不同放牧对滇西北高原泥炭沼泽土壤氨氧化微生物群落的影响

氨氧化由氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)共同执行,是土壤硝化过程的第一步和限速步骤。放牧过程中,动物啃食、排泄和践踏等行为将影响土壤氨氧化微生物群落,但目前关于不同类型放牧对湿地氨氧化微生物群落结构及其多样性的影响尚不清楚。利用Illumina Mise高通量测序技术,对比研究牦牛放牧和藏香猪放养两种放牧类型对泥炭沼泽土壤氨氧化微生物群落结构及其多样性的影响。结果表明,牦牛放牧显著增加土壤容重,显著降低土壤pH、TN、TOC、NH~+_4-N和NO~-_3-N含量;藏香猪放养显著增加土壤NO~-_3-N含量和硝化潜势(PNR)。牦牛放牧显著降低土壤AOA的丰富度和AOB的α多样性,藏香猪放养降低土壤AOA的α多样性和AOB的丰富度。放牧显著降低泉古菌门(Crenarchaeota)的相对丰度。AOA的α多样性与土壤NO~-_3-N含量和PNR呈显著负相关。AOB的α多样性与pH、TOC、TN和NH~+_4-N含量呈显著正相关。放牧影响下土壤pH、TN和NO~-_3-N含量的变化是影响AOA群落结构的主要因素。藏香猪放养对AOA和AOB群落的影响更显著,由放牧引起的土壤环境条件的变化是导致氨氧化微生物群落发生改变的重要因素。     

放牧对滇西北高原纳帕海沼泽化草甸湿地土壤氮转化的影响

选择位于滇西北高原纳帕海国际重要湿地内的典型沼泽化草甸湿地为研究对象,采用原位土柱室内控制实验法研究了放牧干扰(猪翻拱扰动和牲畜践踏)对沼泽化草甸湿地土壤氮转化的影响。研究结果表明,放牧活动显著提高了沼泽化草甸湿地表层土壤的容重和pH值,降低了土壤含水率、TOC、TN和NH_4~+-N含量,而对NO_3~--N含量影响不显著。放牧干扰下沼泽化草甸湿地土壤的矿化速率和硝化速率均表现为猪翻拱扰动样地(ZG)牲畜践踏样地(JT)对照样地(CK);表现为ZGJTCK。放牧干扰促进了沼泽化草甸湿地土壤的矿化和硝化作用,猪的翻拱活动比牲畜践踏活动对土壤氮矿化和硝化作用的促进作用更显著。放牧干扰下沼泽化草甸湿地土壤的反硝化速率表现为ZGCKJT,猪的翻拱活动促进了土壤N_2O气体的排放,而牲畜践踏活动抑制了土壤N_2O气体的排放。相关性分析表明,受放牧干扰的沼泽化草甸湿地土壤的矿化和硝化速率均与土壤容重、pH呈显著正相关,与土壤含水率、NH_4~+-N、TOC、TN含量呈显著负相关;反硝化速率与TOC含量呈显著负相关。     

围栏禁牧对纳帕海湿地土壤生态化学计量特征的影响

开展围栏禁牧对湿地土壤生态化学计量特征影响的研究,为理解围栏禁牧对退化湿地生态系统恢复的影响提供理论基础。本研究选取纳帕海湿地未禁牧、禁牧3年、8年和10年的沼泽化草甸和草甸为对象,比较不同围栏禁牧年限对土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其生态化学计量的影响。结果表明：围栏禁牧提高了沼泽化草甸和草甸土壤总有机碳(TOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、硝态氮(NO₃^--N)、铵态氮(NH₄⁺-N)、微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量磷(MBP),提高了C/N、C/P、N/P和MBN/MBP。沼泽化草甸和草甸土壤C/N、C/P、N/P均与TOC、TN、含水率、NO₃^--N、NH₄⁺-N、MBN呈显著正相关(P<0.01),与土壤容重显著负相关。沼泽化草甸土壤MBC/MBN、MBC/MBP与TOC、NH₄⁺-N、MBN和含水率显著负相关...     

植物在湿地养分循环中的作用

植物是湿地生态系统的重要组成部分之一,在养分循环过程中起着重要的作用。植物通过自身的生长代谢吸收湿地中的营养元素,但植物对营养物质的吸收能力随植物种类、群落组成及季节不同而存在差异;不同植物以及植物的不同器官对营养元素的累积特征存在显著差异,并随生长节律表现出明显的季节动态;植物本身的化学组成和特征制约着枯落物的分解和矿化过程,从而影响植物的养分归还。本文从植物对湿地营养元素吸收、累积以及养分归还方面总结了植物在湿地养分循环中的作用,指出目前研究中存在的不足,并对今后的研究提出一些建议。     

围栏禁牧对滇西北高寒湿地土壤活性有机碳的影响

过度放牧导致滇西北高寒湿地碳汇功能逐渐丧失,围栏禁牧作为一种有效的湿地恢复方式,其对滇西北高寒湿地土壤碳库的影响尚缺乏研究。为探明围栏禁牧对滇西北高寒湿地土壤活性有机碳的影响,以纳帕海湿地不同禁牧年限(未禁牧、禁牧3年、禁牧8年、禁牧10年)的草甸和沼泽化草甸作为研究对象,对比分析不同禁牧年限草甸和沼泽化草甸土壤总有机碳(TOC)、颗粒有机碳(POC)、溶解性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(EOC)和微生物生物量碳(MBC)含量特征。研究结果表明,随着禁牧年限的增加(<10 a),草甸和沼泽化草甸土壤TOC、DOC、EOC、MBC含量显著增加(P<0.05);随着土壤深度的增加,草甸和沼泽化草甸土壤TOC、EOC和MBC含量逐渐下降,而POC和DOC含量逐渐增加。土壤理化性质显著影响土壤活性有机碳各组分含量,其中总氮(TN)是影响草甸和沼泽化草甸土壤活性有机碳各组分含量的主导因素。围栏禁牧有利于滇西北高寒湿地土壤质量和固碳能力的恢复,且随着禁牧年限的增加,恢复效果越明显。相同恢复年限,纳帕海沼泽化草甸土壤恢复效果比草甸土壤显著。研究可以为放牧湿地恢复研究提供理论基础。     

滇西北高原纳帕海湿地土壤氮矿化特征

采用树脂芯原位培育法,研究了纳帕海沼泽、沼泽化草甸和草甸土壤氮的矿化特征。结果表明,铵态氮（NH₄⁺-N）为沼泽、沼泽化草甸土壤中无机氮的主要存在形式,分别占无机氮含量的96.76%和75.24%,而硝态氮（NO₃^--N）为草甸土壤中无机氮的主要存在形式,占无机氮含量的58.77%。植物生长期内,纳帕海湿地土壤的净氮矿化速率表现为沼泽化草甸 > 草甸 > 沼泽,表明干湿交替的土壤环境更利于土壤氮矿化作用的进行,土壤中氮素有效性和维持植物可利用氮素的能力更强。整个生长季,沼泽和草甸土壤氮矿化为硝化作用,而沼泽化草甸土壤氮矿化为氨化作用。土壤硝态氮含量、有机质含量、碳氮比和含水量均对纳帕海沼泽、沼泽化草甸和草甸土壤的氮矿化产生显著影响。     

增温和牦牛排泄物输入对沼泽土壤酶活性的影响

选取滇西北高原纳帕海沼泽土壤为研究对象,采用室内模拟实验,研究增温(13℃、19℃、25℃)和牦牛排泄物(粪便、尿液)输入对沼泽土壤理化性质和酶活性的影响。结果表明:(1)增温会显著降低土壤pH(P0.05),19℃时显著降低无机氮含量(P0.05),对其他土壤理化性质无显著影响(P0.05);增温对不同排泄物处理下的土壤酶活性影响存在差异。(2)排泄物输入显著影响沼泽土壤理化性质。牦牛粪便输入显著提高土壤含水率、pH、总有机碳(Total organic carbon,TOC)和有效磷含量(P0.05),显著降低土壤硝态氮含量(P0.05);牦牛尿液显著提高土壤含水率和土壤无机态氮含量(P0.05)。牦牛粪便输入显著提高蔗糖酶、脲酶和过氧化氢酶活性(P0.05);牦牛尿液显著提高脲酶活性(P0.05)。(3)增温和排泄物输入交互作用对TOC(P0.05)、pH和无机态氮(P0.01)影响显著,对蔗糖酶(P0.05)、脲酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶活性(P0.01)均影响显著。本研究阐明了增温、牦牛排泄物输入及二者交互作用对沼泽土壤理化性质和酶活性的影响,为气候变暖背景下湿地放牧干扰研究提供理论基础。     

若尔盖高寒草本沼泽木里薹草叶片碳氮磷化学计量特征对水位下降的响应

2020年6—9月,以若尔盖高原纳勒乔沼泽水位下降模拟控制实验平台为依托,在若尔盖县纳勒乔沼泽原位切割1 m×1 m原状土块,原位抬升20 cm,原位模拟水位下降20 cm,研究湿地植物木里薹草碳氮磷化学计量特征对水位下降的响应。结果表明: 在整个生长季,木里薹草叶片C含量没有显著变化,N、P含量随着生长季的推移逐渐下降。水位下降后,叶片C含量在生长季的变化并不一致,在生长初期、中期水位下降导致C含量增加,生长旺期无显著变化;叶片N含量对水位下降的响应为显著升高,叶片P含量则显著降低。叶片C∶N、C∶P、N∶P在整个生长季内均表现为随季节变化而上升,木里薹草的相对生长速率与叶片C∶N呈显著正相关,与C∶P和N∶P呈显著负相关。水位下降后,叶片C∶N显著降低,C∶P和N∶P显著上升,导致木里薹草的相对生长速率显著降低。水位下降后,叶片P含量降低是木里薹草单叶质量和比叶重下降的主要调控因子。     

二氧化钛纳米颗粒对沼泽土壤反硝化和N2O排放的影响

近年来,二氧化钛纳米颗粒（TiO₂NPs）环境释放量不断增加,并通过多种途径进入湿地生态系统,不可避免地影响到湿地生态系统环境和功能。然而,关于TiO₂NPs对沼泽土壤反硝化作用和氧化亚氮（N₂O）排放的影响机及制尚不明确。选择典型沼泽土壤,通过室内培养实验研究土壤理化性质、反硝化酶活性、反硝化速率（DNR）和N₂O排放对不同剂量TiO₂NPs 0 mg/kg （CK）、10 mg/kg （A10）、100 mg/kg （A100）、1000 mg/kg （A1000）输入的响应,探讨TiO₂NPs输入对沼泽土壤反硝化作用和N₂O排放影响的内在机制。结果表明：不同剂量TiO₂NPs处理显著降低了土壤pH （P<0.05）,A10处理显著降低土壤总有机碳（TOC）含量（P<0.01）,A1000处理显著降低硝态氮（NO₃^--N）和亚硝态氮（NO₂^--N）含量（P<0.05）。TiO₂NPs处理抑制硝酸盐还原酶（NAR）活性,促进一氧化氮还原酶（NOR）和氧化亚氮还原酶（NOS）活性（P<0.01）,A1000处理先促进后抑制了亚硝酸盐还原酶（NIR）活性（P<0.05）。不同剂量TiO₂NPs处理抑制了土壤DNR,促进了N₂O排放,TiO₂NPs处理通过抑制NIR活性,降低土壤DNR,同时通过促进NOR活性,提高N₂O排放。综上,TiO₂NPs输入通过影响反硝化还原酶活性改变沼泽土壤反硝化过程,导致沼泽土壤N₂O排放增加,改变湿地氮的源、汇功能,影响全球气候变化。为TiO₂NPs输入的湿地环境风险评估研究提供理论基础。     

黄河口咸淡水交互作用对芦苇湿地土壤有机碳空间分异的影响

河口湿地具有显著的咸淡水交互特征和长期持续的固碳能力。本研究以黄河口咸淡水交互区芦苇湿地作为研究对象,在弱强度交互区、中等强度交互区、较高强度交互区和高强度交互区布设60个研究点位,分析咸淡水交互作用对土壤有机碳空间分异的影响。结果表明：黄河口咸淡水交互区芦苇湿地面积占比为17.8%,主要分布在弱强度交互区和中等强度交互区。咸淡水交互区芦苇湿地0～60 cm土层有机碳含量在1.09～3.65 g·kg^-1,有机碳密度在1.85～5.84 kg·m^-2,有机碳总储量为(17.32±3.64)×10⁴ t,有机碳含量与密度均随着咸淡水交互作用的增强而降低。咸淡水交互区分区间表层土壤有机碳含量差异显著,随着咸淡水交互强度的增大,表层土壤有机碳含量明显减低。有机碳密度与土壤有机碳、总氮、铵态氮及生物量呈显著正相关,而与盐离子、土壤容重、pH及电导率呈显著负相关。0～30 cm土层有机碳储量占0～60 cm土层有机碳储量的50.9%～64.2%,0～60 cm土层有机碳储量占0～400 cm土层有机碳总储量的19.1%～37.7%...