太湖春季沉积物间隙水中磷的分布特征及界面释放的影响

通过对太湖春季不同湖区水体和沉积物间隙水中磷的分布特征研究,探讨了间隙水中磷的释放对上覆水环境的影响。结果表明,颗粒态磷(PP)和溶解态有机磷(DOP)是太湖水体中主要的磷形态,占总磷的58%～95%。不同湖区沉积物间隙水磷的剖面变化可能与生态特征及水动力引起的沉积物-水界面的扰动强度密切相关。湖心和西部沿岸沉积物扰动强烈,致使间隙水中磷含量向上逐渐降底,而梅梁湾和贡湖间隙水磷的垂向变化不大。东太湖和竺山湖沉积物界面间隙水中磷含量偏高,可能是由于表层沉积物的有氧环境使Fe2+被氧化固定下来,并促进了总磷(TP)和溶解态活性磷(DRP)的扩散释放。总体而言,间隙水中各形态磷具有向上覆水体释放的趋势,其中DRP的扩散潜力最大,竺山湖沉积物-水界面DRP扩散通量高达11.42mg.m-2.d-1,表明春季浮游植物的复苏生长对DRP的迫切需求。     

太湖水体叶绿素a含量与氮磷浓度的关系

基于太湖水体1993—2002年5—9月监测资料,进行了叶绿素a含量与总氮(TN)、总磷(TP)浓度关系的分区统计分析,探讨了太湖藻类生长的TN、TP适宜浓度。结果表明:太湖叶绿素a含量与TN、TP浓度的关系存在显著的空间差异;在梅梁湾和西北区,当TN、TP浓度较低时,叶绿素a含量与TN、TP浓度呈正相关;当TN、TP浓度较高时(梅梁湾TN、TP浓度分别超过5.4和0.31mg.L-1;西北区分别超过4.5和0.27mg.L-1),叶绿素a含量与TN、TP浓度呈负相关;在湖心区和贡湖区,叶绿素a含量与TN、TP浓度呈正相关,尤其当TP浓度超过0.1mg.L-1时,叶绿素a含量随TP浓度增加而上升;在东太湖和湖东滨岸区,随TN、TP浓度的升高,叶绿素a含量变化较小;在西南区,叶绿素a含量与TN浓度无显著相关关系,与TP浓度呈正相关;太湖藻类生长的适宜浓度是TN<5.4mg.L-1,TP为0.1～0.31mg.L-1。     

太湖沉积物孔隙水无机氮空间变化特征

采集太湖不同生态类型湖区(草型湖区胥口湾;风浪大、水华较少的湖心区和水华较严重的梅梁湾)沉积物柱状样,研究沉积物理化性质以及孔隙水无机氮浓度垂直变化特征。结果显示,各点含水率、有机质、总氮均随深度增加而降低,而梅梁湾含量最高,湖心区最低。沉积物溶解氧随深度增加而降低,胥口湾最高,梅梁湾最低。孔隙水NH₄⁺-N随深度增加而增大,NO₃^--N、NO₂^--N均随随深度增加而减小。比较表层0-5cm沉积物孔隙水和上覆水无机氮浓度,发现各湖区NO₃^--N和NO₂^--N释放风险小,胥口湾(草型湖区)和梅梁湾(藻型湖区)NH₄⁺-N释放风险较大,湖心区较小。     

太湖湖滨带生态系统健康评价

根据湖滨带生态系统的特点,运用综合健康指数法建立了湖滨带生态系统健康评价体系,由目标层、准则层、指标层构成,其中准则层由湖滨带水质状况、底泥状况、植被状况、其它生物状况(浮游动物、浮游植物、底栖动物)、岸带物理状况5项组成,指标层由总氮、总磷、溶解氧、挺水植物覆盖率等15项指标构成。采用专家打分法、熵值法分别确定了准则层、指标层的权重系数。对太湖湖滨带33个点位进行了采样分析,并进行无量纲化处理后应用到所建立的评价体系中。评价结果显示33个点位中为"很健康"、"健康"、"亚健康"、"疾病"、"严重疾病"的分别占0%、24.2%、21.2%、51.5%及3.0%,也即超过一半的点位处于"疾病"状态。只有东太湖刚刚超过"健康"分数的下限,东部沿岸、贡湖、南部沿岸均处于"亚健康"状态,而梅梁湾、竺山湾、西部沿岸属于"疾病"状态,且竺山湾的生态健康状态最差。该评价结果与太湖湖滨带各分区的实际调查情况相符合,评价方法可靠性、可行性较强,可为其它湖泊湖滨带的生态系统健康评价提供一定的参照。     

太湖沉积物有机碳与氮的来源

选取太湖梅梁湾和湖心柱状沉积物,研究了其有机碳同位素（δ13C）和氮同位素（δ15N）、C/N、总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷（TP）含量,并结合210Pb和137Cs沉积物年代测定技术,探究了近百年太湖沉积物有机质和氮的来源。结果表明：太湖梅梁湾湖区在近百年来,其有机质来源总体以自生为主。50年代以前,湖区受到人类活动的影响较小,沉积物有机质主要来自于湖泊自身水生植物的沉积;50年代到70年代,湖泊内部环境发生变化,湖区逐渐出现藻类大量死亡并沉积的现象,有机质主要来自于水生植物和藻类的共同沉积;70年代到80年代沉积物机质藻类贡献进一步增大;90年代后到现在,则以藻类的沉积为主要来源方式。梅梁湾湖区沉积物氮素的来源在50年代以前主要以流域土壤流失和大型水生植物的死亡为主;50年代到70年代,人类活动的加剧导致大量工业废水、生活污水的输入,藻类开始大面积爆发,氮主要来自于外源的输入、大型植物和藻类的死亡沉积;90年代后到现在,外源氮的输入得到有效地控制,藻类对沉积物氮的贡献相对显著。湖心区域沉积物有机质和氮的来源主要来自于湖泊内部水生植物的沉积。70年代前,沉积物有机质和氮的来源主要来自于水生植物的沉积和水土流失作用;70年代至今,虽然湖泊受到人类活动外源物质输入影响逐渐增大,但总体来讲贡献较小,沉积物有机质和氮的来源仍以湖泊自生为主。     

太湖大型底栖动物群落结构及多样性

为揭示现阶段太湖大型底栖动物群落现状及其对生态环境变化的响应, 于2007年2月至2008年11月对太湖大型底栖动物进行为期两周年的季度调查。30个采样点共记录底栖动物3门7纲19科40种, 底栖动物平均密度和生物量空间差异较大, 平均密度高值出现在梅梁湾、竺山湾及河口, 主要为寡毛纲颤蚓类; 平均生物量高值出现在贡湖湾、西湖区、东太湖和东部湖湾, 主要为软体动物。霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)、中华河蚓(Rhyacodrilus sinicus)、河蚬(Corbicula fluminea)、铜锈环棱螺(Bellamya aeruginosa)、中国长足摇蚊(Tanypus chinensis)和钩虾属一种(Gammarus sp.)是现阶段太湖大型底栖动物的优势种。聚类分析将30个采样点分成3组, 相似性分析检验表明各聚类组大型底栖动物群落具有显著差异(P<0.05)。多样性分析结果表明, 东太湖和东部湖湾物种多样性、丰富度和均匀度最高, 优势种为腹足纲螺类; 梅梁湾、竺山湾及河口多样性最低、密度最高, 霍甫水丝蚓和中华河蚓在该区占据绝对优势; 贡湖湾、湖心和西湖区多样性处于中等水平, 其优势种为河蚬。研究结果表明营养水平、底质类型以及水生植被的分布是决定太湖大型底栖动物群落结构及多样性的关键因子。     

渤海辽东湾海域表层沉积物有机质特征、来源及环境评价分析

为探究渤海辽东湾海域有机质的分布特征及其输入源,2014年8月于辽东湾采集了沉积物表层样品,并检测了有机质的生物地球化学指标:总有机碳(TOC)、总氮(TN)以及碳、氮同位素.结果表明:辽东湾表层沉积物样品的TOC变化范围为0.23％—1.76％,平均值为0.72％;TN的变化范围为0.02％—0.09％,平均值为0....     

基于浮游植物生物完整性指数的湖泊生态系统评价——以2012年冬季太湖为例

依据2012年12月对太湖29个样点和同一地理区划4个湖、库的浮游植物和环境变量的监测结果,应用生物完整性理论和方法,构建冬季太湖浮游植物生物完整性指数,评价冬季太湖水生态健康质量。采用干扰程度最小系统法定义筛选确定参照点,对51个候选参数进行分布范围筛选、判别能力分析、参数间相关性分析,获得了太湖枯水期P-IBI指数的6个构成参数:总分类单元数、硅藻门分类单元%、细胞Simpson指数、细胞密度、硅藻门细胞密度%和绿藻门个体密度%。采用比值法统一各参数的量纲,累加后得到枯水期太湖P-IBI分值,并划分健康评价标准。应用P-IBI对冬季太湖水生态进行评价,8个参照点中1个点位评价结果为健康其余7个为亚健康;25个受损点中,2个点位为亚健康,9个点位为一般,12个点位为差,2个点位为极差。太湖总体受到了不同程度的人为干扰,东太湖湖区水生态状况最好,评价结果多为亚健康或一般;竺山湖、贡湖、东部沿岸和西部沿岸次之;南部沿岸和湖心区最差,湖心区有2个点位评价结果为极差。与冬季太湖P-IBI指数显著相关的水化学因子是氨氮和总磷含量。     

胶州湾互花米草湿地氮、磷元素的垂直分布及季节变化

为了研究胶州湾互花米草湿地N、P的垂直分布及季节变化特征,分别于2015年4、7、9、10、11和12月对该区域互花米草湿地和光滩土壤全氮(TN)、铵态氮(NH₄⁺-N)、全磷(TP)、速效磷(AP)、总有机碳(TOC),以及pH、盐度、含水量进行了测定.结果表明: 胶州湾互花米草湿地土壤TN、NH₄⁺-N、TP、AP含量平均值分别为0.396 g·kg^-1、12.14 mg·kg^-1、0.419 g·kg^-1、16.52 mg·kg^-1,光滩平均值分别为0.385 g·kg^-1、8.13 mg·kg^-1、0.423 g·kg^-1、19.57 mg·kg^-1.总体来说,它们的含量随着土壤深度(0～60 cm)的增加逐渐降低;互花米草湿地N、P含量的季节变化明显,互花米草湿地土壤全氮含量在春季最高,秋季最低,而光滩土壤随着季节变化逐渐降低;二者土壤全磷含量的季节变化趋势相反,而速效磷含量的季节变化趋势一致;胶州湾互花米草湿地土壤TN、TP与土壤TOC含量呈显著相关,而在光滩土壤中无显著相关关系.pH、盐度显著影响互花米草湿地和光滩土壤N、P含量.     

油松-辽东栎混交林地表凋落物与氮添加对土壤微生物生物量碳、氮及其活性的影响

2010年9月-2011年10月,在山西省灵空山油松和辽东栎混交林样地采取随机区组设计,研究了地表凋落物和氮添加处理对土壤微生物生物量碳、氮和微生物活性的影响.凋落物处理包括:剔除凋落物(N)、叶凋落物加倍(L)、枝果凋落物加倍(B)和混合凋落物加倍(LB);氮添加量分别为0(N0)、5 g· m-2·a-1(N1)和10 g·m-2·a-1(N2).结果表明:剔除地表凋落物且无氮添加时,油松和辽东栎混交林地的土壤有机碳(SOC)含量显著降低,其他试验处理间对SOC的影响无显著差异.土壤微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)及其活性(MR)的变化范围依次为:262.42 ～ 873.16 mg·kg-1、73.55 ～ 173.85 mg·kg-1和2.38～3.68mg·kg-1·d-1.MBC、MBN和MR两两间呈极显著正相关.氮添加对MBC、MBN和MR均无显著影响;凋落物处理对MR影响显著,表现为混合凋落物加倍处理的MR最高,叶凋落物加倍处理次之,剔除凋落物处理最低,而对MBC和MBN无显著影响.凋落物和氮添加处理在整个试验过程中未表现出交互作用.短期的氮添加处理和森林地表凋落物变化对土壤微生物过程的影响有限.     

太湖沉积物中氮循环菌的微生态

采用荧光原位杂交(FISH)技术,对梅梁湾和贡湖湾湖区沉积物中微生物的主要种群,及氮循环功能微生物的数量和分布进行了研究,发现随着深度增加,细菌和古菌数量均逐渐减少,但古菌在总菌数中所占比例有所增加;梅梁湾沉积物中氨氧化细菌及亚硝酸氧化细菌的数量均高于贡湖湾,随深度增加,两者数量均逐渐减少,但在贡湖湾其占总菌数的比例高于梅梁湾,表明水生植物可能对沉积物中微生物组成及氮循环有重要影响。泉古菌在太湖沉积物中普遍存在且数量高于氨氧化细菌,说明其在淡水湖泊中对氮循环可能有重要作用。     

模拟氮沉降对华西雨屏区天然常绿阔叶林土壤微生物生物量碳和氮的影响

为理解模拟氮沉降对华西雨屏区天然常绿阔叶林土壤微生物生物量碳(MBC)和氮(MBN)的影响,通过一年野外模拟氮(NH₄NO₃)沉降试验,氮沉降水平分别为对照(CK, 0 g N·m^-2·a^-1)、低氮沉降(L, 5 g N·m^-2·a^-1)、中氮沉降(M, 15 g N·m^-2·a^-1)和高氮沉降(H, 30 g N·m^-2·a^-1),研究了氮沉降对天然常绿阔叶林土壤MBC和MBN的影响.结果表明: 氮沉降显著降低了0～10 cm土层MBC和MBN,且随氮沉降量的增加,下降幅度增大;L和M处理对10～20 cm土层MBC和MBN无显著影响,H处理显著降低了10～20 cm土层土壤MBC和MBN;氮沉降对MBC和MBN的影响随土壤深度的增加而减弱.MBC和MBN具有明显的季节变化,在0～10和10～20 cm土层均表现为秋季最高,夏季最低.0～10和10～20 cm土层土壤微生物生物量C/N分别介于10.58～11.19和9.62～12.20,表明在华西雨屏区天然常绿阔叶林土壤微生物群落中真菌占据优势.     

Soil microbial biomass carbon and nitrogen in forest ecosystems of Northeast China: a comparison between natural secondary forest and larch plantation

Aims Natural secondary forest (NSF) and larch plantation are two of the predominant forest types in Northeast China. However, how the two types of forests compare in sustaining soil quality is not well understood. This study was conducted to determine how natural secondary forest and larch plantation would differ in soil microbial biomass and soil organic matter quality.Methods Microbial biomass carbon (MBC), microbial biomass nitrogen (MBN), soil organic carbon (SOC) and total nitrogen (TN) in the 0- to 15-cm and 15- to 30-cm soil layers were investigated by making chemical and biological measurements in the montane region of eastern Liaoning Province, Northeast China, during the growing season of 2008 in stands of NSF and Larix olgensis plantation (LOP).Important findings We found that soil MBC and MBN were significantly lower in the LOP than in the NSF. Both MBC and MBN declined significantly with increasing soil depth in the two types of stands. The ratios of MBC to SOC (MBC/SOC) and MBN to TN (MBN/TN) were also significantly lower in the LOP than in the NSF. Moreover, the values of MBC, MBC/SOC, and MBN/TN significantly varied with time and followed a similar pattern during the growing season, all with an apparent peak in summer. Our results indicate that NSF is better in sustaining soil microbial biomass and nutrients than larch plantation in the temperate Northeast China. This calls for cautions in large-scale conversions of the native forests to coniferous plantations as a forest management practice on concerns of sustaining soil productivity.     

不同水位时期东洞庭湖湿地土壤微生物生物量碳氮和酶活性变化

为从土壤微生物的角度分析东洞庭湖不同植被类型湿地土壤质量状况,本研究选取了苔草、芦苇和柳树3种典型植被类型为对象,在平水期、丰水期和枯水期对其土壤微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)和酶活性进行监测,并分析其主要影响因子。结果表明: 1)3个水位时期,各植被类型湿地土壤MBC、MBN、蔗糖酶和纤维素酶活性(枯水期纤维素酶除外)均表现为0～10 cm高于10～20 cm,而土壤过氧化氢酶活性则相反。2)各植被类型湿地0～20 cm土层土壤MBC、MBN和MBC/TOC(总有机碳)、MBN/TN(总氮)皆以丰水期最低。3)各植被类型湿地0～20 cm土层土壤蔗糖酶活性峰值均出现在枯水期,而纤维素酶活性峰值出现在平水期,过氧化氢酶活性季节性波动较小,以丰水期稍高。4)不同植被类型间比较:平水期和丰水期,芦苇湿地土壤蔗糖酶活性显著高于其他植被类型,而其土壤纤维素酶活性最低,枯水期不同湿地间两种酶活性差异不显著。土壤过氧化氢酶活性在平水期以苔草湿地最高,枯水期以柳树湿地最高,丰水期以芦苇湿地最低。5)相关性分析表明,土壤MBC、MBN和蔗糖酶与TOC、TN、总磷(TP)呈显著正相关,而与pH值呈显著负相关。土壤纤维素酶和过氧化氢酶与TOC、TN、TP呈显著负相关,与pH值呈显著正相关。表明季节性水位波动影响土壤C、N、P和pH值,并对土壤微生物生物量碳、氮和酶活性产生显著影响,使其呈现明显的季节性变化特征。     

模拟氮沉降对华西雨屏区苦竹林土壤有机碳和养分的影响

从2007年11月至2009年10月, 对华西雨屏区苦竹(Pleioblastus amarus)人工林进行了模拟氮(N)沉降试验, N沉降水平分别为对照(CK, 0 g N·m^-2·a^-1)、低N (5 g N·m^-2·a^-1)、中N (15 g N·m^-2·a^-1)和高N (30 g N·m^-2·a^-1)。在N沉降进行1年后, 每月采集各样方0-20 cm的土壤样品, 连续采集12个月, 测定其土壤总有机C、微生物生物量C、浸提性溶解有机C、活性C、全N、微生物生物量N、NH₄⁺-N、NO₃^--N、有效P和速效K。结果表明: N沉降显著增加了土壤总有机C、微生物生物量C、全N、微生物生物量N、NH₄⁺-N和有效P含量, 对其余几个指标无显著影响。土壤微生物生物量C和微生物生物量N的季节变化明显, 并与气温极显著正相关。土壤有效P、速效K与微生物生物量C、微生物生物量N呈极显著负相关关系。N沉降提高了土壤中C、N、P元素的活性, 并通过微生物的转化固定作用使得C、N、P元素在土壤中的含量增加。苦竹林生态系统处于N限制状态, 土壤有机C和养分对N沉降呈正响应, N沉降的增加可能会提高土壤肥力并促进植被的生长, 进而促进生态系统对C的固定。     

黄土丘陵沟壑区植被恢复对土壤微生物生物量碳和氮的影响

对典型黄土丘陵沟壑区陕西延安羊圈沟小流域5年生刺槐、沙棘和杏树人工林及5、15和25年生刺槐人工林土壤进行比较研究,以揭示不同植被及恢复年限对土壤微生物生物量碳和氮的影响.结果表明： 在5年生的3种人工林中,以沙棘林土壤有机碳(SOC)和总氮(TN)含量最高;刺槐林土壤微生物生物量碳(MBC)和微生物生物量氮(MBN)含量显著高于其他两种林地,分别为99.56和28.81 mg·kg^-1,其中MBC含量依次为：刺槐林>沙棘林>杏树林,MBN含量依次为：刺槐林>杏树林>沙棘林;土壤MBC/SOC依次为：刺槐林>沙棘林>杏树林,而MBN/TN为：刺槐林>杏树林>沙棘林,且差异均达到显著水平(P<0.05).随植被恢复年限增长,3种林龄刺槐林的土壤pH值下降,SOC、TN含量、电导率(EC)、MBC和MBN均呈增加趋势.在黄土丘陵沟壑区,种植刺槐比沙棘和杏树更有利于MBC和MBN含量的提高;随着刺槐种植年限的增长,MBC、MBN以及SOC和TN含量均呈增加趋势.     

硬化地表对油松和白蜡树下非根围及根围土壤微生物量碳氮的影响

硬化地表是城市化发展的重要特征,为了明确硬化地表下土壤环境的变化,以北京典型绿化树油松和白蜡为试验材料,设置透水硬化地表(PP)、不透水硬化地表(IPP)和自然地表(Ctr)3个水平的地表类型,探讨硬化地表对非根围和根围土壤微生物量碳(MBC)、氮(MBN)的影响。结果表明,与对照(Ctr)相比,PP和IPP显著降低了油松和白蜡树下非根围土壤MBC、MBN、MBC/OC(微生物量碳/有机碳)和MBN/TN(微生物量氮/全氮)(P<0.05),并显著降低了油松树下根围土壤MBN/TN(P<0.05);PP显著降低了白蜡树下根围土壤MBN、MBC/OC、MBN/TN和油松树下根围土壤MBC(P<0.05)。硬化地表引起的土壤MBC、MBN的变化与土壤全碳、全氮、有机碳的变化显著正相关(P<0.05),MBN的变化与含水量呈显著负相关(P<0.05)。可见,硬化地表不利于土壤微生物的生长,并且在非根围土壤中表现更为明显,这种不利影响将可能进一步影响城市绿地的养分循环、树木生境和生态系统服务功能。     

峡谷型喀斯特不同生态系统的土壤微生物数量及生物量特征

采用样地调查与室内分析相结合的方法,研究了峡谷型喀斯特水田、旱地、草地、灌丛、人工林、次生林6种生态系统不同深度土壤微生物数量、微生物生物量特征及其分形关系。结果表明:峡谷型喀斯特不同生态系统的土壤微生物数量及组成不同,微生物数量均以次生林最高,旱地最低,其组成数量均为细菌放线菌真菌,细菌是土壤微生物的主要类群,数量多达26.66×105—71.64×105cfu/g,占全部微生物比例为87.00%—95.50%,其次为放线菌数量,为1.45×105—3.78×105cfu/g,所占比例为4.21%—12.39%,真菌数量最小,为0.07×105—0.23×105cfu/g,所占比例仅为0.24%—0.61%,不足1%。不同生态系统土壤微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)、磷(MBP)的含量不同,次生林MBC与MBN最高,人工林MBP最高,旱地MBC最低,草地MBN与MBP最低;各生态系统均为MBCMBNMBP。不同生态系统的MBC/SOC、MBN/TN、MBP/TP分别为0.44%—0.97%、2.13%—3.13%、1.46%—2.13%,差异不显著;MBC/MBN在3.06—6.54之间,其中次生林极显著高于其他生态系统,其他生态系统差异不显著。不同生态系统土壤微生物数量及生物量均随土层加深而减少,且具有良好分形关系,均达到了极显著水平(P0.01)。探讨土壤微生物活性为提高石灰土土壤肥力、促进喀斯特植被迅速恢复提供依据。