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。     

盐城海滨湿地盐沼植被及农作物下土壤酶活性特征

在盐城海滨湿地盐沼植被和农田内采集土壤样品,测定了4种土壤酶(脲酶、转化酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶)的活性,分析了盐沼植被、农作物及土壤理化因子对土壤酶活性的影响。结果表明:由海滨湿地滩涂围垦形成的各类农田其土壤酶活性较高,且均高于湿地盐沼植被;湿地盐沼植被下4种土壤酶活性均高于无植被生长的光滩,且不同类型植被间土壤酶活性差异显著;4种酶的活性大小总体表现为大豆(Glycine max)地棉花(Gossypium hirsutum)地玉米(Zea mays)地互花米草(Spartina alterniflora)滩白茅(Imperata cylindrica var.major)滩碱蓬(Suaeda salsa)滩光滩。相关分析表明,4种土壤酶之间及其与土壤有机碳、全氮均表现出显著正相关,而与土壤盐分、pH值之间存在显著负相关。海滨湿地盐沼植被的发育扩展不仅增加了土壤中的养分含量,也提高了土壤酶活性。     

互花米草入侵对胶州湾河口湿地土壤总铁分布的影响

互花米草是胶州湾滨海湿地典型的入侵物种,为进一步了解互花米草入侵对胶州湾河口湿地土壤总铁含量分布的影响,于2017年3月、5月、7月、9月和11月分别在互花米草湿地和光滩采集土壤样品,并对土壤总铁含量、有机质含量、土壤可溶性盐、pH、含水率、容重和土壤粒度进行测定与分析。结果表明:互花米草入侵显著提高了土壤总铁含量,两样区0—50 cm土层土壤总铁含量差异显著(P0.05),5月和7月互花米草湿地总铁含量在垂直方向上呈先上升后下降趋势;与光滩在同一采样月份相比,互花米草湿地土壤总铁含量增幅分别为25.36%、29.50%、17.52%、30.28%和14.48%。相关性分析表明,互花米草湿地和光滩土壤总铁含量均与有机质含量和可溶性盐呈显著正相关(P0.01);并且光滩土壤总铁含量与含水率呈显著正相关(P0.01),与容重呈显著负相关(P0.01),表明两样区土壤总铁含量受有机质含量和可溶性盐影响较大。     

闽江河口红树林土壤微生物群落对互花米草入侵的响应

采用磷脂脂肪酸标记法(PLFA)研究外来入侵植物互花米草对闽江河口湿地红树林土壤微生物群落结构的影响,并探讨其主要影响因素。结果表明:从3种不同植被群落土壤(红树林群落MC、红树林-互花米草混生群落MS、互花米草群落SC)共检测到22种PLFA生物标记,MS土壤微生物PLFA生物标记总量明显高于其他植被群落,3种植被群落土壤理化性质和酶活性的变化趋势为:MCMSSC,表明互花米草入侵后土壤微生物量增加,而理化性质和酶活性均有明显下降,红树林湿地土壤质量发生了明显退化。3种植被群落土壤中含量最高的PLFA生物标记是16:0,16:1w7c,9Me15:0w,18:1w12c。土壤中特征微生物相对生物量存在明显差异,细菌分布量最大,其次是真菌和放线菌,原生动物分布量最小。群落多样性指数呈相似规律,MS土壤微生物类群多样性指数均小于MC,表明互花米草入侵后土壤微生物群落多样性指数均有下降。通过主成分分析,基本能区分出3种不同植被群落微生物群落的特征。土壤理化性质、酶活性间存在相关性,有机碳、全氮、蔗糖酶、过氧化氢酶与革兰氏阴性菌、放线菌呈显著或极显著正相关。研究结果表明互花米草入侵在一定程度上具有影响红树林群落土壤营养代谢循环的潜力,特别是关于碳、氮、磷等的循环及酶活性,改变部分有利于自身生长的土壤环境相关的微生物类群含量,竞争有利环境,迅速扩张实现入侵。     

北部湾大风江口互花米草湿地有机碳储量的分布特征

互花米草被引入我国滨海地区后,经过多年的生长与演替,改变了潮间带原有生态系统的碳储量,而影响机制仍有待深入研究。为进一步探讨互花米草入侵后潮滩有机碳储量演变特征,该文以广西北部湾大风江口入侵约6 a的互花米草湿地为研究对象,分析了2018年8月、11月及2019年1月、3月采集的样品中有机碳及相关理化指标。结果表示:(1)互花米草植物年均地上碳储量为9.68 t·hm~(-2),高于地下根系的5.56 t·hm~(-2);(2)互花米草入侵湿地土壤碳储量显著高于互花米草植物本身,且不同季节中春季土壤碳储量显著高于其他季节;(3)土壤的C/N比值为3.53～9.67,表明互花米草入侵群落有机碳受海源的潮汐输入影响较大;(4)互花米草生态系统总碳储量与土壤碳储量之间呈极显著正相关关系,且季节性变化规律一致;(5)随着入侵时间的延长,互花米草生态系统中有机碳储量呈逐渐增加的趋势,表明互花米草入侵提高了光滩的有机碳储量,并能提高光滩的固碳能力。该文可为科学评价互花米草入侵对光滩碳储量的影响提供参考。     

闽江河口湿地植物与土壤灰分及其影响因子分析

以闽江河口鳝鱼滩湿地生长的芦苇(Phragmitesaustralis)和互花米草(Spartina alterniflora)为研究对象,并对相应的36个土壤剖面进行取样分析,揭示它们的(厂火)分含量分布特征,并对其影响因子进行分析。研究结果表明:闽江河口鳝鱼滩湿地芦苇和互花米草各个器官(厂火)分含量的差异性明显,芦苇各部位(厂火)分含量的平均值大于互花米草;芦苇和互花米草湿地土壤(厂火)分含量的垂直分布较为类似,芦苇湿地土壤(厂火)分合量略高于互花米草湿地土壤(厂火)分含量,但两种植物土壤(厂火)分含量的差异并不显著;芦苇和互花米草湿地土壤(厂火)分含量与土壤有机碳有极其显著的负相关关系,与土壤含水量的相关性也较明显;从单一的植物类型来看,互花米草湿地土壤(厂火)分含量与容重、碳含量、含水量和盐度呈显著的相关关系,芦苇湿地土壤(厂火)分含量与土壤pH值有明显的正相关关系。     

闽江河口互花米草不同入侵阶段湿地土壤nirK型反硝化微生物群落结构及多样性

为了明确闽江河口互花米草海向不同入侵阶段湿地土壤nirK型反硝化微生物的群落结构及多样性,在鳝鱼滩东部的互花米草分布区,由陆向海方向选择互花米草海向入侵前的光滩(MF)、入侵1～2年(SAN)和入侵6～7年的互花米草(SA)湿地为研究对象,基于高通量测序技术,测定并分析了不同互花米草入侵阶段湿地土壤nirK型反硝化微生物群落结构及多样性的差异。结果表明:互花米草海向入侵降低了土壤中nirK型反硝化微生物群落的多样性及丰富度。不同入侵阶段湿地土壤的nirK型反硝化微生物主要包括变形菌门和放线菌门,其中变形菌门占绝对优势地位。互花米草海向入侵整体改变了湿地土壤中nirK型反硝化菌属的组成特征,MF、SAN、SA湿地土壤中相对丰度最高的nirK基因菌属分别为慢生根瘤菌属、中慢生根瘤菌属和产碱杆菌属。互花米草海向入侵增加了土壤中nirK型反硝化微生物群落组成的空间异质性,尤其是在SAN样地,这主要与样地本身的环境扰动性较大及互花米草海向入侵加大了样地环境因子的空间异质性有关。互花米草海向入侵主要是通过显著改变土壤理化因子(粒度组成、pH值和含水量)和氮养分条件(全氮、NH₄⁺-N、NO₃^--N)来影响nirK型反硝化微生物的群落结构及多样性。本研究结果有助于揭示互花米草海向入侵对湿地土壤反硝化过程影响的微生物机制。     

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。     

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.     

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.     

不同稻蟹生产模式对土壤活性有机碳和酶活性的影响

采取田间定位试验与室内分析相结合的方法,研究了有机稻蟹、常规稻蟹与单作水稻生产模式对土壤活性有机碳和酶活性的影响。结果表明,与单作水稻模式相比,有机稻蟹模式下的土壤总有机碳(TOC)、活性有机碳(LOC)、中活性有机碳(MLOC)、高活性有机碳(HLOC)含量及碳库管理指数(CMI)均显著或者极显著提高,且有机肥用量越大,效果越显著;有机稻蟹模式显著提高了土壤过氧化氢酶、脲酶、转化酶及碱性磷酸酶活性,与2009年相比,2010年中量有机肥稻蟹模式(M3)的LOC和MLOC含量增幅最高,分别达10.11%和5.14%;低量有机肥稻蟹模式(M4)的脲酶和碱性磷酸酶活性增幅最为明显,分别达80.25%和46.62%;常规稻蟹模式各指标的变化也有其类似的规律,但均明显低于有机稻蟹模式。相关分析表明,TOC、LOC、MLOC与4种土壤酶活性呈显著或者极显著正相关,相关系数最低为0.584*(P<0.05),最高可达0.940**(P<0.01)。因此,有机稻蟹生产模式不仅能显著提高土壤有机质的数量和质量,而且能增加土壤酶活性,提高土壤肥力。     

Seasonal Dynamics of Soil Labile Organic Carbon and Enzyme Activities in Relation to Vegetation Types in Hangzhou Bay Tidal Flat Wetland

Soil labile organic carbon and soil enzymes play important roles in the carbon cycle of coastal wetlands that have high organic carbon accumulation rates. Soils under three vegetations (Phragmites australis, Spartina alterniflora, and Scirpusm mariqueter) as well as bare mudflat in Hangzhou Bay wetland of China were collected seasonally. Seasonal dynamics and correlations of soil labile organic carbon fractions and soil enzyme activities were analyzed. The results showed that there were significant differences among vegetation types in the contents of soil organic carbon (SOC) and dissolved organic carbon (DOC), excepting for that of microbial biomass carbon (MBC). The P. australis soil was with the highest content of both SOC (7.86 g kg^-1) and DOC (306 mg kg^-1), while the S. mariqueter soil was with the lowest content of SOC (6.83 g kg^-1), and the bare mudflat was with the lowest content of DOC (270 mg kg^-1). Soil enzyme activities were significantly different among vegetation types except for urease. The P. australis had the highest annual average activity of alkaline phosphomonoesterase (21.4 mg kg^-1 h^-1), and the S. alterniflora had the highest annual average activities of β-glycosidase (4.10 mg kg^-1 h^-1) and invertase (9.81mg g^-1 24h^-1); however, the bare mudflat had the lowest activities of alkaline phosphomonoesterase (16.2 mg kg^-1 h^-1), β-glycosidase (2.87 mg kg^-1 h^-1), and invertase (8.02 mg g^-1 24h^-1). Analysis also showed that the soil labile organic carbon fractions and soil enzyme activities had distinct seasonal dynamics. In addition, the soil MBC content was significantly correlated with the activities of urease and β-glucosidase. The DOC content was significantly correlated with the activities of urease, alkaline phosphomonoesterase, and invertase. The results indicated that vegetation type is an important factor influencing the spatial-temporal variation of soil enzyme activities and labile organic carbon in coastal wetlands.     

秦岭地区华北落叶松人工林地土壤养分和酶活性变化

以秦岭地区不同林龄(5年生、10年生、20年生、30年生和40年生)华北落叶松人工林为研究对象,采用野外调查采样和室内分析相结合的方法,研究了不同林龄华北落叶松人工林地土壤剖面p H值、有机质养分和酶活性的变化。结果表明:土壤p H值随着林龄有降低趋势,随着土层深度的增加有升高趋势。土壤有机质和土壤速效氮、速效磷和速效钾在近熟龄期显著高于幼龄期。土壤中的磷酸酶、脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性随着林龄都呈"高—低—高"的趋势,幼龄期的土壤蔗糖酶活性显著高于近熟龄的,而磷酸酶、脲酶和过氧化氢酶活性是近熟龄期的显著高于中幼龄。土壤速效养分和酶活性都随着土层深度的增加有显著的降低。相关分析表明磷酸酶活性与有机质、速效氮、速效磷、速效钾和脲酶活性呈极显著的正相关性(P0.01),脲酶与有机质、速效氮和速效钾呈极显著正相关。蔗糖酶与过氧化氢酶活性显著负相关(P0.05),与p H值有一定的正相关性。秦岭地区华北落叶松人工林进入近熟林之后土壤肥力有一定的恢复,而在中幼龄阶段土壤养分比较缺乏,尤其是氮磷。     

Effects of water gradients on soil enzyme activity and active organic carbon composition under Carex lasiocarpa marsh

The responses of soil enzyme activity of freshwater marsh, microbial biomass carbon (MBC), dissolved organic carbon (DOC) and aboveground biomass to water gradients were studied with Carex lasiocarpa pot culture experiment. The relationships between soil enzyme activity and MBC, DOC and aboveground biomass were discussed. The water gradients were W1, 15 cm; W2, ?5 cm; W3, ?5–5 cm; W4, submerged. The results indicated that acid phosphatase, invertase and urease activities were decreased with the increase of water level, while catalase activity was increased with moisture content increasing. Drying-wetting alternation (W3) increased soil enzyme activities if compared with W1. MBC content followed the order of W3 > W1 > W2 > W4, and the activities of invertase, urease and catalase were significantly positively correlated with MBC (p < 0.05). DOC content presented the order of W4 > W1 > W3 > W2, and the activities of urease and acid phosphatase were most significantly negatively correlated with DOC (p < 0.01). In addition, drying-wetting alternation promoted the growth of Carex lasiocarpa. When water submerged plants, the growth of Carex lasiocarpa was significantly inhibited. The aboveground biomass was positively related to soil enzyme activities. There were close relationships between the activities of invertase, urease and catalase and the growth situation of Carex lasiocarpa.     

铜对三叶草-土壤酶系统的影响

通过盆栽实验研究了重金属Cu污染对植物(三叶草)-土壤酶(脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶)系统的影响.结果表明,随着Cu浓度增加,脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性均逐渐减小,与Cu浓度有高度相关性,蔗糖酶>多酚氧化酶>脲酶>过氧化氢酶.在处理浓度不变情况下,酶活性随时间而变化,且呈现低Cu浓度(<00 mg·kg^-1)时4种酶活性均有所上升,而Cu浓度增高(00～3 000 mg·kg^-1)时各酶活性逐渐下降的趋势.统计分析表明,在每一梯度浓度上,4种酶在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组内均存在显著差异性(P<0.01),与植物受重金属Cu污染时的生长情况一致.随着Cu浓度增加,土壤pH值逐渐下降,而电导率上升;同一Cu浓度下的pH值和电导率均随时间呈缓慢上升趋势,统计分析显示,二者在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组内均存在显著差异性(P<0.01).土壤pH值和电导率与4种土壤酶活性有高度相关性,多酚氧化酶>蔗糖酶>过氧化氢酶>脲酶.这4种酶同时可作为检测土壤环境质量的指标.     

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。