实验进行60 d后,香蒲死亡;当淹水深度为20 cm时,在实验的第120天,香蒲根的生物量最大,为9.97 g/株;当淹水深度为10 cm或20 cm时,在实验的第60天,香蒲叶片中的叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量都达到峰值,分别为1.48 mg/g、0.47 mg/g和0.39 mg/g;0～40 cm淹水深度下的香蒲叶片中的光合色素含量明显偏高;当淹水深度为20 cm或30 cm时,在实验的第90天,香蒲叶片中的超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性都达到峰值,分别为275.91 U/g、196.10 U/(g·min)和123.67 U/(g·min);淹水深度和淹水时长对香蒲株高、叶片特征、叶绿素含量、类胡萝卜素含量和抗氧化酶活性表现出交互作用(n=21,p0.01)。香蒲是一种相对耐淹的植物,能较长时间在淹水深度不超过40 cm的条件下生长,其对50～60 cm的淹水深度可以耐受60 d左右。     

三江平原沼泽的生态分类

本文根据生态学原则,采用主成分、聚类制别分析相结合的方法,对三江平原沼泽进行生态分类。将该区沼泽划分为二个沼泽类、四个沼泽亚类和八个沼泽体。并给出了衡量沼泽类型之间差异的数量尺度和对未知类型归类的判别数学模型,并论证了沼泽生态分类应采用的重要指标。     

西藏高原沼泽植被的基本特征

西藏高原位于我国西南边疆,东自横断山脉,西达喀喇昆仑山;南迄喜马拉雅山,北抵昆仑-唐古拉山,平均海拔4000米以上,素称“世界屋脊”,总面积120余万平方公里。在这样独特的自然条件下,沼泽植被的特点,与低海拔沼泽的差异,过去尚无专门的报道。本文在两次西藏考察基础上,试对沼泽植被的基本特征,作一概括的介绍。     

灰化薹草浸提液对铜绿微囊藻生长的抑制作用

灰化薹草(Carex cinerascens)为鄱阳湖湖滩草洲优势植物。基于植物化感抑藻原理,通过室内培养实验,研究灰化薹草不同浸泡时间的浸提液对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)生长的影响。用蒸馏水连续浸泡灰化薹草6 d、16 d和39 d,将灰化薹草浸提液过0.45μm滤膜滤液作为培养基,实验过程中测定铜绿微囊藻细胞密度、细胞直径、细胞超氧化物歧化酶活性和丙二醛含量。实验结果表明,各实验处理中灰化薹草浸提液均对铜绿微囊藻生长产生抑制作用,培养6 d后,灰化薹草浸提液对铜绿微囊藻的抑制率均超过88%;当灰化薹草浸泡16 d、浸提液中的灰化薹草质量浓度为48 g/L时,灰化薹草浸提液对铜绿微囊藻生长的抑制率最高;随着灰化薹草浸泡时间和浸提液中灰化薹草质量浓度的增加,其浸提液对铜绿微囊藻生长的抑制率增强;不同浸泡时间下不同质量浓度的灰化薹草浸提液对铜绿微囊藻生长的抑制率无显著差异;对照处理下的铜绿微囊藻细胞直径、超氧化物歧化酶活性和单位藻细胞内丙二醛含量都高于实验处理,灰化薹草化感物质使铜绿微囊藻细胞产生固缩,并破坏藻细胞膜脂,从而抑制铜绿微囊藻细胞的生长。     

模拟水位下毛薹草的株高和地上部分生物量

2014年10月15日,从三江平原洪河农场采集到带土的毛薹草(Carex lasiocarpa)样品,并将其现场移栽至实验桶中;2015年5月22日至10月28日,在中国科学院东北地理与农业生态研究所的温室中,参照水稻田的灌溉、排水规律,在设定的不同水位下,研究新发芽至成熟期的毛薹草的株高和地上部分生物量以及其不同水位下的差异。结果表明,在毛薹草生长初期,干旱(水位-20 cm)和淹水(水位10 cm)条件下的毛薹草株高都显著低于少量缺水(水位0 cm)条件下的株高;经过初期灌溉的毛薹草的株高显著高于未经过初期灌溉的毛薹草;灌溉周期短的毛薹草的株高和生物量显著高于灌溉周期长的毛薹草;7月之后,充足的水分供应促进毛薹草株高的增加;相对缺水的条件有利于毛薹草生物量的积累。     

盐水入侵及有机碳输入对河口淡水沼泽CH_4、N_2O通量影响的短时效应

为了探究盐水入侵及外源有机碳输入对河口潮汐淡水沼泽湿地生态系统甲烷(CH_4)和氧化亚氮(N_2O)通量的影响,运用中型实验生态系模拟法,通过添加人造海水和醋酸盐,结合气相色谱测定,对闽江河口短叶茳芏(Cyperus malaccensis)潮汐淡水沼泽湿地生态系统CH_4和N_2O通量进行测定与分析。结果表明:1)盐分输入在短时内(24 h)显著抑制湿地CH_4排放通量(P0.05),有机碳输入显著促进CH_4排放通量(P0.05),盐水入侵耦合有机碳输入对CH_4排放无显著影响。2)盐分输入、有机碳输入及两者的耦合作用在短时内(24h)对湿地N_2O通量无显著影响。3)4种处理形式综合作用下,湿地CH_4排放通量与土壤电导率显著负相关(P0.05),N_2O通量与土壤pH表现为显著正相关(P0.05),与土壤Eh显著负相关(P0.05)。4)短时内各添加处理对CH_4和N_2O综合增温潜势无显著影响。