闽江河口互花米草入侵湿地土壤无机硫赋存形态及其影响因素

选择闽江河口鳝鱼滩的互花米草湿地为研究对象，基于时空互代法，探讨了不同互花米草入侵年限（SA1： 5-6 年；SA2： 8-10 年；SA3： 12-14年）湿地土壤的无机硫赋存形态及其主要影响因素。结果表明，随着互花米草入侵年限的增加，湿地土壤的水溶性硫（H₂O-S）含量整体呈增加趋势，而吸附性硫（Adsorbed-S）、盐酸可溶性硫（HCl-Soluble-S）和盐酸挥发性硫（HCl-Volatile-S）含量整体均呈降低趋势。相对于SA1，SA2、SA3土壤的H₂O-S含量分别增加了10.02%和2.68%，而其Adsorbed-S、HCl-Soluble-S和HCl-Volatile-S含量分别降低了9.02%、10.95%、7.57%和15.61%、32.89%、15.14%。湿地土壤的总无机硫（TIS）含量、TIS储量及其占全硫（TS）储量的比例均随互花米草入侵年限的增加而降低，且这种降低主要取决于Adsorbed-S、HCl-Soluble-S和HCl-Volatile-S的贡献。此外，随着互花米草入侵年限的增加，影响湿地土壤不同形态无机硫赋存的环境因子均发生了较大变化，其中土壤颗粒组成、EC和pH的改变对无机硫赋存形态的影响最为明显。研究发现，随着互花米草入侵年限的增加以及该区对互花米草定期刈割活动的进行，湿地土壤无机硫养分可能将继续降低并逐渐趋于缺乏状态，长期而言将减弱互花米草自身的入侵能力。     

闽江河口互花米草海向入侵对湿地土壤无机硫赋存形态的影响

选择闽江河口鳝鱼滩互花米草海向入侵前的光滩(BF)、入侵过程中(入侵1年)的互花米草湿地(SA′)以及入侵后(入侵3年)的互花米草湿地(SA)为研究对象,基于时空互代法,研究了互花米草海向入侵对湿地土壤无机硫赋存形态(水溶性硫H₂O-S;吸附性硫Adsorbed-S;盐酸可溶性硫HCl-Soluble-S;盐酸挥发性硫HCl-Volatile-S)的影响.结果表明: 互花米草海向入侵不同程度改变了湿地土壤中各形态无机硫的赋存状况及空间分布特征.相对于BF,SA土壤中的H₂O-S、Adsorbed-S和HCl-Volatile-S含量分别增加52.6%、78.2%和21.0%,而HCl-Soluble-S含量降低3.4%.SA′土壤中H₂O-S、Adsorbed-S和HCl-Soluble-S含量相较BF分别增加43.9%、70.6%和29.6%,而HCl-Volatile-S含量降低11.6%.总无机硫(TIS)含量在SA和SA′土壤中较BF分别增加40.7%和37.8%,而储量分别增加26.8%和31.4%.互花米草海向入侵导致影响湿地土壤中不同形态无机硫赋存的关键因素均发生了明显改变.尤其是H₂O-S含量,影响其变化的关键因素由BF的土壤颗粒组成及容重逐步转变为SA′和SA的土壤有机质.研究发现,互花米草海向入侵明显提高了湿地土壤TIS含量,而TIS含量的增加主要取决于H₂O-S和 Adsorbed-S含量的增加,说明互花米草海向入侵明显增加了湿地土壤中有效硫的供给能力,从而在一定程度上加速其海向入侵.     

闽江河口芦苇与短叶茳芏空间扩展植物-土壤系统硫含量变化特征

2015年7月,选取闽江河口鳝鱼滩的芦苇湿地、短叶茳芏湿地以及二者交错带湿地为对象,研究了两种植被空间扩展过程中植物-土壤系统全硫(TS)含量的空间变化特征。结果表明,不同湿地表层土壤的TS含量表现为交错带湿地短叶茳芏湿地芦苇湿地,其差异主要与两种植被的空间扩展改变了交错带湿地土壤的质地及有机质等参数,进而对硫的迁移及转化过程产生重要影响有关;交错带不同植被的根系分布及其对土壤硫养分的竞争导致土壤TS含量的水平和垂直变异性均较芦苇或短叶茳芏纯群落发生较大改变,其土壤的TS含量受芦苇根系分布的影响更为明显,含量和储量均在深层土壤中较高。芦苇与短叶茳芏的空间扩展改变了两种植被的株高、密度及生物量分配格局,尽管二者在交错带中的地下生物量分配比均高于纯群落,但芦苇地下空间占据能力要高于短叶茳芏。研究发现,芦苇与短叶茳芏的空间扩展是双向过程,二者在空间扩展中通过不同的硫养分吸收、累积与分配策略适应竞争环境,即交错带湿地中的芦苇通过增加根部对硫养分的累积能力来保持其竞争力,而短叶茳芏则通过拓展地上空间及提高地上器官的硫养分累积能力来抗衡芦苇的空间扩展。     

闽江河口芦苇与短叶茳芏空间扩展对湿地系统磷赋存特征的影响

本研究选择闽江河口鳝鱼滩芦苇和短叶茳芏空间扩展前的芦苇湿地、短叶茳芏湿地,以及二者空间扩展形成的交错带湿地为对象,探讨了两种植物空间扩展过程中植物-土壤系统的全磷(TP)赋存特征及其主要影响因素。结果表明: 在空间扩展影响下,湿地植物和土壤的TP含量均发生了明显变化。其中,交错带湿地土壤的TP含量比芦苇湿地和短叶茳芏湿地土壤分别增加了20.0%和7.1%。这与芦苇和短叶茳芏空间扩展过程中土壤的颗粒组成以及植物的生物量、根冠比变化有关。除叶外,交错带芦苇不同器官的TP含量整体均低于短叶茳芏的相应器官。这与二者在交错带生境中对P养分吸收利用与转运方式的差异有关。另外,空间扩展导致的竞争作用使二者的P分配比也发生较大变化,与纯群落相比,交错带芦苇提高了根、叶的P分配比,而交错带短叶茳芏提高了根的P分配比。芦苇和短叶茳芏为了应对空间扩展过程中的竞争可能采取了不同的P养分利用策略,前者通过加强根部P养分吸收和提高叶片光合作用的方式来占据竞争优势,而后者通过提高根系生物量以增强对P养分吸收利用的方式来抗衡来自芦苇的竞争。     

闽江口典型芦苇湿地与短叶茳芏湿地土壤碳氮含量的空间分布特征

以闽江河口鳝鱼滩湿地的芦苇湿地、短叶茳芏湿地以及二者交错带湿地为对象,研究了不同类型湿地土壤碳氮含量的空间分布特征。结果表明:土壤总氮(TN)和有机碳(SOC)含量在水平方向上整体表现为交错带湿地芦苇湿地短叶茳芏湿地,而在垂直方向上其在不同类型湿地土壤中的含量均随深度增加而降低;与芦苇湿地和短叶茳芏湿地相比,交错带湿地表层土壤的无机氮含量分别降低了15.78%、0.84%(NH4+-N)和13.04%、44.00%(NO3--N),而在下层土壤分别增加了30.00%、6.06%(NH4+-N)和43.75%、23.91%(NO3--N);芦苇湿地土壤NH4+-N含量主要受到有机质含量控制,短叶茳芏湿地土壤TN含量受到土壤盐分的重要影响,而土壤颗粒组成和水分是影响交错带湿地土壤的NH4+-N和NO3--N关键因子。研究发现,芦苇与短叶茳芏种群的竞争作用不但明显增加了交错带湿地土壤SOC和TN含量,而且也深刻改变了NH4+-N和NO3--N含量的空间分布特征,其可能通过改变土壤的细颗粒组成、氮矿化与硝化作用来影响土壤碳氮的空间分布。     

闽江口芦苇与短叶茳芏空间扩展对湿地土壤磷赋存形态的影响

选择闽江口鳝鱼滩的芦苇湿地、短叶茳芏湿地以及芦苇与短叶茳芏空间扩展形成的交错带湿地为对象，研究了不同湿地土壤磷赋存形态的分布特征及其主要影响因素。结果表明，不同湿地土壤中各形态磷含量整体表现为HCl-Pi > NaOH-Pi > Residual-P > NaHCO₃-Pi > NaOH-Po > Sonic-Pi > Resin-Pi > NaHCO₃-Po。其中，难分解态磷占TP的比例最高（Resin-Pi、NaHCO₃-Pi、NaHCO₃-Po），为48.3%-51.1%；中等易分解态磷次之（NaOH-Pi、NaOH-Po、Sonic-Pi、Sonic-Po），为37.4%-38.8%；而易分解态磷最低（HCl-P、Residual-P），为11.5%-12.9%。交错带湿地土壤中易分解态磷、中等易分解态磷和难分解态磷含量相对于纯群落湿地均发生了明显改变，其值相比芦苇湿地分别提高了10.6%、19.2%和22.6%，相比短叶茳芏湿地分别提高了1.6%、11.5%和16.6%，原因主要与二者空间扩展过程中交错带湿地土壤的理化性质特别是粒度组成、pH以及Fe、Al含量均较纯群落湿地发生明显改变有关。芦苇与短叶茳芏的空间扩展整体改变了湿地土壤的全磷（TP）含量和储量，相对于芦苇湿地和短叶茳芏湿地，交错带湿地土壤的TP含量分别增加了20.0%和7.1%，而磷储量分别增加了12.0%和18.0%。研究发现，芦苇与短叶茳芏的空间扩展不但改变了湿地土壤中磷的赋存状况，而且亦可能改变不同磷形态之间的转化。交错带湿地土壤磷赋存状况有助于缓解芦苇与短叶茳芏空间扩展过程中对磷养分的竞争压力，从而可能在一定程度上维持交错带湿地系统的相对稳定。     

互花米草入侵影响下闽江河口湿地土壤有效硅的时空变化特征

2016年1—12月,选择闽江河口鳝鱼滩的短叶茳芏湿地、互花米草湿地以及二者的交错带湿地为研究对象,采用定位研究方法探讨了互花米草入侵影响下湿地土壤有效硅含量的时空变化特征。结果表明:互花米草入侵影响下3块湿地土壤有效硅含量随时间推移整体呈波动上升趋势;互花米草入侵显著提高了鳝鱼滩湿地30—60 cm土层土壤有效硅含量(P0.01),与短叶茳芏湿地相比,交错带湿地和互花米草湿地30—60 cm土层土壤有效硅含量分别增加了8.56%和19.97%,逐步线性回归分析表明土温和电导是影响其变化的重要因素(P0.01)。研究互花米草入侵影响下湿地土壤有效硅含量的变化特征,对于揭示湿地生态系统生源要素硅生物地球化学循环过程以及互花米草入侵及其扩张机制具有重要意义。     

闽江河口湿地不同植被带土壤全硅的含量及分布特征

硅是湿地系统元素循环所关注的重要内容之一,土壤全硅的分布特征与湿地土壤-植物系统活跃程度密切相关。于2016年1-12月,以闽江河口鳝鱼滩湿地为研究对象,通过野外原位采样及室内实验分析,对短叶茳芏、短叶茳芏与互花米草交错带、互花米草3种植物类型湿地的土壤全硅含量和储量的变化特征进行观测。结果表明：短叶茳芏、短叶茳芏与互花米草交错带、互花米草湿地土壤全硅的年平均含量依次为197.67、201.21、210.33 mg/g,表现为由陆向海方向逐渐增加的趋势;季节上均呈现秋冬高于春夏的趋势;土壤全硅含量和储量均表现为上部土层（0-30cm）高于下部土层（30-60cm）。经统计分析发现,湿地土壤全硅含量与有机质显著负相关（P < 0.05）,与含水率和pH有极显著正相关关系（P < 0.01）。除短叶茳芏湿地外,其余2种湿地土壤全硅含量与有效硅含量显著负相关（P < 0.05）。研究闽江河口湿地不同植被带土壤全硅含量和储量及其分布特征,旨在揭示湿地土壤全硅水平在不同类型湿地植被生长影响下的变化过程,为本研究区的硅素研究补充关键数据。     

闽江口互花米草淤积作用对其自身和短叶茳芏残体分解及硫养分释放的影响

2016—2017年,以闽江口鳝鱼滩西北部互花米草(SA)入侵初期与短叶茳芏(CM)形成的典型交错带植物残体为研究对象,基于野外原位分解试验,通过设定无淤积强度(S_0,0 cm/a)、当前淤积强度(S_5,5 cm/a)和未来淤积增强(S_(10),10 cm/a)3种处理,模拟互花米草入侵初期导致的淤积作用对其自身以及短叶茳芏残体分解及硫养分释放的影响。结果表明,随着互花米草入侵导致的淤积强度的增加,互花米草和短叶茳芏残体的分解速率均明显降低;与S_0相比,二者在S_5与S_(10)处理下的分解速率分别降低49.09%(SA)、35.14%(CM)和56.36%(SA)、44.59%(CM)。随着淤积强度的增加,互花米草和短叶茳芏残体分解过程中的TS含量整体均呈增加趋势,且其对短叶茳芏TS含量变化的影响较为明显;互花米草和短叶茳芏残体在分解过程中均表现为不同程度的硫释放,但随淤积强度的增加,二者硫释放量均呈降低趋势,且在相同淤积强度下,前者的硫释放量要高于后者。不同淤积强度下残体分解速率及硫养分释放强度的差异不仅与分解环境中的EC密切相关,且与残体残留率、初始基质质量(C/N和C/S)以及淤积导致养分条件改变而对分解过程中残体基质质量的影响有关。研究发现,随着淤积强度的增加,两种残体的分解速率及硫释放强度均降低;但在相同淤积强度下,短叶茳芏残体的分解速率和硫释放量均大于互花米草。     

闽江口潮滩湿地不同植被带土壤及间隙水中硅的分布特征

以闽江口潮滩湿地为研究对象,由岸及海方向对芦苇、短叶茳芏、互花米草(潮沟内)和互花米草(潮沟外)4种湿地土壤生物硅和土壤间隙水氮硅营养盐含量及其随深度变化的特征进行为期1a的季度观测。结果显示:互花米草(外)、短叶茳芏、芦苇和互花米草(内)带湿地土壤生物硅的年均含量依次降低,分别为14.33、10.40、9.98、7.50 mg/g;互花米草(外)、互花米草(内)、短叶茳芏和芦苇带湿地土壤间隙水活性硅酸盐年均含量依次降低,分别为407、359、344、323μmol/L;湿地各植被带土壤及间隙水含硅量均呈现夏秋季节高于冬春季节的趋势。统计分析表明:间隙水活性硅酸盐与土壤生物硅含量、距潮沟的距离之间的正相关性均比较显著(P0.05),温度对土壤中硅含量的影响也有一定的正相关性,说明湿地植被、温度和潮汐作用是影响闽江口湿地硅分布的重要因素。与土著种对比,互花米草入侵在一定程度上改变了闽江口潮滩湿地土壤硅分布的格局。     

外源氮输入对闽江河口芦苇湿地土壤磷形态赋存特征的影响

河口湿地是响应全球气候变化和人类活动最为敏感的生态系统之一，是外源氮的一个重要"汇"，其对于生源元素循环过程可产生深刻的影响。在当前闽江河口区氮负荷增强背景下，探讨外源氮输入对湿地土壤磷形态赋存及其关键转化过程具有重要意义。为此，选择闽江河口鳝鱼滩的芦苇湿地为研究对象，基于野外原位氮输入模拟试验，研究了不同氮输入水平（N_Nt，对照处理；N_Lt，低氮处理；N_Mt，中氮处理；N_Ht，高氮处理）对湿地土壤磷形态赋存特征的影响。结果表明，外源氮输入不但增加了湿地土壤的TP含量，而且改变了其土层分布特征。除N_Mt与N_Nt处理下的TP含量相当外，N_Lt和N_Ht处理下的全磷（TP）含量相比N_Nt处理分别增加了3.5%和4.4%。氮输入整体上增加了湿地土壤的活性磷和闭蓄态磷含量，但降低了中等活性磷含量。相比N_Nt处理，N_Mt和N_Ht处理下的活性磷含量分别增加了6.5%和12.6%，而N_Lt、N_Mt和N_Ht处理下的闭蓄态磷含量分别增加了3.3%、3.9%和7.0%。中等活性磷在N_Mt处理下的降幅尤为明显，其值相比N_Nt处理降低了6.7%。不同氮处理下湿地土壤以闭蓄态磷占比最高（51.8%-54.1%），中等活性磷次之（38.1%-41.2%），活性磷最低（7.0%-7.9%）。不同氮处理下的各形态磷占比以HCl-P_i、Residual-P、NaOH-P_o和NaOH-P_i较高，Sonic-P_o和NaHCO₃-P_i次之，而NaHCO₃-P_o、Resin-P和Sonic-P_i较低。研究发现，氮输入主要通过改变土壤养分及酸碱状况来进一步影响土壤中各形态磷的赋存。其中，N_Mt和N_Ht处理下活性磷含量的增加主要与Resin-P和NaHCO₃-P_o有关，N_Lt、N_Mt和N_Ht处理下闭蓄态磷含量的增加主要与Residual-P有关，而N_Mt处理下中等活性磷的显著降低主要与NaOH-P_i和Sonic-P_o有关。     

闽江河口芦苇沼泽和短叶茳芏沼泽生态系统含碳温室气体的年收支

河口感潮沼泽是全球重要的蓝碳生态系统,具有很强的固碳能力。碳收支研究是量化生态系统碳源/汇过程及固碳规模的基础。本研究运用透明箱和不同遮光率布遮盖+红外气体分析仪/气相色谱相结合的方法,模拟不同光照条件,测定闽江河口鳝鱼滩半咸水芦苇沼泽和短叶茳芏沼泽的瞬时净生态系统二氧化碳（CO₂）交换量（net ecosystem exchange,NEE）、生态系统呼吸（ecosystem respiration,ER）以及甲烷（CH₄）排放通量,并通过对总光合吸收量（gross ecosystem exchange,GEE）与光合有效辐射的拟合以及ER与气温的拟合,外推2个沼泽生态系统CO₂气体在月、年尺度上的NEE和ER,评估其年固碳量。2个沼泽生态系统的NEE和ER均具有明显的季节变化,春夏秋季为大气中CO₂的汇,而冬季则转化为大气中CO₂的源,芦苇沼泽年尺度固碳能力显著高于短叶茳芏沼泽。芦苇沼泽与短叶茳芏沼泽CH₄排放通量差异不显著。综合考虑CH₄排放,闽江河口鳝鱼滩半咸水芦苇沼泽、短叶茳芏沼泽生态系统年固碳量分别为（5371.52±336.97） g CO₂-eq/m²和（2730.32±503.67） g CO₂-eq/m²。研究表明：闽江河口半咸水沼泽湿地在年尺度上是一个较强的碳汇,在缓解全球变暖方面发挥着重要的角色。     

闽江河口春季互花米草入侵过程对短叶茳芏沼泽土壤碳氮分布特征的影响

2014年4月,选择闽江口鳝鱼滩湿地中未被入侵的短叶茳芏群落(A)、互花米草入侵斑块边缘(B)以及互花米草入侵斑块中央(C)为研究对象,基于时空互代研究方法,探讨了互花米草入侵序列下湿地土壤碳氮空间分布特征的差异。结果表明,互花米草入侵显著降低了土壤的NO_3~--N含量(P0.05),但整体增加了NH_4~+-N含量,这与其入侵后导致湿地土壤颗粒组成发生显著变化(砂砾含量增加33.81%),进而促进了土壤的矿化作用和硝化作用,并有助于硝态氮的垂直淋失有关。互花米草入侵整体增加了土壤的碳氮含量和C/N比,与入侵进程和入侵前相比,互花米草入侵后湿地土壤的碳储量分别增加了8.73%和24.37%,氮储量则分别增加了10.22%和17.87%,这主要与其对闽江口湿地植物群落格局、养分生物循环以及强促淤作用引起的土壤颗粒组成等显著改变有关。研究发现,闽江口互花米草入侵对短叶茳芏湿地土壤碳氮含量的影响相对于江苏盐城、长江口以及杭州湾湿地的影响可能更为显著,其互花米草入侵较大改变了土壤中陆源和海源有机质的来源比例,使得入侵后湿地土壤养分的自源性增强。     

Variation with depth and season in metal sulfides in salt marsh soils

Seasonal monitoring of metal sulfides was carried out in four soils ofthe Ría de Ortigueira salt marshes. Soils from the high salt marsh (withsuboxic redox conditions at the surface), had low concentrations of ironsulfides (AVS and pyrite fraction) and thus a low degree of trace metalpyritization (DTMP) in surface layers (0–10 cm), butconcentrations of metals associated with the pyrite fraction increasedconsiderably at depth (27.5 cm). In the low salt marsh soils (withanoxic conditions at the surface) maximum concentrations of metal sulfides werefound in the surface layers of soils colonized by Spartina maritima. These results are explained by the double effectexerted by roots in strongly reduced soils. On the one hand, they stimulate theactivity of sulfate-reducing bacteria and on the other, they favour the partialoxidation of the soil, thus generating polysulfides with which Fe²⁺immediately precipitates as pyrite, whereas in the deepest, permanently anoxiclayers, pyrite must be formed in a reaction in which FeS is an intermediate, asfollows: FeS + H₂S FeS₂ + H₂.Concentrations of metal sulfides also varied greatly with the season, with twopatterns being distinguished. In soils colonized by S. maritima in both high and low salt marshes, the lowestconcentrations were found in summer. At this time of the year there is a netloss of metal sulfides throughout the profile, presumably due to physiologicalactivity of plants (evapotranspiration and release of oxygen from roots). Incontrast, maximum concentrations of AVS and pyritic metals were found in thesummer in the low salt marsh soils not colonized by vascular plants (creekbottom). In this case, the higher temperatures increased the activity ofsulfur-reducing bacteria leading to synthesis and accumulation of metalsulfidesin the soil.     

黄河口新生湿地土壤磷赋存形态及其动态变化对外源氮输入的响应

选择黄河口新生湿地为研究对象,基于野外原位氮输入模拟试验,探讨了不同氮输入梯度下(NN:对照处理;LN:低氮处理;MN:中氮处理;HN:高氮处理)湿地土壤磷赋存形态的动态变化特征。结果表明,不同氮处理下土壤中闭蓄态磷(HCl-P_i和Residual-P)均是TP的主体(87.75%—90.04%),而活性磷(Resin-P、NaHCO_3-P_i和NaHCO_3-P_o)和中等活性磷(NaOH-P_i、NaOH-P_o、Sonic-P_i和Sonic-P_o)占TP的比例均较低,分别为4.81%—5.58%和5.14%—6.57%。相对于NN处理,MN和HN处理下的活性磷含量分别增加了9.16%和12.44%,而LN、MN和HN处理下的中等活性磷含量分别增加了2.25%,6.92%和24.24%,说明外源氮输入整体增加了土壤中的活性磷含量。与之相比,闭蓄态磷含量在LN、MN和HN处理下均呈降低趋势,其值相对于NN处理分别降低了3.08%、3.08%和5.22%。尽管不同氮处理下土壤养分条件、水盐及酸碱状况均是影响不同磷形态赋存的关键因素,但随着氮输入量的增加,影响磷赋存形态的养分类型发生了明显改变,即由NN和LN处理下主要受N和S影响逐步转变为MN和HN处理下主要受P影响。研究发现,外源氮输入不但可能影响不同磷形态之间的转化,而且亦可能通过改变植物生长节律以及土壤养分及酸碱状况来影响土壤中各形态磷的赋存。