冻融作用对小兴安岭典型湿地土壤活性有机碳的影响

以小兴安岭天然兴安落叶松沼泽湿地以及2003年、1992年、1985年开始进行排水的兴安落叶松人工林湿地为对象,研究冻融作用对不同类型湿地土壤活性有机碳的影响。结果表明:4种湿地土壤有机碳(SOC)含量差异显著(P0.05),但随着冻融次数的增加,土壤SOC含量基本不变。经历1,2,4,9次冻融循环后,-5—5℃冻融处理下,其含量比冻融前仅分别变化1.64%,9.68%,2.32%,2.17%,-25—5℃冻融处理下,分别变化2.55%,6.45%,3.00%,2.36%,表明短期的冻融交替对土壤SOC总量变化的影响不大。冻融前后,4种湿地土壤轻组有机碳(LFOC)占SOC的比重变化不明显(P0.05),但随着冻融次数的增加,土壤LFOC含量先减少后增加,且9次冻融后略高于对照。1次冻融后,土壤DOC含量达到最大值,-5—5℃冻融处理下,分别为323.45,278.21,235.68,180.53 mg/kg,-25—5℃冻融处理下,分别为314.75,256.93,238.25,204.44 mg/kg。此外,土壤微生物量碳(MBC)占SOC比重在冻融前后变化也不明显(P0.05),但总体上排水造林时间越长,土壤MBC占SOC比重变化越明显。     

冻融作用对三江平原湿地土壤活性有机碳及酶活性的影响

为了研究冻融作用对不同类型土壤活性有机碳组分及酶活性的影响,选取三江平原未受干扰小叶章湿地（UDAW）,干扰小叶章湿地（DDAW）和水稻田（RP）土壤（0-10 cm,10-20 cm和20-30 cm）进行室内冻融模拟实验。实验设置（-10-10℃）和（-5-5℃）两个冻融幅度。将经过3次、6次、10次和15次冻融循环处理后的土壤活性有机碳和酶活性分别与未经过冻融处理的FTC（0）对比。结果表明：冻融循环增加了3种湿地土壤可溶性有机碳（Dissolved Organic Carbon,DOC）浓度。随着活动层深度的增加,同一类型土壤DOC增量降低,不同类型土壤DOC增量为UDAW最高,其次是DDAW,RP增量最低。与此相反,冻融循环均降低了土壤微生物量碳（Microbial Biomass Carbon,MBC）浓度和纤维素酶、蔗糖酶和淀粉酶的活性。随着土壤深度的增加,冻融循环对MBC和3种酶活性的影响逐渐减弱,不同类型间MBC浓度和3种酶活性降低幅度为UDAW高于DDAW,RP降低幅度最小。冻融幅度对DOC浓度的影响为-5-5℃大于-10-10℃,而对MBC浓度和3种酶活性的影响则是-10-10℃大于-5-5℃。冻融次数显著影响土壤活性有机碳组分（DOC与MBC）及3种酶活性（P < 0.05）。随着冻融次数的增加,DOC浓度先升高后降低,MBC浓度和3种酶活性则先降低后升高。此外,UDAW和DDAW土壤活性有机碳组分和土壤酶活性显著正相关（P < 0.01）,暗示DOC浓度的增加,MBC起着重要作用。而在RP土壤中,二者的相关性降低,或许与人类的强烈干扰有关。     

冻融作用对土壤温室气体产生与排放的影响

土壤冻融交替是中、高纬度和高海拔地区常见的自然现象,土壤在冻融期间会经历一系列物理、化学和生物变化过程。有研究表明,冻融区土壤是温室气体的重要排放源,冻融期土壤温室气体的排放量在全年总排放量中占有重要的份额,尤其是N2O。随着全球气候变暖,部分地区的土壤环境将经受更广泛和频繁的冻融交替作用,这会导致土壤温室气体排放量增加,从而又进一步促进了气候变暖。本文重点概述了冻融作用对土壤温室气体产生与排放的影响及其主要影响机制,并简要提出了目前土壤冻融研究中的一些不足以及今后值得关注和深入研究的科学问题。     

冻融作用对金川泥炭沼泽土壤酶活性的影响

为研究冻融作用对泥炭沼泽土壤酶活性的影响,选取金川草本泥炭沼泽为研究对象,采集表层(0-15 cm)和深层(15-30 cm)土壤样品,进行室内冻融模拟实验。实验设置(-5-5℃)和(-10-10℃)两个冻融幅度,分析经0、1、3、5、7、15次冻融循环处理后土壤3种水解酶活性(β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)、β-1,4-N-乙酰葡糖胺糖苷酶(NAG)和酸性磷酸酶(AP))和2种氧化酶(过氧化物酶(PER)和多酚氧化酶(PPO))的变化特征,并结合土壤有机碳、氮组分,探讨泥炭沼泽土壤酶活性与土壤活性有机碳、氮组分间的相关关系。结果表明,冻融频次与冻融幅度均显著影响了土壤有机碳、氮组分及土壤酶活性。-10-10℃冻融作用下,土壤可溶性有机碳(DOC)与可溶性有机氮(DON)含量呈现先增加后降低的变化趋势。-5-5℃的冻融作用下土壤DOC与DON释放相对-10-10℃冻融作用更为缓慢,在冻融结束后呈现增加趋势。冻融循环增加了土壤微生物碳(MBC)含量,而降低了土壤微生物氮(MBN)含量。冻融幅度对土壤MBC和MBN的影响表现为-5-5℃ ＜ -10-10℃。随着土层的增加,土壤MBC、MBN和DOC含量的幅度变化表现为0-15 cm ＜ 15-30 cm,而土壤DON含量幅度变化表现为0-15 cm ＞ 15-30 cm。冻融循环降低了土壤水解酶活性和氧化酶活性。冻融幅度对土壤水解酶活性的影响表现为-5-5℃ > -10-10℃,对土壤氧化酶活性的影响表现为-5-5℃ < -10-10℃。随着土层深度的增加,土壤水解酶活性变化的幅度表现为0-15 cm ＜ 15-30 cm,土壤氧化酶活性变化的幅度表现为0-15 cm ＞ 15-30 cm。土壤酶活性与土壤MBC和MBN含量呈正相关,而与土壤DOC含量呈显著负相关(P ＜ 0.05)。研究结果表明冻融作用初期促使部分微生物死亡,其死亡残体释放的可利用养分,促进了适应冻融作用的微生物生长,但在培养后期随着土壤养分的消耗,土壤微生物量呈现下降趋势,进而最终降低了土壤酶活性。     

冻融作用对冻土区微生物生理和生态的影响

不同时空尺度的冻融过程导致冻土温度变化及水的相变和迁移,改变着微生物生境的物理和化学性质。冻融过程可改变细胞内外渗透压平衡,且冰晶生长过程能损伤细胞膜和细胞器。限于营养、氧气等其它极端不利条件,不少细胞逐渐转入休眠状态以度过难关;微生物DNA、蛋白质的合成和能量代谢仅用于维持细胞生存。冻融作用通过改变细胞代谢模式而影响微生物参与的寒区碳氮元素的生物地球化学循环。多年冻土层保存了不同地质时期微生物种群的多样性,作为物理和生物地球化学屏障,可有效削弱地表过程和地壳本底辐射对微生物的影响。在长期的适应过程中,微生物发展了相应的耐受机制,从结构和功能方面,细胞和分子水平上应对冻土环境和冻融过程。这可为寻找地外寒冷星球上可能的生命形式提供一些线索。     

南水北调工程对湖泊湿地土壤呼吸速率及碳排放的影响研究

【摘要】湿地是地球三大生态系统之一, 其碳汇功能对应对全球气候变化具有举足轻重的作用。为了阐明湖泊湿地土地利用变化条件下不同植物群落土壤呼吸速率变化及其与相关环境因子的关系, 运用LI-8100A开路式土壤碳通量测量系统, 测定了东平湖湿地典型植物群落(香蒲、芦苇、杨树林)以及应季作物的春季、夏季土壤呼吸速率, 并对大气温度、大气相对湿度、光照强度、土壤温度以及土壤水分等环境因子进行了监测。结果表明:东平湖湿地不同植物群落春夏土壤呼吸速率有明显不同, 夏季呼吸速率高于春季; 不同群落之间土壤呼吸速率也有较大差异, 应季作物土壤呼吸速率均值最大, 其次是香蒲群落和芦苇群落, 杨树林群落最小。从整体看, 南水北调东线工程的实施, 扩大了芦苇、香蒲群落和杨树林群落的面积, 减少了农作物的面积, 对减少碳排放起到了积极作用。为增强湖泊湿地的碳汇功能, 减少温室气体的排放, 应进一步增加湿地植物中木本植物的面积, 减少农作物种植面积; 不同土层温度对不同群落土壤呼吸速率的影响不同, 香蒲群落土壤呼吸速率与0-5 cm土层温度呈正相关, 芦苇群落土壤呼吸速率与0-5 cm, 5-10 cm土层温度呈正相关, 杨树林群落土壤呼吸速率与0-5 cm, 20-25 cm土层温度呈正相关关系。     

冻融作用对大兴安岭多年冻土区土壤节肢动物的影响

利用室内模拟冻融试验,以5 ℃未冻融为对照,研究冻融强度(-5～5 ℃、-10～5 ℃)和冻融频次(1、5、10、15次)对我国大兴安岭多年冻土区土壤节肢动物群落结构的影响。结果表明: 试验共分离到土壤节肢动物4198只,隶属于4纲9目24 科 33属;强冻融(-10～5 ℃)显著降低了土壤节肢动物的个体数和类群数,而轻冻融(-5～5 ℃)尤其是短期(1次冻融循环)处理则使某些类群的个体数增加;在轻冻融处理中类群数、Margalef指数和Shannon指数随着冻融频次的增加显著降低,但在强冻融处理中并未表现出规律性变化;越冬虫态是土壤节肢动物抵御低温胁迫的生存策略之一,同时蜱螨亚纲具有较好的耐寒性。土壤节肢动物对冻融作用的差异性响应、物种间的协同作用以及土壤环境均是影响其群落组成的主要因素。本研究将为我国中高纬多年冻土区土壤节肢动物多样性研究和保护提供数据支持和理论依据。     

冻融作用下土壤物理和微生物性状变化与氧化亚氮排放的关系

在中、高纬度及高海拔地区,土壤冻融交替现象普遍存在.冻融作用影响土壤的物理和微生物性状,影响土壤的氮素转化过程和强度,导致土壤温室气体氧化亚氮排放增多,使冻融区土壤成为氧化亚氮的重要排放源.冻融作用改变了土壤水分特征和土壤团聚体的稳定性;冻融作用使土壤微生物量、微生物的组成和结构发生改变,导致微生物标识物氨基糖种类和数量改变.本文概述了上述变化与氧化亚氮排放的关系,简要提出了冻融作用下土壤氧化亚氮产生、排放的理论问题及其研究去向.     

长期模拟升温对崇明东滩湿地土壤微生物生物量的影响

以崇明东滩芦苇湿地为对象,采用开顶室生长箱(Open top chambers OTCs)原位模拟大气升温试验,研究了连续升温8a对崇明东滩湿地0—40cm土层土壤微生物生物量碳氮含量的影响。结果表明:连续升温显著提高了崇明东滩湿地土壤微生物生物量碳氮含量,从土壤表层到深层(0—10,10—20,20—30,30—40cm),微生物生物量碳分别增加了39.32%、70.79%、65.20%、74.09%,微生物生物量氮分别增加了66.46%、178.27%、47.24%、64.11%。但升温对土壤微生物生物量的影响因不同土层和不同季节并未表现出统一的规律,长期模拟升温显著提高4月0—20cm土层和7月0—40cm土层微生物生物量碳氮含量,对10月0—40cm土层微生物生物量碳含量没有影响,但是显著提高了10月0—40cm土层微生物生物量氮含量,同时,微生物生物量碳氮比在7月也显著提高。相关分析表明:无论在升温条件还是在对照条件下,土壤温度、含水量、总氮与土壤微生物生物量碳氮及微生物生物量碳氮比均无相关关系,升温条件下,有机碳与微生物生物量碳氮含量以及微生物生物量碳氮比呈显著正相关,但是在对照条件下有机碳与微生物生物量碳氮含量以及微生物生物量碳氮比呈显著负相关。因此,土壤有机碳是影响土壤微生物生物量碳氮含量对长期模拟升温响应的重要生态因子。     

高寒湿地冻融退化下微生物群落特征变化

全球变暖大背景下,大量冻土将面临进一步退化,而冻融过程遍布整个青藏高原,土壤微生物对环境变化更有着高度的敏感性。以青海湖河源湿地湿地冻融退化下的土壤微生物为研究对象,基于16s rRNA及18s rDNA测序探究冻融退化对土壤微生物群落结构及多样性的影响。结果显示:青海湖高寒湿地有效序列注释得到1583个细菌操作分类单元以及80个真菌操作分类单元。冻融退化并未改变土壤微生物的优势菌群:细菌群落中的优势菌群均为变形菌门(Proteobacteria)及酸杆菌门(Acidobacteria),已知的真菌菌群中相对丰度最高的均为子囊菌门(Ascomycota)。冻融退化使0—10cm、10—20cm的细菌群落结构趋于相似,真菌群落中德福里斯孢属(Devriesia)、担孢酵母属(Erythrobasidium)的相对丰度显著减少。冻融退化显著影响土壤微生物的α多样性,降低了细菌群落的ACE指数、Chao1指数、Simpson指数以及真菌群落的ACE指数、Chao1指数、Shannon指数,细菌群落的Shannon指数及真菌群落的Simpson指数有所增加。本研究表明,冻融退化对土壤微生物的群...     

模拟增温对青海湖河源湿地土壤微生物群落特征的影响

湿地生态系统在生物多样性保护等方面有着重要的功能及地位,不同的湿地生态系统在功能上存在差异,土壤微生物在湿地生态系统中发挥着重要作用,但目前对河源湿地的土壤微生物群落开展的研究较少。全球变暖大背景下,为探究温度升高对河源湿地土壤微生物的影响,利用高通量测序方法来深入了解模拟增温后土壤细菌及真菌的群落结构及多样性的变化。青海湖河源湿地细菌的优势菌群为变形菌门、酸杆菌门、放线菌门及厚壁菌门,真菌的优势菌群为子囊菌门、担子菌门。细菌群落对比真菌群落而言对土壤增温的响应更为明显,细菌菌群的相对丰度呈增加趋势,真菌群落仅Hypocreales目相对丰度显著增加;土壤细菌及真菌群落的丰富度均降低,而群落多样性增加。增温影响了土壤细菌及真菌的群落结构及多样性,且细菌群落对土壤增温更为敏感。     

冻融作用对土壤理化性质及风水蚀影响研究进展

冻融侵蚀在我国分布范围广,是主要土壤侵蚀类型之一,而冻融作用与其他营力复合进行侵蚀的分布范围比单纯的冻融侵蚀更广,所造成的危害也更大.本文基于国内外已有研究成果,总结评述了冻融作用对土壤理化性质及风蚀和水蚀影响的相关研究进展.冻融条件下,土壤水分发生运移,结构被破坏,土壤孔隙度、容重、抗剪强度、团聚体稳定性和有机质等理化性质均发生变化,其变化趋势和幅度与土壤质地、冻融程度有关.冻融作用通过改变土壤理化性质,增加土壤可蚀性,从而影响土壤风蚀和水蚀发生及过程,导致侵蚀强度增大.目前,冻融研究以室内模拟为主,与野外实际冻融过程差异较大,且由于试验条件不同,得到的结论无法统一,甚至相反.因此,通过室内模拟与野外实测相结合,加强冻融条件下土壤侵蚀机理研究是下一步的重点,这对季节性冻融区解冻期侵蚀预报和防治具有重要意义.     

海岸盐沼湿地土壤硫循环中的微生物及其作用

硫及硫化合物的动态循环是海岸盐沼湿地的重要组成部分,硫酸盐还原菌(SRB)和硫氧化菌(SOB)是推动硫循环的重要微生物。硫酸盐还原菌把硫酸盐还原为硫化物,同时消耗土壤中的有机物质;硫氧化菌把还原性硫化合物氧化为硫酸盐,缓解土壤中硫化物的积累,它们共同维持硫循环的动态平衡。本文综述了海岸盐沼湿地土壤中硫的存在形式、硫的地球化学循环以及在硫循环过程中扮演重要角色的硫酸盐还原菌和硫氧化菌的生物多样性、活性测定方法及其生态学意义等的最新研究进展,并提出了存在的问题及研究展望。     

湿地碳排放及其影响因素

湿地生态系统在全球碳循环中起着重要作用.湿地独特的土壤、水文和植被条件,使得其在低氧环境下能不断累积碳,并同时释放大量温室气体——CH4和CO2,因此湿地的碳排放近年来成为全球气候变化研究关注的重点问题.湿地的土壤状况、水文条件及植被类型的不同导致湿地CH4和CO2的排放具有极强的时空变异性.土壤温度与CH4和CO2排放呈正相关关系;水位条件对湿地温室气体的排放有一定影响,在一定范围内,土壤的厌氧环境导致CH4排放量增大,CO2排放量减小;植被影响到温室气体产生、氧化和排放各个方面,因物种而异.     

冻融期去根处理对小兴安岭6种林型土壤微生物量的影响

春季冻融期,在小兴安岭的阔叶红松(Pinus koraiensis)林、谷地云冷杉(Picea koraiensis-Abies nephrolepis)林、阔叶红松择伐林、白桦(Betula platyphylla)次生林、红松人工林、兴安落叶松(Larix gmelinii)人工林的去根处理样地和对照样地进行野外取土实验,分析了根去除对上述林型土壤微生物量的影响以及与土壤环境因子的关系。结果表明:冻融循环期间对照样地和去根处理样地的林型、土壤层次、取样时间均显著地影响土壤微生物量碳(MBC)(P0.05),对照样地中各林型的土壤微生物量氮(MBN)差异显著,而去根处理样地中各林型的MBN没有显著差异(P0.05);冻融循环期间去根处理显著地减少了大部分林型及土层(谷地云冷杉林0—10 cm及择伐林外)的MBC,而去根处理对大部分林型及土层(阔叶红松林0—10 cm,谷地云冷杉林和择伐林的10—20 cm除外)的MBN没有显著影响。说明在小兴安岭春季冻融期根系对土壤微生物量的影响不可忽视。     

滨海湿地生态系统土壤微生物及其影响因素研究综述

土壤微生物是滨海湿地生态系统中不可或缺的关键组分,在土壤发育、物质循环和污染物净化等诸多土壤生态过程中发挥着重要作用,对滨海湿地生态系统的维持与健康具有重大影响。系统梳理了滨海湿地土壤微生物群落结构特征和多样性,综述了土壤理化性质、植被状况、水文因素、生物入侵、全球变化、湿地开垦、石油污染等因素对滨海湿地土壤微生物的影响。在此基础上,对今后的研究重点提出了4个方面的展望:(1)加强全球变化多因子交互作用下滨海湿地土壤微生物的响应机制;(2)强化滨海湿地土壤微生物与环境因子的互作机理;(3)深化滨海湿地水动力条件对土壤微生物的影响机制;(4)开展土壤微生物与滨海湿地生态系统物质循环综合研究。研究以期为滨海湿地生态系统的保护和修复提供参考。     

促淤等人为扰动对长江口滩涂湿地土壤微生物呼吸的影响

为阐明促淤和堤内农业生产对长江口滩涂湿地土壤微生物呼吸(SMR)的影响,在崇明东滩和九段沙湿地设置3个典型区域,研究了人为扰动和自然状况下湿地SMR的差异性,并通过分析不同类型湿地土壤的微生物活性和环境因子阐明了导致SMR差异的主要原因。结果显示,促淤区现有湿地SMR强度((0.41±0.22)mgCO·2g-·124h-1)高于自然状态区((0.07±0.02)mgCO·2g-·124h-1),且差异达到了极显著水平(P0.01);堤内不同农业生产模式导致的施肥强度差异对堤外湿地SMR也有一定影响。通径分析表明,促淤等人为扰动状态下湿地土壤微生物活性增强是导致其SMR较高的主要原因,其中土壤原核微生物多样性指数及蔗糖酶活性与SMR强度的关联性尤为显著。而促淤与堤内化肥施用所引起的已有滩涂湿地土壤环境条件的改变,特别是土壤含水量下降和无机氮含量增高是导致其微生物活性发生改变的重要原因。总体而言,促淤和堤内高强度施肥的农业生产模式一定程度上会增强堤外现有滩涂湿地的SMR,从而弱化其碳汇功能。     

油田外排水对干旱戈壁区人工湿地土壤微生物生物量的影响

为研究油田外排水对干旱戈壁区人工湿地土壤微生物生物量的影响,选择干旱戈壁区某油田外排水形成的湿地内坝内、内外坝间、外坝边缘土壤,及不受排水影响的对照土壤,采用磷脂脂肪酸(PLFA)方法,分析外排水对土壤细菌、真菌、放线菌生物量的影响。结果表明:湿地内坝内、内外坝间、外坝边缘土壤与对照土壤的pH和容重均无显著差异,内外坝间的土壤含水量、电导率、溶解性全盐和全碳含量最高,显著高于内坝内土壤;除含水量外,对照土壤的主要物理性质和养分特征与湿地内坝内、内外坝间、外坝边缘的土壤无显著差异。土壤总微生物量、细菌和真菌生物量从湿地内坝内至外坝边缘逐渐增加。土壤总微生物量、细菌、真菌、放线菌与全氮含量均呈显著正相关,丛枝菌根真菌与全碳呈显著正相关,真菌、丛枝菌根真菌与总石油烃呈显著正相关。研究结果表明,油田外排水增加了湿地外坝边缘的土壤微生物量。     

冻融对土壤氮素损失及有效性的影响

土壤冻融交替是寒冷生态系统土壤氮素循环的重要驱动力。已有研究表明冻融交替作用能够促进氮素周转,从而缓解因土壤有效氮素缺乏而引起的植物生长限制。即便如此,冻融环境下土壤有效氮素供应量远高于其利用量,过剩的氮素会通过气态(N2O-N)排放、淋溶和径流等途径损失。论述了季节冻融环境和模拟冻融条件下土壤氮素损失状况;同时分析了影响冻融土壤N2O生产的相关因素、产生途径及冻融期N2O大量排放的机制;针对冻融交替过程中土壤氮素有效性问题,探讨了氮矿化、可溶性有机氮(DON)和微生物量氮(MBN)与氮素损失的关系。评述了土壤冻融研究中存在的不足,认为模型研究、土壤微生物功能、氮素转化中间产物、土壤-植物界面过程是未来值得关注和深入探讨的研究方向。     

有机质对城市湿地微生物丰度的影响

城市湿地不仅面临着外源有机质负荷不断增加的问题,而且湿地表层土壤的有机质在城市建设过程中会被破坏。通过外加樟树树叶浸出液,利用实时荧光定量PCR技术,模拟研究了外源有机质增加对湿地土壤表层微生物丰度影响。结果表明,土壤结构的改变显著影响细菌、古菌及氮循环各环节功能基因的丰度。土壤有机质含量下降,细菌及氮循环相关功能基因的丰度都显著降低(P0.05)。同时提高上覆水中的外源氮和DOM含量会显著促进湿地微生物以及氮功能基因丰度的增加。外加DOM会显著影响NO2--N向N2O、NO的转化过程的两个基因。