螃蟹活动对闽江河口互花米草沼泽湿地土壤温室气体排放通量的影响

于2015年1月（冬季）、4月（春季）、6月（夏季）和9月（秋季）,以闽江河口互花米草沼泽湿地为研究区,采用静态箱与气相色谱结合的方法,研究螃蟹对湿地土壤CO₂、CH₄和N₂O排放通量及综合增温潜势的影响。研究表明：温室气体排放季节变化较为显著,CO₂、CH₄排放通量最大值均出现在夏季,N₂O排放通量最大值出现在秋季,CO₂、CH₄和N₂O排放通量最小值均出现在春季。与无螃蟹组相比,高潮滩和中潮滩螃蟹组CO₂、CH₄和N₂O排放通量均值都增大,其中高潮滩螃蟹组CO₂、CH₄和N₂O排放通量依次增大了46.36%、66.67%和69.66%,中潮滩螃蟹组CO₂、CH₄和N₂O排放通量依次增大了53.57%、142.97%、73.08%。相关性分析结果表明：土壤CO₂排放通量与土壤温度显著正相关（n=96,p＜0.05）,CH₄和N₂O排放通量与土壤温度显著正相关（n=96,p＜0.01）;N₂O排放通量与土壤pH显著正相关（n=96,p＜0.01）,与土壤含水量显著正相关（n=96,p＜0.05）。综上所述,螃蟹活动对闽江河口互花米草沼泽湿地土壤的干扰促进了温室气体的排放,为有效调节湿地碳、氮固持作用和湿地生态系统科学管理提供了参考。     

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.     

模拟SO42-沉降对闽江河口潮汐淡水湿地温室气体排放通量的影响

为了探究SO₄2-沉降对潮汐淡水湿地温室气体排放通量的影响,在闽江河口短叶茳芏（Cyperus malaccensis）潮汐淡水湿地模拟SO₄2-沉降,采用静态箱法测定样地环境因子与3种温室气体（CH₄、CO₂、N₂O）通量随SO₄2-添加量和不同月份的变化,采用多元逐步回归分析影响温室气体通量的关键因子.结果表明:①各环境因子和3种温室气体通量均具有显著的月际变化. ②添加SO₄2-显著增加了短叶茳芏种群密度和间隙水ρ（SO₄2-）、ρ（NH₄+-N）,但对其他环境因子无显著影响. ③添加SO₄2-显著抑制了CH₄排放,当SO₄2-添加量（以SO₄2--S计,下同）为40和120 kg/（hm2·a）时,CH₄通量分别减少了33.8%、69.9%;CO₂和N₂O通量随SO₄2-添加量的变化不显著,但分别趋于减小和增加,其中,SO₄2-添加量为40和120 kg/（hm2·a）时,CO₂通量分别减少了5.2%、11.8%,N₂O通量则分别增加了98.0%、103.0%. ④相关分析和多元逐步回归分析结果显示,沉积物温度及间隙水ρ（SO₄2-）、ρ（NH₄+-N）、ρ（NO_x--N）（NO_x--N主要包括NO₃--N和NO₂--N）是影响样地3种湿地温室气体排放通量的关键因子. ⑤当SO₄2-添加量为40和120 kg/（hm2·a）时,3种温室气体排放产生的综合温室效应呈减小趋势,分别降低了5.5%和13.5%.研究推断,SO₄2-沉降速率的升高有助于缓解潮汐淡水湿地对全球气候变暖的贡献.      

沼泽湿地N2O通量特征及N2O与CO2排放间的关系

对三江平原淡水沼泽湿地进行了连续4年的野外原位观测.结果表明,沼泽湿地冬季是N2O的汇,但从全年来看,仍为N2O排放的源.5～8月是N2O排放的主要时期.土壤温度是影响N2O通量季节变化的重要环境因素,生长季内的积水水位和土壤温度则会影响到N2O通量的年际变化;沼泽湿地N2O与CO2排放间相关性显著,促使二者间产生这种内在联系的因素包括温度、植物根系的作用、有机质分解的联系作用以及植物气孔行为的调节.     

闽江河口芦苇潮汐湿地甲烷通量及主要影响因子

2007年利用静态箱-气相色谱仪法对闽江河口区最大的鳝鱼滩芦苇湿地和入侵种互花米草斑块涨潮前、涨落潮过程及落潮后甲烷通量季节动态进行了原位测定,并利用室内培养-气相色谱仪法测定了芦苇湿地不同土层土壤甲烷产生潜力.结果表明,鳝鱼滩芦苇湿地全年均属于大气甲烷的排放源,排放通量具有明显的季节变化;涨潮前、涨落潮过程和落潮后甲烷通量大小并无一致的规律,平均排放通量分别为5.13、5.06和4.74 mg·m-2·h-1,差异不显著,其中涨落潮过程排放到潮水和大气环境的甲烷通量分别为2.98和2.08 mg·m-2·h-1.互花米草入侵斑块年均甲烷排放通量(11.02mg·m-2·h-1)明显高于芦苇湿地年均甲烷排放通量(4.98mg·m-2·h-1),互花米草入侵明显增加了闽江河口区湿地的甲烷排放通量.芦苇湿地0～40 cm土壤中甲烷产生潜力范围为0.029～0.123μg·g-1·d-1,0～5 cm土层的甲烷产生潜力最大,且与其它土层差异显著(P<0.05).气温、土壤温度和地上生物量对芦苇湿地甲烷排放影响显著(P<0.05),落潮后芦苇湿地甲烷排放通量与盐度有负相关关系.     

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.     

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%.     

闽江口潮汐沼泽湿地土壤甲烷产生对温度变化的响应

2012年8月,采集闽江口鳝鱼滩3个典型潮汐沼泽植被带0~30 cm土壤样品进行15 d室内厌氧培养实验,通过测定不同培养温度(20、30和40℃)下土壤甲烷产生潜力,探讨了不同沼泽植被带土壤甲烷产生潜力对温度变化的响应,并探讨了温度和植被类型对土壤甲烷产生的影响.结果表明,20℃时短叶茳芏、芦苇和互花米草沼泽湿地土壤甲烷产生潜力均值分别为0.034,0.057和0.608μg·g-1·d-1,30℃时其均值分别为0.127,0.402和0.928μg·g-1·d-1;40℃时其均值分别为0.608,1.144和2.447μg·g-1·d-1.随温度升高,3个沼泽植被带土壤甲烷产生潜力均表现为显著的指数增长趋势,40℃培养条件下的土壤甲烷产生潜力的累积量显著高于20℃和30℃(p0.05);温度升高对外来入侵种互花米草(Spartina alterniflora)沼泽湿地土壤甲烷产生潜力的促进作用最明显;温度和植被类型对河口区潮汐沼泽湿地土壤甲烷产生潜力均具有显著影响(p0.001),且这两个因素之间存在显著的交互效应(p0.001).     

盐分和淹水增加对河口潮汐淡水沼泽湿地土壤磷形态和磷酸酶活性的影响

选取中国东南沿海闽江河口潮汐淡水沼泽湿地土壤作为研究对象,研究不同盐分(淡水对照、低盐处理、高盐处理)和不同淹水(CK、CK+15 cm、CK+30 cm)交互处理对土壤磷形态和磷酸酶活性的影响.结果表明,在闽江河口潮汐淡水沼泽湿地土壤中,无机磷是土壤总磷的主要赋存形态,约占总磷含量的68%~82%,有机磷含量约占总磷的18%~32%.无机磷以铁铝结合态磷为主(60%~66%),其次为钙结合态磷和闭蓄态磷.淹水处理对磷的总量和形态的影响有限,盐分变化对磷的总量和形态影响显著.低盐处理可增加铁铝结合态磷、闭蓄态磷含量及碱性磷酸酶活性,而高盐处理则对它们表现出抑制作用.随着盐分的增加,土壤总磷含量逐渐降低,土壤中钙结合态磷含量和磷酸盐含量将逐渐升高.相关分析表明,有机磷含量与土壤碱性磷酸酶活性呈负相关,无机磷含量与土壤碱性磷酸酶活性呈正相关.当盐分由淡水变化至低盐时,土壤磷的形态主要由有机磷向无机磷转化;而当盐分由低盐变化至高盐时,无机磷占比降低,有机磷占比增加.研究结果表明,碱性磷酸酶活性在磷形态对盐分和淹水的响应中发挥着重要作用.     

闽江河口短叶茳芏湿地及其围垦的养虾塘CH4排放通量的比较

以闽江河口鳝鱼滩的短叶茳芏湿地及由其围垦而成的养虾塘为研究对象,2016年5月—2017年3月,分别采用静态箱-气相色谱法和悬浮箱/静态箱-气相色谱法对短叶茳芏湿地和养虾塘白天CH_4排放通量进行观测,并同步测定短叶茳芏湿地和养虾塘水体/沉积物理化指标.观测期间短叶茳芏湿地和养虾塘均表现为大气中CH_4的排放源,释放量变化范围分别为1.09~38.38 mg·m~(-2)·h~(-1)和0.01~65.38 mg·m~(-2)·h~(-1),均值分别为(11.67±1.99)mg·m~(-2)·h~(-1)和(18.69±4.84)mg·m~(-2)·h~(-1),重复测量方差分析统计结果表明:虽然在整个观测时间尺度上,养虾塘CH_4排放通量与短叶茳芏湿地无显著性差异(p0.05),但是在养殖期养虾塘CH_4排放通量显著高于同期短叶茳芏湿地(p0.05),增加了68.0%.短叶茳芏湿地CH_4排放通量与沉积物温度、间隙水总磷含量呈显著正相关关系(p0.01),养虾塘水-气界面CH_4排放通量与养殖水水深呈显著负相关关系(p0.01).亚热带河口感潮沼泽湿地围垦成为陆基养虾塘后增加了CH_4排放通量.     

闽江河口淡水、半咸水沼泽土壤碳氮磷分布及计量学特征

以闽江河口区淡水、半咸水短叶茳芏沼泽湿地为研究对象,于2013年11月~2014年8月分季节采集表层土壤样品,研究土壤有机碳(SOC)、总氮(TN)、总磷(TP)含量时空变异格局及其计量学特征,并同步观测相关环境因子.结果表明,淡水、半咸水沼泽土壤SOC、TN、TP含量范围分别为(18.24~28.36,1.44~2.24,0.45~1.01)(14.96~26.19,1.55~2.45,0.67~1.18)g/kg.淡水沼泽土壤各元素含量均具有明显的垂直变化规律;而半咸水沼泽除TN含量垂直变异明显外,其他各指标则表现为波动变化的特征.淡水、半咸水沼泽土壤C/N、C/P、N/P均值分别为12.41±1.22,29.77±6.76,2.40±0.47以及10.89±1.09,24.92±3.80,2.29±0.25.方差分析显示,各指标含量在两个沼泽均存在显著空间差异.两个沼泽土壤SOC、TP、C/N、C/P均与土壤pH和EC呈显著相关关系,而与含水率和容重相关性不显著;土壤C/N均与粉砂粒和砂粒呈极显著相关关系;土壤SOC、TN、TP含量对C/N、C/P、N/P影响显著.淡水、半咸水沼泽土壤营养元素含量分布特征是水动力学作用、外源物质输入、植物生产力和人类活动等多因子综合作用的结果.     

闽江河口短叶茳芏沼泽湿地沉积物磷的赋存形态和空间分布

对闽江河口区不同盐度短叶茳芏沼泽湿地沉积物中磷的赋存形态和分布特征进行了研究,探讨了河口沉积物中磷的来源及其影响因子.结果表明:1闽江河口湿地沉积物全磷(TP)含量介于607.91~807.60 mg·kg-1,平均值为726.29 mg·kg-1;有机磷(OP)含量介于120.44~166.63 mg·kg-1,平均值为139.43 mg·kg-1,约占TP的18.93%;无机磷(IP)含量介于479.65~647.56 mg·kg-1,平均值为586.86 mg·kg-1,约占TP的81.07%,IP是磷的主要赋存形态.2IP中,赋存形态以闭蓄态磷(O-P)和铁结合态磷(Fe-P)为主,分别占IP的39.97%和32.92%;其次是钙结合态磷(Ca-P)和铝结合态磷(Al-P),分别占IP的17.89%、9.22%.3在空间分布上,TP、OP、IP含量在由海向陆方向整体呈先降低后递增趋势;IP不同赋存形态在空间上也整体上呈现出以上趋势;垂直方向上,总体都表现为随土层深度波动降低,这在一定程度上反映了近年来河口湿地环境污染的加剧.4磷的赋存形态和空间分布特征是电导率、pH、容重、含水率和粒度等多因子综合作用的结果.     

河口区淡水和微咸水潮汐沼泽湿地沉积物反硝化作用

为探讨河口区淡水和微咸水潮汐沼泽湿地沉积物反硝化作用及影响因素,以分布在闽江口道庆洲上的短叶茳芏(Cyperus malaccensis)淡水沼泽湿地和鳝鱼滩上的短叶茳芏微咸水沼泽湿地沉积物为研究对象,运用乙炔抑制培养法测定不同季节的反硝化速率,同时测定沉积物和上覆水理化性质.结果发现,2个短叶茳芏沼泽湿地沉积物反硝化速率均存在明显的季节变化,最高(最低)值分别出现在夏季(秋季)和春季(冬季),温度是影响反硝化速率季节变化的重要因素.道庆洲沉积物反硝化速率((32.72±19.15)μmol·m~(-2)·h~(-1),以N计,下同)显著高于鳝鱼滩((4.97±2.64)μmol·m~(-2)·h~(-1))(p0.05).沉积物电导率和上覆水SO_4~(2-)含量对河口区潮汐沼泽湿地沉积物反硝化速率具有抑制作用,是造成微咸水沼泽湿地沉积物反硝化速率显著低于淡水沼泽湿地的重要因素.沉积物电导率主要通过抑制沉积物对NH_4~+-N的吸收影响硝化-反硝化耦合作用,进而影响反硝化速率.淡水沼泽湿地反硝化速率对SO_4~(2-)作用的响应较微咸水沼泽湿地更为敏感.     

黄河三角洲潮滩湿地系统二甲基硫排放通量的时空变化

为了探讨黄河三角洲潮滩湿地系统二甲基硫(dimethylsulfide,DMS)排放的时空变化和主要影响因子,利用静态箱法监测了黄河三角洲高潮滩、中潮滩和低潮滩DMS通量和环境因子的年际变化.结果表明,从全年来看,黄河三角洲潮滩湿地系统是DMS的释放源,高潮滩、中潮滩和低潮滩释放DMS的通量范围依次为0.043~0.59μg·m~(-2)·h~(-1)、0.18~1.90μg·m~(-2)·h~(-1)和0.88~5.80μg·m~(-2)·h~(-1),均值依次为0.33μg·m~(-2)·h~(-1)、0.95μg·m~(-2)·h~(-1)和2.18μg·m~(-2)·h~(-1).黄河三角洲潮滩湿地DMS的释放通量具有明显的时空变化,其排放主要集中在植物生长季.潮滩湿地间DMS的排放通量差异显著(p0.05),表现为低潮滩中潮滩高潮滩,这种时空变化可能与季节、植被、环境因子、土壤基质等的空间变化有关.DMS的排放受到多种因素的影响,在高潮滩,0 cm地温对DMS排放通量影响显著;在低潮滩,0~5 cm土壤体积含水量对DMS排放通量影响显著,而在中潮滩则没有发现显著的影响因子.该研究成果可以为进一步研究黄河三角洲湿地硫循环及其对大气环境的影响提供基础数据.     

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⁺     

Response of gaseous carbon emissions to low-level salinity increase in tidal marsh ecosystem of the Min River estuary, southeastern China

Although estuarine tidal marshes are important contributors to the emission of greenhouse gases into the atmosphere, the relationship between carbon dioxide(CO_2), methane(CH_4)emission, and environmental factors, with respect to estuarine marshes, has not been clarified thoroughly. This study investigated the crucial factors controlling the emission of CO_2 and CH_4from a freshwater marsh and a brackish marsh located in a subtropical estuary in southeastern China, as well as their magnitude. The duration of the study period was November 2013 to October 2014. Relevant to both the field and incubation experiments, the CO_2 and CH_4emissions from the two marshes showed pronounced seasonal variations. The CO_2 and CH_4emissions from both marshes demonstrated significant positive correlations with the air/soil temperature(p 0.01), but negative correlations with the soil electrical conductivity and the pore water/tide water Cl-and SO_4~(2-)(p 0.01). The results indicate no significant difference in the CO_2 emissions between the freshwater and brackish marshes in the subtropical estuary, whereas there was a difference in the CH_4 emissions between the two sites(p 0.01). Although future sea-level rise and saltwater intrusion could reduce the CH_4 emissions from the estuarine freshwater marshes, these factors had little effect on the CO_2 emissions with respect to an increase in salinity of less than 5‰. The findings of this study could have important implications for estimating the global warming contributions of estuarine marshes along differing salinity gradients.