互花米草入侵对滩涂湿地甲烷排放的影响

在浙江省台州市附近滩涂湿地设置3个不同互花米草入侵密度梯度,即仅有本土植物样地、互花米草与本土植物混生样地和互花米草单优群落样地,研究互花米草入侵对滩涂湿地CH₄排放的影响.结果表明: 3个样地CH₄排放通量为0.68～5.88 mg·m^-2·h^-1,CH₄排放通量随着互花米草入侵梯度的增加而显著升高,互花米草单优群落样地CH₄排放通量分别为本土植物样地和混生样地的8.7和2.3倍.互花米草入侵显著提高了产甲烷菌数量、产甲烷潜力、甲烷氧化菌数量、甲烷氧化潜力、植物生物量、土壤有机碳含量和土壤pH,降低了土壤全氮含量.CH₄排放通量与土壤全氮呈显著负相关,与产甲烷菌数量、产甲烷潜力、甲烷氧化菌数量、甲烷氧化潜力、植物生物量和土壤pH呈显著正相关.互花米草的入侵提高了滩涂湿地植物群落生物量和土壤pH,促进了产甲烷菌数量和产甲烷潜力,从而提高了滩涂湿地的CH₄排放.     

不同高寒生态系统甲烷通量时空差异及影响因素的量化

使用便携式温室气体分析仪对位于玉树藏族自治州和玛多县的高寒沼泽、高寒草甸、高寒草原和高寒荒漠生态系统的CH₄通量进行原位观测，同时分析生物量、微生物、营养元素、土壤水分和温度等因子，旨在明确不同生态系统CH₄通量时空差异及其主要影响因素。结果表明：在生长季节高寒沼泽和高寒草甸是CH₄源，8月通量达到最大值，高寒草原和高寒荒漠是CH₄的汇，8月达到最小值，4种生态系统之间的CH₄通量差异显著(P<0.05);高寒沼泽的mcrA基因丰度最大，高寒草甸次之，而pmoA丰度则是高寒草甸最大高寒沼泽次之，高寒荒漠的mcrA和pmoA基因丰度均最小，4种生态系统之间差异显著(P<0.05);Pearson相关分析显示，生长季节高寒沼泽和高寒草甸的CH₄通量与土壤温度和mcrA显著正相关(P<0.05),高寒草原和高寒荒漠的CH₄通量与土壤温度和与pmoA显著负相关(P<0.05),不同生态系统之间CH₄     

内蒙古典型草原植物功能型对土壤甲烷吸收的影响

甲烷(CH₄)是仅次于CO₂的重要温室气体。内蒙古草原是欧亚温带草原的重要类型, 具有典型的生态地域代表性。该文以内蒙古温带典型草原为研究对象, 通过人工剔除植物种的方法来确定群落中的植物功能型, 并应用静态箱技术, 观测土壤CH₄的吸收, 以理解植物功能型对土壤CH₄吸收的影响。结果表明: 1)土壤CH₄的吸收受温度和水分变化的影响, 具有明显的季节差异, 且与温度显著相关。2)在2008年和2009年所测的大部分月份中, 植物功能型的土壤CH₄吸收量之间没有显著差异; 然而在植物生长旺季(8月), 不同植物功能型的土壤CH₄吸收量之间存在显著差异, 多年生丛生禾草的土壤CH₄吸收量最小。3)处理中一、二年生植物、多年生杂类草的存在能够增加土壤CH₄的吸收量, 而处理中多年生根茎类禾草、多年生丛生禾草的存在对土壤CH₄吸收的影响不大。这可能是因为, 植物功能型影响土壤的微生物代谢和环境因子, 进而影响土壤CH₄吸收量。该试验说明, 在痕量气体层面上, 植物功能型组成在生态系统功能中具有重要作用, 特别是群落中的亚优势种和伴生种(一、二年生植物、多年生杂类草), 通过调控土壤微生物和环境因子, 对地-气的CH₄交换产生重要影响。     

科尔沁沙丘-草甸梯级生态系统土壤温室气体通量特征及其影响因素

采用静态箱-气相色谱法,对科尔沁半干旱地区典型的沙丘-草甸梯级生态系统中半流动沙丘和草甸湿地的温室气体(CO₂、CH₄、N₂O)通量进行了观测,分析了生长季温室气体的动态变化及其与环境影响因子的关系.结果表明: 生长季半流动沙丘和草甸湿地CH₄通量均整体表现为吸收,平均值分别为-52.7和-34.7 μg·m^-2·h^-1,介于-176.1～49.8 μg·m^-2·h^-1之间变化,8月22日半流动沙丘CH₄吸收值达到生长季最大值;8、9月降雨集中时段内草甸湿地CH₄通量表现为持续排放,与半流动沙丘呈明显差异.N₂O通量在7月21日达到生长季最大值,半流动沙丘N₂O通量的月均值表现为7月>8月>9月>6月>5月.土壤温湿度是影响CO₂和CH₄通量的关键因子,N₂O通量主要受土壤温度的影响.样地土壤温度敏感性(Q₁₀)表现为半流动沙丘(1.009)<草甸湿地(1.474),半流动沙丘土壤受到水分胁迫,导致其温室气体通量对土壤温度变化的敏感性明显低于草甸湿地.     

采伐干扰对东北温带次生林土壤CH4通量的影响

2007年6月至2009年10月,采用静态箱/气相色谱法测定了不同采伐干扰(皆伐后农作、皆伐后造林、50%强度采伐、25%强度采伐和对照)条件下,东北地区典型次生林的土壤CH₄通量. 结果表明: 研究样地的土壤均为CH₄的吸收汇.采伐干扰降低了土壤的CH₄吸收能力,不同处理样地土壤的CH₄吸收通量大小依次为:对照(-85.03 μg CH₄·m^-2·h^-1)>50%强度采伐(-80.31 μg CH₄·m^-2·h^-1)>25%强度采伐(-70.97 μg CH₄·m^-2·h^-1)>皆伐后农作(-65.57μg CH₄·m^-2·h^-1)>皆伐后造林(-62.02μg CH₄·m^-2·h^-1).各处理样地土壤CH₄吸收通量的季节动态相似,均表现为生长季吸收值较高,冬季较低.采伐干扰后各处理的土壤温度、土壤湿度、土壤硝态氮和铵态氮含量均增加,而土壤CH₄吸收通量与土壤温度呈显著二次相关,与土壤含水量呈线性负相关.次生林采伐后土壤含水量、土壤铵态氮和硝态氮含量的增加是土壤CH₄吸收通量降低的重要控制因子.     

采伐干扰对东北温带次生林土壤CH4通量的影响

2007年6月至2009年10月,采用静态箱/气相色谱法测定了不同采伐干扰(皆伐后农作、皆伐后造林、50%强度采伐、25%强度采伐和对照)条件下,东北地区典型次生林的土壤CH₄通量. 结果表明: 研究样地的土壤均为CH₄的吸收汇.采伐干扰降低了土壤的CH₄吸收能力,不同处理样地土壤的CH₄吸收通量大小依次为:对照(-85.03 μg CH₄·m^-2·h^-1)>50%强度采伐(-80.31 μg CH₄·m^-2·h^-1)>25%强度采伐(-70.97 μg CH₄·m^-2·h^-1)>皆伐后农作(-65.57μg CH₄·m^-2·h^-1)>皆伐后造林(-62.02μg CH₄·m^-2·h^-1).各处理样地土壤CH₄吸收通量的季节动态相似,均表现为生长季吸收值较高,冬季较低.采伐干扰后各处理的土壤温度、土壤湿度、土壤硝态氮和铵态氮含量均增加,而土壤CH₄吸收通量与土壤温度呈显著二次相关,与土壤含水量呈线性负相关.次生林采伐后土壤含水量、土壤铵态氮和硝态氮含量的增加是土壤CH₄吸收通量降低的重要控制因子.     

不同冬季覆盖作物对稻田甲烷和氧化亚氮排放的影响

采用静态箱-气相色谱法对不同冬季覆盖作物处理［免耕直播黑麦草-双季稻(T₁)、免耕直播紫云英 双季稻(T₂)、翻耕移栽油菜-双季稻(T₃)、免耕直播油菜-双季稻(T₄)和冬闲-双季稻(CK)］下稻田甲烷（CH₄）和氧化亚氮（N₂O）排放进行观测,分析了不同冬季覆盖作物对稻田CH₄和N₂O排放的影响.结果表明：在冬季作物生长期,不同冬季覆盖作物稻田CH₄和N₂O总排放量与对照（CK）的差异均达到极显著水平（P<0.01）;T₃和T₁处理的稻田CH₄和N₂O排放量最高,其CH₄排放量分别为0.88 和0.60g·m^-2,N₂O排放量分别为0.23 和0.20 g·m^-2;冬季作物还田后,各处理早、晚稻田CH4排放量均明显高于对照.早稻田CH₄排放量最高的为T₁和T₂处理,分别达21.70和20.75 g·m^-2;晚稻田CH₄排放量最高的为T₃和T₄处理,分别为58.90和54.51 g·m^-2.各处理早、晚稻田N₂O总排放量均显著高于对照,T₁、T₂、T₃和T₄处理的早稻田N₂O总排放量分别比对照增加53.7%、12.2%、46.3%和29.3%,晚稻田分别比对照增加28.6%、3.8%、34.3%和27.6%.     

大气CO2浓度缓增对稻田硝酸盐型甲烷厌氧氧化过程的影响

硝酸盐型甲烷厌氧氧化(AOM)是控制稻田甲烷排放的一种新途径,大气CO₂浓度升高会对稻田甲烷排放产生重要影响,但有关其对硝酸盐型AOM过程的影响知之甚少。本研究依托开顶式气室组成的CO₂浓度自动调控平台,采用¹³CH₄稳定性同位素示踪技术,从甲烷氧化活性、相关功能微生物Candidatus Methanoperedens nitroreducens (M. nitroreducens)-like古菌丰度与群落组成等方面,系统研究了稻田土壤中硝酸盐型AOM过程对大气CO₂浓度缓增的响应。试验设置背景CO₂浓度和CO₂浓度缓增处理(背景CO₂浓度基础上每年增加40 μL·L^-1,直至增幅达160 μL·L^-1)。结果表明: 稻田土壤硝酸盐型AOM速率为0.7～11.3 nmol CO₂·g^-1·d^-1;定量PCR结果显示,M. nitroreducens-like古菌mcrA基因丰度为2.2×10⁶～8.5×10⁶ copies·g^-1。与对照相比,CO₂浓度缓增处理使土壤中硝酸盐型AOM速率和M. nitroreducens-like古菌mcrA基因丰度均有一定幅度提高,特别是在5～10 cm深度下两者均显著提高。CO₂浓度缓增处理未显著改变M. nitroreducens-like古菌群落结构,但使其多样性显著降低。相关性分析表明,土壤有机碳含量可能是影响硝酸盐型AOM过程的重要因子。综上,大气CO₂浓度缓增在一定程度上促进了硝酸盐型AOM反应,暗示在未来气候变化背景下其在控制稻田甲烷排放中具有积极作用。     

极端干旱条件下锡林河流域羊草草原净生态系统碳交换特征

采用涡度相关法对2005年生长季内蒙古锡林河流域羊草(Leymus chinensis)草原净生态系统交换(Net ecosystem exchange, NEE)进行了观测。观测结果表明:作为生长季降雨量仅有126 mm的干旱年,锡林河流域羊草草原生态系统受到强烈的干旱胁迫,其净生态系统碳交换的日动态表现为具有两个吸收高峰,净吸收峰值出现在8∶00和18∶00左右。最大的CO₂吸收率为-0.38 mg CO₂·m^-2·s^-1,出现在6月底,与丰水年相比生态系统最大CO₂吸收率下降了1倍。就整个生长季而言,不管是白天还是晚上2005年都表现为净CO₂排放,整个生长季CO₂净排放量为372.56 g CO₂·m^-2,是一个明显的CO₂源。土壤含水量和土壤温度控制着生态系统CO₂通量的大小,尤其是在白天,CO₂通量和土壤含水量的变化呈现出显著的负相关关系,和土壤温度表现为正相关关系。     

若尔盖高原湿地不同微地貌区甲烷排放通量特征

若尔盖高原是我国泥炭沼泽湿地的主要分布区、青藏高原的主要甲烷(CH₄)排放中心。为了研究湿地微地貌环境对高原湿地CH₄排放通量的影响, 2014年5-10月, 采用静态箱和快速温室气体分析仪原位测量若尔盖高原湖滨湿地3种泥炭沼泽5种微地貌环境下的CH₄排放通量特征。结果表明: (1)常年性淹水泥炭湿地洼地(P-hollow)和草丘(P-hummock)生长季平均CH₄排放通量为68.48和40.32 mg·m^-2·h^-1, 季节性淹水的泥炭湿地洼地(S-hollow)和草丘(S-hummock)平均CH₄排放通量为2.38和0.63 mg·m^-2·h^-1, 而无淹水平坦地(Lawn)平均CH₄排放通量为3.68 mg·m^-2·h^-1; (2)湿地5种微地貌区CH₄排放通量为(23.10 ± 30.28) mg·m^-2·h^-1 (平均值±标准偏差)), 变异系数为131%。分析显示这5种微地貌区CH₄排放通量的平均值与其水位深度平均值存在显著的线性正相关关系(R² = 0.919, p < 0.01), 表明水位深度是控制湿地微地貌区CH₄排放通量空间变化的主要因子; (3) P-hummock、P-hollow和S-hummock的CH₄排放通量存在显著的季节变化, Lawn和S-hollow无明显的季节性变化, 但5种微地貌区在夏季或秋季均观测到CH₄排放通量峰值, 其影响因子可能与水位深度、土壤温度和凋落物输入密切相关; (4) P-hollow可能时常发生冒泡式CH₄排放, 这可能导致过去低估了若尔盖高原湿地的CH₄排放量。     

电子受体和光照对土壤CH4排放相关微生物功能基因丰度的影响

为探究光照条件下添加不同电子受体对土壤甲烷排放的影响及微生物的响应,本研究在土壤中添加3种电子受体(Fe3+、NO3-、SO42-)共设计8个处理,即黑暗+ Fe3+(DF)、黑暗+NO3-(DN)、黑暗+SO42-(DS)、黑暗+蒸馏水(DCK)、光照+Fe3+(LF)、光照+NO3-(LN)、光照+SO42-(LS...     

残次苹果发酵产物对连作土壤环境及‘平邑甜茶’幼苗生长的影响

在盆栽条件下,研究残次苹果发酵产物对连作土壤环境及平邑甜茶幼苗生长的影响,为减轻苹果连作障碍提供理论依据。试验以连作土壤为对照(CK),设置溴甲烷灭菌连作土壤(T₁)、连作土壤施加苹果发酵产物(T₂)、连作土壤施加灭菌苹果发酵产物(T₃)处理,测定了土壤和平邑甜茶幼苗的相关指标。结果表明: T₁、T₂、T₃能显著促进平邑甜茶幼苗的生长,其中以T₁和T₂的效果较好,其根系呼吸速率、株高、地径、鲜质量、干质量分别比CK提高了107.3%、50.6%、42.4%、171.7%、225.3%和104.4%、50.6%、42.3%、171.8%、225.5%。T₂和T₃提高了连作土壤中养分转化相关酶的活性,过氧化氢酶、脲酶、中性磷酸酶和蔗糖酶活性分别比CK提高了44.5%、169.5%、23.4%、169.3%和23.7%、72.6%、1.5%、121.5%;T₁处理的过氧化氢酶和蔗糖酶活性与CK无显著差异,脲酶和中性磷酸酶活性分别降低了40.8%和41.6%。T₂土壤铵态氮、硝态氮、速效磷和速效钾含量分别较CK提高了18.6%、50.6%、14.0%和36.7%;T₃只提高了速效氮的含量,铵态氮和硝态氮含量分别提高了7.0%和23.6%;T₁与CK相比速效养分含量有所降低。T₁和T₂显著降低了土壤放线菌和真菌数量,增加了细菌数量;T₃处理的细菌、放线菌和真菌数量均较CK显著降低。实时荧光定量PCR分析发现,T₁、T₂和T₃处理的层出镰孢菌、串珠镰孢菌、腐皮镰孢菌和尖孢镰孢菌基因拷贝数均较CK有不同程度的降低。表明苹果发酵产物处理能抑制连作土壤病原菌,改善土壤环境,促进平邑甜茶幼苗生长,可作为一种减轻苹果连作障碍的方法。     

氮素添加和CO2浓度升高对白羊草根际和非根际土壤水溶性有机碳、氮的影响

采用盆栽控制试验对黄土丘陵区白羊草在不同CO₂浓度(400和800 μmol·mol^-1)和施氮水平(0、2.5、5.0 g N·m^-2·a^-1)条件下根际和非根际土壤水溶性有机碳(DOC)和水溶性有机氮(DON)的变化特征进行研究.结果表明: CO₂浓度升高对白羊草根际和非根际土壤DOC、水溶性总氮(DTN)、DON、水溶性铵态氮(NH₄⁺-N)、水溶性硝态氮(NO₃^--N)含量均无显著影响.施氮显著提高了根际和非根际土壤DTN、NO₃^--N含量和根际土壤DON含量,显著降低了根际土壤DOC/DON.在各处理条件下,根际土壤DTN、NO₃^--N和DON含量均显著低于非根际土壤,根际土壤DOC/DON显著高于非根际土壤.短期CO₂浓度升高对黄土丘陵区土壤水溶性有机碳、氮含量无显著影响,而氮沉降的增加在一定程度上改善了土壤中水溶性氮素缺乏的状况,但并不足以满足植被对水溶性氮素的需求.     

添加高粱根茬根际土对连作黄瓜生长和根际微生物的影响

为了分析添加高粱根茬根际土对连作黄瓜生长和根际微生物群落特征的影响,本研究通过盆栽试验,采用荧光定量PCR和高通量测序技术分析土壤细菌和真菌群落组成的差异。试验共设4个处理: CK(不施肥),T₁(单施化肥),T₂(优化施肥),T₃(优化施肥+高粱根茬根际土)。结果表明: 与其他处理相比,T₃处理促进了黄瓜生长发育,提高了土壤中16S rRNA和ITS rRNA基因数量。与T₁处理相比,T₂和T₃处理明显提高了细菌群落的丰富度和多样性,不同处理间真菌群落的丰富度和多样性差异不明显。添加高粱根茬根际土在一定程度上改变了基于门、属水平上的细菌和真菌群落结构。其中,细菌中提高了酸杆菌门和拟杆菌门的丰度,降低了变形菌门、厚壁菌门、硝化螺旋菌门和芽孢杆菌属的丰度;真菌中提高了担子菌门、木霉菌属和假散囊菌属的丰度,降低了镰刀菌属和绿僵菌属的丰度。冗余分析表明,土壤硝态氮和有机质含量分别是影响细菌和真菌群落结构差异的关键因子。添加高粱根茬根际土不仅提高了连作黄瓜土壤微生物数量和细菌多样性,而且增加了有益菌木霉菌属的丰度,降低了致病镰刀菌的丰度和数量,保障了黄瓜存活率,为缓解黄瓜连作障碍提供了一条切实可行的解决途径。     

化肥减量配施腐植酸生物肥对土壤生物学性质和玉米干物质量的影响

降低化肥施用量、提高肥料利用率是稳定粮食产量、缓解黑土退化的有效途径。本研究以玉米为对象,采用2年室内盆栽试验,设置化肥减量配施腐植酸生物肥4个处理[T₀:不施肥;T₁:常规化肥用量;T₂:化肥减量15%配施腐植酸生物肥(400 kg·hm^-2);T₃:化肥减量30%配施腐植酸生物肥(600 kg·hm^-2)],研究腐植酸生物肥对土壤微生物数量、酶活性和养分含量的影响,以明确退化黑土对腐植酸生物肥的响应,为黑土土壤保护提供参考。结果表明: 与单施化肥相比,腐植酸生物肥的施用显著增加了土壤细菌和真菌数量,菌群数量随着腐植酸生物肥用量的增加而增加。与T₁处理相比,T₂处理可显著提高土壤脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性,玉米抽雄期以后脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性分别显著增加了11.4%～21.6%、34.9%～46.7%和6.5%～13.4%。T₂、T₃处理土壤碱解氮含量较T₁处理升高了8.2%～18.1%,保障了抽雄期后土壤的供氮能力;土壤有效磷和速效钾含量分别较T₁处理显著增加了17.1%～121.0%和9.6%～57.3%,随着腐植酸生物肥用量的增加,土壤磷素和钾素活化效果更显著。与T₁处理相比,T₂、T₃处理玉米单株干物质量显著增加。可见,施用腐植酸生物肥增加了土壤细菌和真菌的数量,提高了过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶活性和土壤养分含量,增加了玉米单株干物质量。本试验条件下常规化肥减量15%配施400 kg·hm^-2腐植酸生物肥是黑土玉米生产最适宜的养分管理策略。     

宁夏东部荒漠草原灌丛引入过程中土壤有机碳变化及其空间格局预测

以宁夏荒漠草原封育草地、放牧地为对照,对不同年限(3、12、22年)和间距(2、8、40 m)柠条地开展灌丛引入对土壤有机碳(SOC)的影响研究,并模拟预测该地区人工灌丛引入过程中0～40 cm土层SOC空间特征及格局.结果表明: SOC含量随着柠条灌丛引入年限增加和间距的减小而呈增加趋势,各年限和间距柠条灌丛地SOC均值分别比放牧地高42.7%和32.8%,且均与封育草地无显著差异,但SOC的增加趋势在灌丛引入22年出现降低,降幅为27.0%.SOC空间异质性表明,研究区内人工灌丛引入后0～40 cm土层SOC含量为0.21～26.04 g·kg^-1,均值为3.75 g·kg^-1,变异系数为90.9%～114.7%;0～5、15～40 cm土层符合高斯模型,5～15 cm土层符合球状模型;0～5、5～15 cm土层变程均小于15～40 cm土层,三者分别为3.11、3.00和10.10 km.0～5、5～15 cm土层SOC的块金系数C₀/(C₀+C)为0.2%～16.3%,具有强烈的空间相关性;15～40 cm土层的块金系数为36.9%,为中等程度相关.人工灌丛引入过程中加速了退化荒漠草地0～40 cm土层SOC的累积与固定,同时加剧了土壤表层SOC空间异质性、破碎化,且与封育14年荒漠草地SOC含量无显著差异,其空间异质性、破碎化程度随土层深度增加均呈减弱趋势.     

北亚热带地带性森林土壤温室气体通量对土地利用方式改变和降水减少的响应

弄清土地利用和降水变化对林地土壤主要温室气体(CO₂、CH₄和N₂O)排放通量变化的影响, 是准确评估森林土壤温室气体排放能力的重要基础。该研究以常绿落叶阔叶混交林原始林、桦木(Betula luminifera)次生林和马尾松(Pinus massoniana)人工林为对象, 采用静态箱-气相色谱法研究了3种土地利用方式(常绿落叶阔叶混交林原始林、桦木次生林和马尾松人工林)和降水减少处理状况下森林土壤CO₂、CH₄和N₂O通量排放特征, 并探讨了其环境驱动机制。研究结果表明: 原始林土壤CH₄吸收通量显著高于次生林和人工林, 次生林CH₄吸收通量显著高于人工林土壤。人工林土壤CO₂排放通量显著高于原始林和次生林土壤。次生林土壤N₂O排放通量高于原始林和人工林, 但三者间差异不显著。降水减半显著抑制了3种不同土地利用方式下林地土壤CH₄吸收通量; 降水减半处理对原始林和次生林土壤CO₂排放通量均具有显著的促进作用, 而对人工林土壤CO₂排放通量具有显著的抑制作用; 降水减半处理促进了原始林和人工林林地土壤N₂O排放而抑制了次生林林地土壤N₂O排放。原始林和次生林林地土壤CH₄吸收通量随土壤温度升高显著增加, CH₄吸收通量与土壤温度均呈显著相关关系; 原始林、次生林和人工林土壤CO₂和N₂O排放通量与土壤温度均呈显著正相关关系; 土壤湿度抑制了次生林和人工林土壤CH₄吸收通量, 其CH₄吸收通量随土壤湿度增加显著减少; 原始林土壤CO₂排放通量与土壤湿度呈显著正相关关系。自然状态下, 原始林土壤N₂O排放通量与土壤湿度呈显著正相关关系, 原始林和次生林土壤N₂O排放通量与硝态氮含量呈显著相关关系。研究结果表明全球气候变化(如降水变化)和土地利用方式的转变将对北亚热带森林林地土壤温室气体排放通量产生显著的影响。