降雨量改变对黄河三角洲滨海湿地土壤呼吸的影响

全球变化背景下,降雨模式变化造成土壤水分波动是引起土壤呼吸动态变化的重要驱动力。但滨海湿地如何响应降雨模式变化,进而引起生态系统蓝碳功能改变的机制尚不清楚。依托黄河三角洲滨海湿地增减雨野外控制试验平台,采用土壤碳通量观测系统(LI—8100)对湿地土壤呼吸速率进行监测,探究了2017年黄河三角洲滨海湿地土壤呼吸及环境、生物因子对减雨60%、减雨40%、对照60%、对照40%、增雨40%、增雨60%等变化的响应及机制。结果表明:1)随着降雨量增加,湿地土壤温度逐渐降低;同时增雨和减雨处理均显著提高了湿地土壤湿度(P0.05)。(2)降雨量变化显著影响湿地植被物种组成、地上和地下生物量分配以及植被根冠比(P0.05)。增雨40%和增雨60%均显著提高了湿地植物种类和植被根冠比,但同时显著降低了湿地植被地上生物量。此外,增雨40%和减雨60%处理均显著提高了湿地植被地下生物量。(3)降雨量变化对2017年湿地季节土壤呼吸无显著影响,但在湿地非淹水期,增雨60%和增雨40%均显著提高了湿地土壤呼吸速率(P0.05)。(4)2017年湿地不同降雨处理的土壤呼吸与土壤湿度均呈二次曲线关系(P0.05),相关系数随降雨量增加而降低;同时在非淹水期不同降雨处理的土壤呼吸与土壤温度均指数相关(P0.05),土壤呼吸温度敏感性(Q_(10))随降雨量增加而增大。在淹水期不同降雨处理土壤呼吸与土壤温度无显著相关关系。(5)淹水期土壤呼吸速率与地表水位呈指数负相关(P0.001)。     

不同降水条件下两种荒漠植物的水分利用策略

自然降水是干旱、半干旱地区荒漠植物重要的水分来源。为了说明自然降水量的变化对干旱、半干旱地区荒漠植物水分利用策略的影响, 研究了两种常见荒漠植物油蒿(Artemisia ordosica)和白刺(Nitraria tangutorum)在3个不同自然降水地区(内蒙古的杭锦旗和磴口县及甘肃的民勤县)的水分来源、水分利用效率及植物的抗逆能力的变化。测定了不同地区的植物茎水、各潜在水源(降水、地下水和土壤水)的δD和δ¹⁸O值, 并利用IsoSource模型分析了这两种植物在不同地区对这些潜在水源的选择性利用情况; 同时测定了叶片的δ¹³C和游离脯氨酸浓度。结果表明: 在年降水量最高的杭锦旗, 这两种植物对浅层土壤水的利用比例最高, 其中油蒿主要利用0-50 cm土层中的水源; 在年降水量相对较低的磴口和民勤, 植物利用的主要水源为深层土壤水和地下水。随着年降水量的增加, 这两种植物的水分利用效率逐渐降低。白刺的脯氨酸浓度大于油蒿, 与水分利用效率无关, 但油蒿的水分利用效率和脯氨酸浓度成正比。研究表明, 荒漠植物能通过改变其水分利用策略和其他生理特性适应自然降水量的变化, 但不同植物种采用的策略可能有所不同。     

潮汐作用对黄河三角洲盐沼湿地甲烷排放的影响

盐沼湿地作为陆海交互作用的过渡带是CH₄重要的自然来源。潮汐活动通过影响CH₄的产生、氧化和传输驱动了湿地CH₄间歇性、周期性的排放。利用涡度相关和微气象监测技术,对黄河三角洲一个盐地碱蓬生态系统CH₄通量、环境因子和水文要素（潮汐）进行了长期连续监测分析了该生态系统生长季CH₄排放的季节动态及潮汐作用对CH₄排放的影响。结果表明：生长季该生态系统是CH₄的排放源,排放日均值为0.063 mg m^-2 h^-1,（范围为-0.36-0.57 mg m^-2 h^-1）。潮汐淹水阶段和落潮后湿润阶段表现为CH₄的显著源。此外我们发现,短期潮汐活动引起土壤干湿状况的变化促进了CH₄脉冲式的排放,因此未来气候变化下温度升高和降雨季节分配引起的土壤干湿变化将会对该区域CH₄排放甚至碳循环产生积极影响。     

降雨量和降雨时间共同调控黄河三角洲典型盐沼湿地土壤碳矿化

研究降雨格局(如降雨量和降雨时间)对滨海盐沼湿地土壤碳矿化的影响,对于深入理解土壤碳的稳定性和积累机制具有重要意义。本研究选取远离海岸且不受潮汐影响的黄河三角洲原生盐地碱蓬盐沼湿地为对象,通过野外原状土柱的控制试验,分析土壤碳矿化(CO₂和CH₄通量)在不同时期(干旱期和湿润期)对降雨事件的响应。结果表明: 降雨时间和降雨量对土壤CO₂通量的影响存在交互作用。在干旱期,大降雨事件显著降低了土壤CO₂通量;而湿润期的降雨事件对土壤CO₂通量没有显著影响,这可能与盐沼湿地的水盐运移有关。降雨量、降雨时间及其交互作用均对土壤CH₄通量没有显著影响。降雨时间和降雨量对CH₄/CO₂比率均没有显著影响,但是相关分析表明随着土壤含水量和盐分的升高,CH₄/CO₂比率呈升高趋势。随着降雨量的增加,土壤含水量和土壤盐分都显著增加,且两因素呈现显著的正相关关系。因此,未来该地区降雨体系改变将可能通过调控土壤水盐运移等条件对该滨海湿地土壤碳矿化和碳汇功能产生深远影响。     

黄河三角洲湿地非生长季土壤CO_2浓度及地表CO_2通量的动态变化

土壤碳通量是全年性的过程,非生长季土壤碳通量是陆地碳循环的重要组成部分。针对非生长季地上地下CO_2动态变化研究相对缺乏这一现象,对黄河三角洲湿地不同深度土壤CO_2浓度及温度动态变化进行了连续3个月的监测;为揭示该地区地表CO_2通量与地下CO_2浓度变化之间的关系,对地表CO_2通量、土壤CO_2浓度及温度进行了两次同步测定。结果表明:随着土层深度的增加,土壤CO_2浓度显著升高;相同深度下,秋季的土壤CO_2浓度明显高于冬季。地表CO_2通量和地表温度具有相似的日变化规律,二者呈极显著正相关关系,土壤呼吸温度敏感性系数(Q10)为3.49~3.74。地表CO_2通量与土壤CO_2浓度、土壤温度均存在极显著线性或指数关系,利用其经验模型对黄河三角洲湿地土壤秋冬季碳通量进行了估算,通过比较发现,所有模型拟合结果在季节变化上相近:最大值为0.44~0.57μmol·m~(-2)·s~(-1),最小值为-0.18~0.01μmol·m~(-2)·s~(-1),平均值为0.09~0.12μmol·m~(-2)·s~(-1)。本研究揭示了非生长季土壤碳的转化过程对滨海湿地碳循环的潜在影响。     

黄河三角洲典型滨海盐沼湿地土壤CO2和CH4排放对水盐变化的响应

滨海盐沼湿地是重要的“蓝碳”碳汇,研究水盐变化对土壤碳矿化(CO₂和CH₄排放)的影响,对理解滨海盐沼湿地的碳汇稳定机制具有重要意义。该研究选取黄河三角洲典型盐沼湿地土壤为研究对象,通过水盐梯度模拟实验,研究土壤碳矿化、理化性质、微生物生物量及群落结构对不同土壤水分和盐分含量的响应。主要结果:(1)水盐变化对土壤CO₂、CH₄排放量以及CH₄:CO₂的影响均不存在交互作用,CO₂排放量随土壤含水量增加呈先升后降的单峰型变化趋势,盐分含量升高则显著抑制CO₂排放;水分含量升高对CH₄排放具有显著促进作用,盐分升高则显著抑制CH₄排放。(2)水盐变化对土壤可溶性有机碳(DOC)含量具有弱交互作用,在低水分处理下,DOC随着土壤盐分的增加呈减少趋势,但在高水分处理下呈增加趋势;CO₂排放与DOC含量呈显著正相关关系,而CH₄排放与D...