三江平原典型湿地土壤硝态氮和铵态氮垂直运移规律

选择三江平原小叶章湿地不同水分带上的两种土壤类型（草甸沼泽土和腐殖质沼泽土）为研究对象,运用模拟土柱的方法,研究了两种土壤中硝态氮和铵态氮的垂直运移规律。结果表明：在水分饱和条件下,两种土壤的硝态氮和铵态氮穿透曲线均符合Gauss单峰模型（R^2≥0.85）,其运移过程主要受粘粒含量的影响;随粘粒含量增加,硝态氮和铵态氮穿透曲线整体上峰值降低,峰面分布变宽,但不同土壤各土层间也存在一定差异,原因与不同土层水分构成、溶质运移方式以及硝化-反硝化作用的差异有关;溶质浓度加倍后,两种土壤0～20 cm土层中硝态氮和铵态氮的穿透曲线也符合Gauss单峰模型（R^2≥0.88）,但其峰值、形状及出流时间均发生不同程度的变化,原因与浓度改变前后土壤水分构成、溶质运移方式的差异有关,铵态氮还与土壤胶体对其吸附饱和程度的差异有关;两种土壤表层的硝态氮和铵态氮垂向迁移能力较强,当湿地水分增加后将不利于有效氮的保持。     

三江平原典型小叶章湿地土壤中硝态氮和铵态氮的空间分布格局

运用地统计学方法对三江平原典型小叶章湿地土壤中硝态氮(NO3-N)和铵态氮(NH4+-N)的空间分布格局进行了研究.结果表明,湿地土壤不同土层NO3--N和NH4+-N含量的变异性差异较大,但均表现为N073-NH4+-N,原因主要与其物理运移特性的差异有关.两种土壤在不同土层或相同土层中的NO3-N和NH4+-N含量差异均达到极显著水平(P<0.01);湿地土壤不同土层NO3--N和NH4+-N的含量分布具有明显空间结构,符合不同变异函数理论模型,结构因素对空间异质性起主导作用,随机因素的影响相对较少.微地貌特征是导致其空间异质性的一个重要随机因素,水分条件和土壤类型则是两个重要结构因素;湿地土壤不同土层NO3-N和NH4+-N含量的空间变异性均以向洼地中心倾斜方向最大.研究发现,水分条件是导致NO3-N含量在地势较低处形成低值区的主要原因,于湿交替则是导致NH4+-N含量在地势较低处形成高值区的重要原因.     

三江平原典型湿地土壤硝态氮和铵态氮垂直运移规律

选择三江平原小叶章湿地不同水分带上的两种土壤类型(草甸沼泽土和腐殖质沼泽土)为研究对象,运用模拟土柱的方法,研究了两种土壤中硝态氮和铵态氮的垂直运移规律。结果表明:在水分饱和条件下,两种土壤的硝态氮和铵态氮穿透曲线均符合Gauss单峰模型(R2≥0.85),其运移过程主要受粘粒含量的影响;随粘粒含量增加,硝态氮和铵态氮穿透曲线整体上峰值降低,峰面分布变宽,但不同土壤各土层间也存在一定差异,原因与不同土层水分构成、溶质运移方式以及硝化-反硝化作用的差异有关;溶质浓度加倍后,两种土壤0~20 cm土层中硝态氮和铵态氮的穿透曲线也符合Gauss单峰模型(R2≥0.88),但其峰值、形状及出流时间均发生不同程度的变化,原因与浓度改变前后土壤水分构成、溶质运移方式的差异有关,铵态氮还与土壤胶体对其吸附饱和程度的差异有关;两种土壤表层的硝态氮和铵态氮垂向迁移能力较强,当湿地水分增加后将不利于有效氮的保持。     

霍林河下游洪泛区湿地土壤中铵态氮水平运移模拟研究

选择二百方子洪泛区湿地作为典型研究区,以NH4Cl为示踪剂,模拟研究了铵态氮在洪泛区湿地不同土层中的水平运移过程。结果表明,沼泽湿地土壤中铵态氮的运移通量随运移距离的增加呈一阶衰减指数变化;0-10cm土层中铵态氮的运移通量最小,20~60cm土层次之,10~20cm土层具有最高的铵态氮通量。各层土壤运移通量在0~6cm内最大,而后迅速下降,到18cm时3层土壤中铵态氮的运移通量相近并趋近于零。各层土壤中铵态氮的运移通量与土壤水扩散率及土壤含水量都呈一阶指数增长变化;在土壤水扩散率或土壤含水量达到一定数值前,铵态氮运移通量增长缓慢,之后则开始骤然增加。     

三江平原小叶章湿地枯落物分解及其影响因子研究

应用分解袋法对三江平原小叶章湿地枯落物的分解及其影响因子进行了研究,小叶章枯落物的失重率随时间递增,分解速率随时间递减。小叶章枯落物位于地下0～10cm处时,分解最快,失重率最大,分解速率也最大;越往深处,其分解越慢,失重率越小,分解速率越小。通过相关分析和主成分分析,确定了温度和湿度条件以及pH状况是影响小叶章湿地枯落物分解的主要环境因子;并采用单指数衰减模型对小叶章湿地枯落物的分解速率动态和残留率动态进行了模拟。     

三江平原典型湿地土壤中硫的分布特征

本文以三江平原的三种典型类型湿地:小叶樟(Calamagrostisangustifolia)草甸、毛果苔草(Carexlasiocarpa)沼泽、乌拉苔草(Carexmeyeriana)沼泽为研究对象,对其土壤中硫的含量在水平及垂直变化方面进行分析。研究在自然环境下硫的分布特征。经过试验分析和数据处理,得出以下结论:总硫、水溶性硫、吸附性硫、盐酸可溶性硫、盐酸挥发性硫、有机硫含量均为小叶樟草甸<乌拉苔草沼泽<毛果苔草沼泽;别拉洪河、挠力河、鸭绿河、浓江是三江平原四条有代表性的沼泽性河流,流域土壤中的硫素含量为挠力河>鸭绿河>浓江>别拉洪河;在土壤层次上,具有明显的规律性:除盐酸挥发性硫以外,其余各硫组分自上而下含量呈递减趋势;在湿地土壤各形态硫中,有机硫是土壤总硫的主体,盐酸挥发性硫含量最低。总硫与有机硫相关性最显著,达极显著正相关(P=0.01),水溶性硫与盐酸可溶性硫的相关性最差。影响湿地土壤中硫素含量的因素为土壤有机质、土壤pH值、物理粘粒及氧化-还原条件。     

三江平原小叶樟湿地植物-土壤系统中硫素分布及季节变化动态

选择三江平原小叶樟湿地为研究对象,在生长季逐月采集土壤和植物样品,测定和分析植物-土壤系统硫素分布特征和季节动态,结果表明在生长季小叶樟植物体不同器官总硫含量存在差异,表现为根>叶>叶鞘>茎,这种分布和植物各器官的功能相一致。植物各器官总硫含量均具有季节变化特征,地上各器官总硫含量在生长季内均单调下降。根中总硫含量呈波动性变化,这种变化与植物的生长节律相一致,根中总硫含量明显高于植物地上各器官总硫的含量,即根是硫的重要储库。小叶樟湿地土壤总硫和有效硫含量具有明显的分层性,即沿着剖面由上到下逐渐降低,这种变化和土壤有机质的分布密切相关。不同层次土壤总硫、有效硫含量均具有明显的季节变化,其中植物的生长过程是影响这种变化的主要因素。     

三江平原典型环形湿地土壤热能值结构的研究

生态系统热能值结构的形成是一段时间内太阳能在生态系统中能量流动达到动态平衡的一种形式。为了研究三江平原环形湿地热能值结构的特点,我们选择三江平原典型环形湿地———中国科学院三江平原沼泽湿地生态试验站作为研究区域,对环形湿地不同植物群落土壤热能值进行测试与分析。研究结果表明,三江平原典型环形湿地热能值地上部分以乌拉苔草—毛果苔草群落和大穗苔草—漂筏苔草群落最高,而沼柳—越菊柳—小叶章群落和毛果苔草—狭叶甜茅—漂筏苔草群落相对较低。地下部分,在泥炭层以上的几个层次,从环形湿地中心到边缘,热能值逐渐增加,而在泥炭层及泥炭层以下,热能值逐渐减少。除泥炭层外,各层中以乌拉苔草—毛果苔草群落的热能值最高。垂直方向上,各个群落以须根层处热能值最大。这种热能值结构是生物与环境长期作用的结果,特别是在一些环境梯度较大的过渡位置,由于其边界效应,热能值一般较高。对环形湿地热能值结构的研究可为湿地生态系统合理的利用和保护提供一些合理建议。     

CO2浓度升高对三江平原湿地小叶章碳氮含量的影响

利用开顶箱薰气室(open-top chamber),设置正常大气CO2浓度和高CO2浓度(700 μmol/mol)2个水平和不施氮(NN,0 g/m2)、常氮(MN,5 g/m2)和高氮(HN,15 g/m2)3个氮素水平,研究CO2浓度升高对三江平原草甸小叶章碳氮积累的影响.结果表明,CO2浓度升高条件下小叶章植株总固碳量增加,不同氮水平下小叶章总固碳量分别增加19.3％(NN),24.4％(MN)和24.6％(HN),且根固定碳量占植株总体碳库比例均有不同程度的提高.CO2浓度升高降低了小叶章各器官氮含量,其中叶、茎氮含量以抽穗期降幅最大(14.4％和19.5％),根氮含量以腊熟期降幅最大(17.4％).小叶章各器官N含量的降低是由于CO2浓度升高条件下植株生长加快引起的稀释效应所致.     

三江平原典型湿地水化学性质研究

以三江平原湿地生态试验站为研究基地,选择典型采样地点,对湿地水、排水沟水、降水、保护区河流水样进行测试,分析水样中主要离子含量(HCO3-、Cl-、NO3-、SO42-、Ca2 、Mg2 、K 、Na )、重金属元素含量(Cu、Zn、Fe、Mn)和营养元素含量(N、P、K)及其有效性。研究湿地水化学的一般性质以及湿地排水后湿地水中化学元素的迁移特征。研究结果表明,湿地水化学类型一般为HCO3--Ca.Mg型和HCO3--Ca.Na型,重金属序列为Fe>Mn>Cu>Zn>Pb、Cr。排水中丧失大量的化学元素,这是湿地退化的原因之一。     

沼泽湿地土壤氮矿化对温度变化及冻融的响应

通过室内控制培养试验方法,研究了不同温度和冻融循环过程对沼泽湿地土壤有机氮矿化影响。结果表明,湿地土壤中无机氮以铵态氮为主,温度和培养时间显著影响土壤有机氮的矿化,在温度-25~30℃之间,N的矿化速率、硝化速率随温度增加而增加,30℃时矿化速率（1.17mg.kg-1.d-1）和硝化速率（0.79mg.kg-.1d-1）最大。沼泽湿地土壤有机氮矿化培养时间以4~5周较为适宜。冻结温度和冻融次数显著影响土壤有机氮矿化过程,且-25~5℃冻融循环比-5~5℃冻融循环矿化累积量高。冻融循环促进了土壤有机氮的矿化,有利于土壤中有效氮的累积,为春季植物生长提供足够的氮素,对维持生态系统稳定有重要意义。     

三江平原退化湿地土壤物理特征变化分析

针对不同退化程度的湿地土壤物理特征的变化进行了分析。首先对退化湿地土壤剖面特征进行了阐述,然后分析了退化湿地土壤的温度特征变化、电导率状况变化、土壤的水分特征变化和土壤容重变化。研究表明,不同退化程度的湿地土壤具有不同的土壤物理性质,在未退化湿地→轻度退化湿地→中度退化湿地→重度退化湿地→已垦湿地(农田)的湿地退化研究样带上,湿地土壤温度呈现逐渐升高的变化趋势、土壤电导率呈降低变化、土壤水分呈降低趋势、土壤容重则呈现升高的变化规律。土壤表层与下层相比较,土壤表层温度、含水量与容重均高于土壤下层;在电导率的变化中,除了未退化湿地土壤的下层高于表层以外,其它退化状态的湿地土壤均为表层高于下层。另外,对退化湿地土壤的各物理特征在空间距离上的退化过程进行模型模拟,发现指数增加(或分解)模型能够较好地模拟出湿地土壤物理特征的空间退化过程。本研究将有助于理解退化湿地土壤物理特征的变化规律和查明湿地的退化机理,为退化湿地的恢复与重建研究奠定科学基础。     

冻融作用对三江平原有机土吸附铵根离子及其分配系数的影响

冻融过程会影响土壤团聚体结构及微孔隙,进而影响土壤对阳离子的吸附。然而有关冻融过程对土壤吸附阳离子影响的研究很少。以典型湿地表层有机土壤为对象,通过室内模拟实验,研究了土壤饱和含水量下,冻融过程对有机土吸附低浓度铵根离子的影响。结果表明,冻融作用一般提高了有机土对铵根离子的吸附量,线性方程能较好的拟合低浓度范围氨氮的吸附,而且冻融作用降低了铵根离子吸附量为0时土壤溶液中氨氮的浓度。随着初始氨氮浓度从8.6mg·L-1升高到43.0mg·L-1,冻融条件下氨氮的分配系数从10.3L·kg-1升高到25.6L·kg-1;非冻融对照条件下氨氮的分配系数从7.0L·kg-1升高到19.8L·kg-1。冻融作用导致氨氮的分配系数增加了29.9%~47.3%,但氨氮的分配系数没有出现随冻融次数增加而升高的趋势。     

不同土地利用方式对三江平原湿地土壤酶分布特征及相关肥力因子的影响

以中国科学院三江平原湿地生态试验站为对象,研究了不同利用方式(湿地草甸、旱田系统、退耕成草、退耕成林)对土壤酶分布特征及相关肥力因子的影响.结果表明:土壤利用方式不同,土壤酶活性(转化酶、脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶)、有机碳含量和土壤养分含量有较大差异.未开垦的湿地草甸,土壤酶活性、有机碳和土壤养分含量均为最高,开垦20年后,上述各种指标含量均有较大幅度降低;由耕地恢复为湿地后,土壤酶活性、有机碳和土壤养分含量有较大幅度的回升,而耕地恢复为林地后,上述各种成分也有不同程度地增加.因此,要保持三江平原湿地较高的土壤肥力和生物学特性,维持三江平原湿地土壤有机碳库稳定,对已开垦湿地进行部分退耕还湿势在必行.