杭州湾湿地不同植被类型下土壤有机碳及其组分分布特征

土壤有机碳及其活性组分能够敏感地反映土壤碳库的变化。调查采集杭州湾自然滩涂湿地土壤样品(0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm),比较分析芦苇、互花米草、海三棱藨草、裸滩的土壤有机碳(SOC)、水溶性有机碳(DOC)、易氧化碳(ROC)和轻组有机质(LFOM)的变化。结果表明:(1)0~30 cm各土层,芦苇、互花米草、海三棱藨草和裸滩的SOC平均含量依次为3.87~5.08 g kg-1,6.46~6.78 g kg-1,4.33~4.48 g kg-1和4.99~5.25 g kg-1,互花米草SOC含量高于相同土层的其他类型;(2)互花米草DOC和LFOM平均含量分别为90.69~98.90 mg kg-1,2.35~2.95 g kg-1,高于相同土层的海三棱藨草、芦苇和裸滩,而裸滩ROC含量(2.06~2.22 g kg-1)却高于相同土层的其他三种类型;(3)芦苇、互花米草和海三棱藨草DOC占土壤有机碳的分配比例无显著性差异,而相同土层的DOC占土壤有机碳的分配比例大小依次为裸滩海三棱藨草芦苇互花米草;(4)SOC和DOC、ROC、LFOM、全氮(TN)、土壤含水量、p H之间均存在极显著关系(p0.01),各指标与p H之间均表现为负相关性。研究表明互花米草的入侵增强了滩涂湿地的固碳能力,有机碳活性组分能够反映有机碳库的变化。     

互花米草入侵对闽江河口裸滩湿地土壤有机碳的影响

为揭示互花米草入侵对裸滩湿地土壤有机碳的影响,选取闽江河口裸滩湿地和被互花米草入侵的裸滩湿地为研究对象,测定其不同土层土壤的有机碳和活性有机碳质量分数,同时对土壤的各种理化性质进行测定分析。结果表明:裸滩和互花米草湿地0~60 cm土层土壤有机碳质量分数变化范围分别为0.95~12.43 g/kg和1.45~10.04 g/kg,平均质量分数分别为4.03和4.35 g/kg;互花米草湿地0~60 cm土层土壤微生物量碳、可溶性有机碳和轻组有机碳平均质量分数分别增加12.76%、40.86%和12.62%,土壤易氧化有机碳平均质量分数基本不变。研究结果表明互花米草入侵裸滩在一定程度上增加了土壤有机碳及不同活性有机碳质量分数,但影响并不显著。     

冬季秸秆还田对冬灌田水稻生长期CH4产生、氧化和排放的影响

有机肥施用和土壤水分管理是影响稻田CH4排放最重要的2个因素。本文通过室内培养和田间试验研究了冬季秸秆还田对冬灌田水稻生长期CH4的产生、氧化和排放的影响。结果表明:淹水混施处理CH4产生潜力在水稻移栽后35和51天显著大于淹水不施肥处理(p0.05),其余时间则无显著差异(p0.05);冬季秸秆还田对CH4氧化潜力无显著影响(p0.05),水稻生长期土温和稻田施用氮肥可能是较其更重要的影响因素;淹水混施处理CH4平均排放通量(CH426.7mg/(m2·h))显著大于淹水不施处理(CH420.3mg/(m2·h))(p0.05)。     

麦季稻秆施用对后续稻季CH_4产生氧化及排放的影响

通过室内培养和田间试验研究了2007年麦季稻秆施用对2008年稻季CH4产生潜力、氧化潜力和排放通量的影响。结果表明,水稻生长前期,稻秆还田处理的CH4氧化潜力仅在水稻移栽后19 d时表现为显著高于稻秆不还田处理,而两处理的CH4产生潜力与排放通量均无显著差异;水稻生长中期,两处理的CH4氧化潜力无显著差异,稻秆还田处理的CH4产生潜力及排放通量均显著高于稻秆不还田处理,其中稻秆还田处理的CH4产生潜力是稻秆不还田处理的2~4倍;水稻生长后期,两处理的CH4产生潜力、氧化潜力和排放通量均无显著差异。CH4排放主要发生在水稻生长中期。水稻全生育期内,稻秆还田处理的CH4排放总量为稻秆不还田处理的1.4倍。     

植被类型对滨海湿地土壤酶活性的影响研究

在盐城滨海湿地采集植被为互花米草(Spartina alterniflora)、海三棱藨草(Scirpus mariqueter)、芦苇(Phragmites australis)、碱蓬(Suaeda salsa)和光滩的土壤样品22个,分别测定了β-葡萄糖苷酶、脲酶和磷酸酶的活性。结果显示,植被覆盖下的土壤β-葡萄糖苷酶、脲酶和磷酸酶的活性均高于光滩土壤,且不同类型植被下土壤之间酶活性也有一定的差异。同一类植被覆盖下,不同样点间土壤酶活性也存在很大的差异。相关分析表明,β-葡萄糖苷酶和脲酶活性与有机质和全氮存在显著正相关;磷酸酶活性与有机质和有机质/磷呈显著正相关。有机质是影响酶活性的主要限制性物质,地上部生物量相对较大的植物(如互花米草)在提高有机质方面表现出巨大潜力,不仅可以增加土壤酶活性,还能促进养分循环和利用。     

闽江河口互花米草入侵过程对短叶茳芏湿地土壤氮矿化的影响

对闽江河口湿地互花米草入侵对土壤氮矿化影响进行时空变化研究,选择闽江口鳝鱼滩湿地互花米草入侵斑块中央(A)、互花米草入侵斑块边缘(B)及未被入侵的短叶茳芏沼泽群落(C)为研究对象,探讨互花米草入侵过程对土壤氮矿化的影响,并对其进行原因分析。结果表明:互花米草入侵闽江河口短叶茳芏湿地后,从时空两个方面均改变了原有湿地土壤氮的矿化水平,总体上互花米草入侵在一定程度上增强了土壤的矿化作用。从季节上来看,春夏秋冬4个季节互花米草入侵斑块中央(A)矿化速率变化范围分别为(-2.50~6.25),(-5.0~8.5),(-0.35~0.9),(-0.37~0.22)mg/(kg·d);互花米草入侵斑块边缘(B)分别为(-3.37~6.25),(-7.5~5.5),(-0.15~0.55),(-0.25~0.21)mg/(kg·d);未被入侵的短叶茳芏沼泽群落(C)分别为(-5.8~3.6),(-5.7~5.4),(-0.12~0.55),(-0.13~0.09)mg/(kg·d)。互花米草入侵对土壤氮矿化速率的影响随着季节变化表现出显著的规律,即入侵过程中3种不同土壤类型均表现为夏季春季秋季冬季;相同季节3种样地同层土壤氮矿化速率总体表现为ABC。从土壤分层来看,在培养时期内各土层土壤氮矿化速率总体呈现出随着培养时间的增加而降低的趋势;在同一培养时期内,不同土层土壤矿化速率总体呈现出随土层深度的增加而降低的现象。这主要是由于互花米草入侵对闽江口湿地土壤温度、湿度、微生物活动、植物的生长周期以及生长特性等因子随时空变化的改变有关。     

三江平原湿地CH4排放通量研究

2002年6月到10月在三江平原利用静态暗箱-气相色谱法对不同土壤水分状况或积水深度的毛果苔草沼泽、小叶章草甸以及灌丛进行了CH4排放的测定,结果为毛果苔草沼泽CH4排放通量(11.9 mg/m2·h)>小叶章草甸(8.5 mg/m2·h)>灌丛(0.75 mg/m2·h),差异达到高度显著水平(α=0.01),主要是由土壤水分状况不同而造成的.由于生境的差异,3种湿地类型CH4排放通量的季节变化形式也不尽相同.温度、土壤Eh和毛果苔草生物量是影响CH4排放的重要因素,湿地CH4排放通量和箱内外温度或不同深度的地温均呈显著或极显著正相关,小叶章草甸和毛果苔草沼泽分别与10 cm及15 cm的Eh呈极显著负相关(P<0.01),毛果苔草生物量和CH4排放通量呈显著正相关(P<0.05).     

互花米草入侵对闽江口湿地土壤磷形态及释放风险的影响

选取闽江河口鳝鱼滩裸滩湿地和互花米草入侵裸滩湿地土壤为研究对象,测定其磷形态以及吸附特性,探讨互花米草入侵下裸滩湿地土壤磷赋存形态、吸附特性及其潜在释放风险的变化。结果表明:无机磷(IP)是2种湿地类型土壤磷的主要形态,分别占裸滩和互花米草湿地土壤总磷(TP)含量的61.40%和61.01%;互花米草入侵裸滩湿地后,土壤中总磷、无机磷、铁铝磷(Fe/A1-P)和钙磷(Ca-P)含量总体上显著增加,其增加比例分别为12.58%,9.49%,11.11%和5.32%,而有机磷(Org P)含量无显著变化;互花米草入侵对土壤无定形态铁(Feox)、铝(Alox)、磷(Pox)、吸附指数(PSI)和吸附饱和度(DPS)影响不一致,其中Feox和DPS总体上变化不明显,Alox有所降低,而Pox和PSI显著增加;裸滩湿地土壤磷潜在释放风险指数(ERI)为12.69,属于中度风险,而互花米草入侵后,土壤ERI降为9.98,表现为较低风险,说明互花米草入侵对土壤磷潜在释放风险具有一定削弱作用。     

互花米草入侵对闽江河口芦苇湿地土壤有机碳的影响

 以闽江河口鳝鱼滩湿地为研究区域,选取芦苇和互花米草为研究对象,对其根际土壤有机碳质量分数和储量的垂直分布特征及其影响因子进行测定分析。结果表明:芦苇和互花米草0～60cm根际土壤有机碳平均质量分数分别为15.54和17.16 g/kg,表层（0～10 cm）有机碳质量分数最大,分别为19.69和22.02g/kg;芦苇和互花米草0～60 cm根际土壤有机碳储量总和分别为6 794.20和8 231.48 t/km2,芦苇根际土壤有机碳储量在30～40cm达到最大,而互花米草为010cm有机碳储量最大;互花米草的入侵增加了芦苇湿地根际土壤碳质量分数和储量;2种植物根际土壤有机碳质量分数与含水量和盐度之间均呈显著正相关。从闽江河口互花米草入侵的角度提出了管理该湿地的一些建议。     

不同种类有机肥施用对一季稻田CH_4排放的影响

选取不同施肥处理的一季中稻田为研究对象,采用静态箱-气相色谱法对一季稻CH4排放通量进行手动观测。结果表明,与不施肥相比,各施肥处理CH4平均排放通量均有不同程度增加。其中稻草还田＋化肥处理（稻草处理）CH4平均排放通量为31.04mg·m-2·h-1,比化肥处理和猪粪＋化肥处理（猪粪处理）分别增加326.4%（P〈0.05）和211.7%（P〈0.05）,鸡粪＋化肥处理（鸡粪处理）比化肥和猪粪处理分别增加140.4%（P〈0.05）和75.7%（P〈0.05）。说明稻草还田和鸡粪处理显著增加稻田CH4排放通量,而猪粪处理与化肥无显著差异。同时对有关的环境因子进行分析表明,不同处理的土壤表层5cm温度、Eh与CH4排放通量存在显著相关关系;土壤pH值和水层厚度与稻田CH4季节排放通量相关性不明显。猪粪处理单位产量全球增温潜势（GWP）为0.83kg·kg-1,是较好的推荐施肥处理,对环境与产量之间效益的协调具有较好的作用。     

Temporal and spatial variability of the CH4 dynamics of landfill cover soils

Landfills are regarded as important sources of the atmospheric methane (CH₄), one of the major greenhouse gases. In this study we investigated the CH₄ dynamics of landfill cover soils in a long‐term field experiment. The CH₄ emission rates were low, mostly ranging from —100 to 100 μmol m^—2 h^—1, with prevailing negative values. Higher values of up to 130,000 μmol m^—2 h^—1, obtained concurrently, were due to mice burrows, connecting the reduced soil sections with the aerated ones. Thus, the appearance of spatial dissimilarity was the most important factor influencing temporal variability. Reducing the soil cover from 120 cm to at least 60 cm caused a tendency of increased CH₄ emission. The oxidation rates were also low and differed with low temporal variability from 1.0—11.9 nmol g^—1 h^—1 in 0—10 cm soil depth and 0—5.3 nmol g^—1 h^—1 in 40—50 cm, respectively. Highest rates were obtained at 25—30 % soil water content. A mapping of CH₄ concentrations over the whole landfill showed a large spatial variation with values of 3.1—343 nmol g^—1. Subsequent CH₄ emission rates were between —0.2 and 120,000 mmol m^—2 d^—1 and showed a positive correlation to the CH₄ concentrations (r = 0.993, P < 0.05). Thus, by a large scale mapping of CH₄ concentrations a low‐cost procedure is proposed to identify the hot spots of CH₄ release which should be treated with additional thick and well aerated cover soil materials.     

秸秆施用对稻田CH4排放、溶解浓度及13C变化特征的影响

CH4 emission and the concentration of dissolved CH4 in soil solution and floodwater in a rice field and their stable carbon isotopic signatures as affected by straw application were investigated in 2009 in a field experiment at Jurong, Jiangsu Province, China. Straw application increased CH4 emission and CH4 concentration in the soil solution and floodwater. A positive seasonal correlation was also observed in the variation between CH4 flux and CH4 concentration in soil solution. The seasonal total CH4 emission (51.6 g CH4 m-2) in Treatment WS (straw applied) was about 168% higher than that in Treatment CK (without straw). The emitted CH4 and CH4 in soil solution were initially relatively enriched, then depleted and finally enriched again in 13C in both treatments, while CH4 in floodwater became isotopically heavier. The carbon isotopic signature of emitted CH4 and CH4 in floodwater averaged around -62‰ and -45‰ for both treatments, respectively, and was not significantly influenced by the application of straw. However, straw application caused the CH4 in soil solution to be significantly depleted in 13C during the middle of the rice season, and the mean δ13C value was lower in WS (-57.4‰) than in CK (-49.9‰). Calculation from the isotopic data showed that straw application increased the fraction of CH4 oxidized, causing no significant difference in the δ13C value of the emitted CH4 between the two treatments.     

水稻土甲烷产生、氧化和排放过程的相互影响①——以水分历史处理为例

通过盆栽和培养试验研究了不同水分历史水稻土CH4产生、氧化及排放间的相互影响。水稻土CH4产生、氧化和排放皆受土壤水分历史条件的强烈影响,非水稻生长期土壤水分含量越高,随后水稻生长期CH4排放量越大,产生和氧化能力也越强。无论是水稻生长期平均值还是季节变化,CH4排放皆受CH4产生的显著影响。CH4产生量和排放量的相对差值很好地说明了各处理间土壤CH4氧化潜力的差异。水稻土CH4排放通量主要受CH4产生率,而不是CH4氧化潜力的影响,但CH4氧化能牵制CH4产生率对CH4排放通量的影响,水稻土这种自然调节CH4排放量的特性对减少稻田CH4排放具有重要的意义。     

尿素施用对稻田土壤甲烷产生、氧化及排放的影响

通过田间和培养试验研究了不施尿素(N0kg/hm2)和施用尿素(N300kg/hm2)对水稻生长期稻田土壤CH4产生潜力、氧化潜力和排放通量的影响。结果表明,水稻全生育期内,施用尿素降低土壤CH4产生潜力,并推迟其达到最大值的时间;尿素作为基肥和穗肥施用抑制土壤CH4氧化,而作为分蘖肥施用短暂地促进然后抑制土壤CH4氧化;施用尿素降低稻田CH4排放量。施用尿素通过同时影响CH4产生潜力和氧化潜力来影响稻田CH4排放。     

Effects of rice‐straw and phosphorus application on production and emission of methane from tropical rice soil

Rice‐straw amendment increased methane production by 3‐fold over that of unamended control. Application of P as single superphosphate at 100 μg (g soil)^–1 inhibited methane (CH₄) production distinctly in flooded alluvial rice soil, in the absence more than in the presence of rice straw. CH₄ emission from rice plants (cv. IR72) from alluvial soil treated with single superphosphate as basal application, in the presence and absence of rice straw, and held under non‐flooded and flooded conditions showed distinct variations. CH₄ emission from non‐flooded soil amended with rice straw was high and almost similar to that of flooded soil without rice‐straw amendment. The cumulative CH₄ efflux was highest (1041 mg pot^–1) in rice‐straw‐amended flooded soil. Appreciable methanogenic reactions in rice‐straw‐amended soils were evident under both flooded and non‐flooded conditions. Rice‐straw application substantially altered the balance between total aerobic and anaerobic microorganisms even in non‐flooded soil. The mitigating effects of single‐superphosphate application or low‐moisture regime on CH₄ production and emission were almost nullified due to enhanced activities of methanogenic archaea in the presence of rice straw.     

下辽河平原潮棕壤撂荒地和人工林N2O、CH4排放研究

采用静态箱(暗箱)气相色谱法对下辽河平原潮棕壤撂荒地和人工林N2O、CH4排放进行了为期1年的原位测量,同时测量了土壤温湿度、气温,土壤NO3-N、NH4 -N含量等相关因子.结果表明,在观测期间内人工林地土壤的N2O排放通量明显高于撂荒地.撂荒地是大气CH4的源,而人工林则是CH4的汇.对人工林的观测结果表明,N2哦O排放与CH4排放之间存在负相关关系(R2=-0.351,p＜0.05,n=36);而撂荒地两种气体排放之间无明显相关关系.N2O排放通量和温度变化有很好的相关性.当土壤含水量在200 g/kg以上时,土壤含水量与CH4气体排放具有较好的正相关关系.     

湿地甲烷生物化学过程及影响因素的研究进展

湿地具有极其特殊的生态功能,是地球上最重要的生命支持系统,也是CH4的重要排放源。CH4作为备受关注的温室气体之一,许多国内外学者都对湿地CH4产生、氧化和排放进行了深入研究,并取得了大量研究成果。本文综述了国内外湿地CH4产生、氧化和排放的研究现状,总结了湿地CH4排放的影响因素以及CH4排放的模型估计,并对今后湿地CH4研究提出了展望。