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。     

三江平原环型湿地土壤溶解性有机碳的时空变化特征

土壤溶解性有机碳(DOC)是指溶解于土壤水、且能通过0.45 μm微孔滤膜的有机态碳,是土壤有机碳中最活跃的组成部分[1-2].一般认为,土壤DOC的产生源自有机物的不完全降解,因此冷湿或贫营养环境、土壤有机质和C/N摩尔比高的区域有利于DOC的产生[3].自然湿地,尤其是位于中纬度地区的湿地,储存了大量的碳,是重要的DOC库和河流DOC的主要来源[4-5].     

纳帕海湿地不同退化状态下土壤氮素的分异特征

纳帕海湿地区4类主要土壤的退化程度由高而低为弃耕地-中生草甸土(AFMMS)、中生草甸土(MMS)、湿草甸土(WMS)和沼泽土(MS),对4类土壤0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm采样,分析全氮(TN)、速效氮(RAN)、溶解有机氮(DON)、无机氮(IN)含量。结果表明:在剖面垂向,沼泽土TN和RAN含量中上层相对富集,而DON和IN含量由上而下逐渐降低、上层相对富集;其它三类土壤氮素含量总体由上而下降低、上层相对富集;4类土壤间,上层氮素含量为AFMMS相似文献   

毛乌素沙区退化湿地土壤剖面水分和养分特征

在毛乌素沙地秃尾河源区,随机选取地下水位分别为50cm,80cm和100cm的3块退化湿地(1号、2号和3号)和1块地下水位超过300cm的典型沙地,通过采集土壤剖面,对比分析了退化湿地与典型沙地土壤水分和养分剖面分布特征。结果表明:地下水位深度对土壤含水量影响较大,1号退化湿地土壤含水量整体最高,为16.15%~28.12%,2号和3号退化湿地土壤含水量剖面特征相近,含水量分布范围为5.65%~24.75%,整体上低于1号退化湿地,但高于典型沙地;有机质在4块样地中均是表层含量最高,且随土层深度的增加而逐渐减少。退化湿地表层有机质含量为8.51~17.13g/kg,约为典型沙地的2~3倍,且2号和3号退化湿地分别在10—16cm,30—33cm,22—28cm存在有机质富集层,但含量低于表层;4块样地土壤全氮含量范围为0.01~0.60g/kg,其剖面分布特征与有机质相似。硝态氮在各样地间剖面分布特征不明显,但其表层含量均高于下层,表层最高者为3号退化湿地,为0.58mg/kg,最低者为典型沙地,约0.24mg/kg;4块样地土壤全磷、速效磷和铵态氮含量范围分别为0.10~0.20g/kg,0.80~3.15mg/kg和2.81~3.33mg/kg,其均在退化湿地与典型沙地剖面不同层次间无明显差异。4块样地表层土壤速效钾含量最高。速效钾在1~3号退化湿地与典型沙地中的平均含量分别为27.76,54.95,43.57,23.42mg/kg,其在退化湿地中的含量明显高于典型沙地;土壤含水量与有机质、全氮、硝态氮、铵态氮和速效钾呈显著相关(P0.05),而全磷与其他7个指标之间的相关性不显著。     

三江平原环型湿地土壤养分的空间分布规律

以三江平原环型湿地作为研究对象，对其环带状植被区湿地土壤的有机碳、全氮、全磷和全钾的空间分布规律进行了初步研究。结果表明，环型湿地土壤有机碳、全氮、全磷和全钾具有明显的空间水平分异规律，有机质、全氮、全磷的含量由环型湿地中心向边缘逐渐减少，全钾的含量和碳氮比逐渐增加。土壤有机碳、全氮、全磷和全钾在垂直方向上具有明显的分层和富聚现象，自上而下，有机质的含量逐渐降低；全氮含量除漂筏苔草群落外，其他各群落土壤全氮含量呈先增加后减少的分布；大部分植物群落全磷含量呈先减后增的“V”型分布；全钾含量呈表层和底层较高、中间层较低的“中空”状分布。通过相关分析表明，环型湿地土壤有机碳与全氮具有相似的空间分布规律，全钾与有机碳、全氮具有相异的空间分布规律，而全磷具有自己独特的空间分布规律。环型湿地土壤的有机碳、全氮、全磷和全钾的空间分布主要受植物体元素含量、生物过程和水文地貌过程影响，它通过过程影响湿地的功能。研究环型湿地的有机碳、全氮、全磷和全钾的空间分布规律不仅有助于完善湿地土壤形成和发育的理论，探明湿地的生态过程和功能，而且为合理利用和保护湿地提供科学依据。     

三江平原典型碟形湿地土壤氮素分布特征

以三江平原典型碟形沼泽湿地为研究对象,分析了湿地土壤氮素的分布特征和影响因素,及其与湿地演替的关系。结果表明:土壤TN和NH4+-N含量在碟形湿地内的分布规律是一致的,均表现为随着湿地水位的降低而逐渐降低,随着土壤深度的增加而降低。受水位波动的影响沼泽化小叶章湿地土壤NO3--N含量降低明显,而永久淹水湿地表层土壤该形态氮含量较下层高。碟形湿地土壤各形态氮素的分布受到土壤有机质含量、水分特征、生物量分布特征等多种因素的影响。     

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。     

三江平原湿地不同土地利用方式对土壤养分及酶活性的影响

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）对土壤酶活性分布特征及相关因子的影响。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。土壤有机碳、全氮、全钾、速效磷、碱解氮、微生物量碳和氮均呈现出一致的变化规律,依次表现为湿地草甸 > 退耕草地 > 退耕林地 > 旱田系统,也即由湿地草甸退化过程中,土壤养分含量逐渐降低,其中不同土地利用方式下土壤全磷含量差异不显著（p>0.05）,在湿地的退化过程中,土壤全磷并没有发生显著的变化。与湿地草甸相比,土壤蔗糖酶、脱氢酶、脲酶和酸性磷酸酶活性均显著降低,其活性分别降低了32.69%,36.71%,50.00%,44.28%,由旱田系统恢复为湿地草甸系统后,土壤各种酶活性均显著增加,其中土壤蔗糖酶、脱氢酶、脲酶和酸性磷酸酶活性分别比旱田系统增加了26.68%,31.51%,48.19%,43.84%;表明由湿地草甸开垦为耕地和由耕地恢复为湿地草甸和林地,发生着两种不同的生物学过程,前者为微生物降解过程,而后者则为微生物累积过程。相关性分析表明SOC,TN和SMBC对土壤蔗糖酶、脱氢酶、脲酶和酸性磷酸酶活性的贡献为正,对土壤酶活性起到主导作用。主成分分析表明影响土壤酶活性最主要的因子为SOC,TN和SMBC。     

毛乌素退化湿地土壤生源要素垂直分布特征

以毛乌素退化湿地为研究对象,采集芦苇滩地、灌草地、沙地3个不同退化时期9个土壤剖面样本,研究土壤有机碳、全氮、全磷垂直分布,并进行有机碳-全磷、有机碳-全氮Pearson相关性分析和Spearman秩相关分析。结果表明:不同类型退化湿地土壤有机碳、全氮、全磷含量差异明显,随土层深度增加含量减少,并呈现分层特征。研究发现,在土壤剖面深度100cm左右且有黑色泥炭层存在情况下,有机碳、全氮、全磷含量增加。样地土壤有机碳与全氮呈显性线性相关(R=0.989),Spearman秩相关系数为0.944。样地土壤有机碳与全磷呈显性线性相关(R=0.938),Spearman秩相关系数为0.698。     

三江平原不同类型湿地土壤酶活性及其与营养环境的关系

对三江平原3种典型湿地(毛苔草湿地、小叶章湿地、岛状林湿地)的土壤酶活性、土壤养分进行了研究,探讨了不同湿地土壤酶与土壤养分及酶活性间的相关性。结果表明:不同湿地土壤酶活性和土壤养分含量有较大差异。土壤蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶、淀粉酶活性与土壤有机质、全氮、碱解氮含量变化趋势一致,表现为毛苔草湿地>小叶章湿地>岛状林湿地。酸性磷酸酶活性表现为岛状林湿地>毛苔草湿地>小叶章湿地;纤维素酶活性则表现为毛苔草湿地>岛状林湿地>小叶章湿地。经分析,土壤酶活性和养分密切相关,且酶活性间存在一定的相关关系,其中脲酶、过氧化氢酶、淀粉酶活性与土壤养分相关性最好,呈显著或极显著正相关。并且这3种酶活性之间也呈显著或极显著正相关,因此脲酶、过氧化氢酶、淀粉酶活性可以作为该地区较为理想的湿地营养状况的表征指标。     

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。     

土温升高对三江平原湿地系统碳动态的影响

采用改进的电缆加热法,研究了淹水和非淹水条件下土壤温度升高对湿地系统碳动态的影响。研究结果表明,试验期间,土温升高显著促进了小叶章的地上生物量,淹水和非淹水条件下较对照平均分别增长了85.12%和49.37%,而根生物量则平均分别增长了43.27%和54.39%。淹水处理在降低了小叶章的地上生物量的同时,显著促进了小叶章根生物量的积累。土温升高影响下土壤NH4-N含量呈增加趋势,其含量与地上生物量和根生物量的增长呈显著线性正相关关系。与对照相比,整个生长季,升温淹水和非淹水处理的系统CO2和CH4通量平均分别较对照增长30.55%和31.39%,并与5cm土温呈显著的指数相关关系。土温升高将主要通过增强土壤NH4-N的可利用性间接促进湿地系统生物量的积累,同时对系统CO2和CH4的释放产生直接影响,而系统碳累积与释放动态间未见显著的相互影响。     

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。     

沟渠对湿地生物地球化学循环影响初析——以三江平原湿地为例

湿地有其独特的生物地球化学循环,其间许多化学迁移和转化过程不为其它生态系统所共享。沟渠的修建改变了湿地的水文状况,因此影响了湿地的生物地球化学循环。以三江平原湿地为例,从沟渠对湿地化学元素迁移转化、湿地化学元素输入输出和湿地化学质量平衡影响方面分析了沟渠对湿地生物地球化学循环的影响。结果显示,沟渠的修建导致湿地大量化学元素丧失,湿地化学质量失衡,最终引起湿地退化。     

三江平原典型小叶章显地土壤中铵态氮水平运移规律研究

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）作为研究对象，以NH4Cl为示踪剂，模拟研究了铵态氮在土壤中的水平运移过程。结果表明，两种土壤各土层的铵态氮浓度和水平运移速率均与运移距离呈显著负相关（P〈0．01），并随运移距离的增加呈一阶指数衰减曲线变化。各土层的铵态氮水平运移主要由其对于铵态氮吸附的饱和程度来决定，而运移速率主要受浓度梯度、水势梯度及土壤基质势的控制；两种土壤各土层的铵态氮水平运移速率与土壤含水量大多呈显著正相关（P〈0．05），并随含水量的增加而呈指数增长曲线变化；两种土壤各土层的铵态氮浓度均受土壤水分扩散率的影响，二者大多呈显著正相关（P〈0．05），除草甸沼泽土0～20cm土层的铵态氮浓度随水分扩散率的升高呈Boltzmann曲线变化外，其它土层及腐殖质沼泽土的各土层均随其升高呈指数增长曲线变化；草甸沼泽土要比腐殖质沼泽土的相应土层更有利于铵态氮的水平运移，二者不同土层物理性质的显著差异是导致其铵态氮浓度、水平运移速率随运移距离、土壤含水量及水分扩散率的变化而发生分异的重要原因，而湿地水文条件可能对于二者物理性质的塑造作用有着重要影响。     

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).     

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.