人类活动干扰下内陆湿地脱氮效率及调控研究

内陆湿地通过反硝化和厌氧氨氧化过程在缓解流域面源氮负荷方面发挥着重要作用。为深入探究不同人类活动影响下湿地沉积物脱氮速率之间的差异,本研究采集嘉善县典型人类活动影响下的湖泊湿地表层柱状沉积物以及上覆水,利用^(15)N同位素示踪技术测定湿地沉积物反硝化以及厌氧氨氧化速率。结果表明:反硝化过程是嘉善县湖泊湿地脱氮的主要形式,对沉积物脱氮量的相对贡献率平均值为82.34%,厌氧氨氧化过程对脱氮的贡献率较小。反硝化和厌氧氨氧化速率在不同人类活动影响下差异显著,其中在居民住宅和农业种植区影响下的湿地沉积物反硝化速率最高,分别为(40.39±1.89)μmol/(Ng·h)和(35.26±2.99)μmol/(Ng·h),在水产养殖区影响下的湿地沉积物厌氧氨氧化速率为(5.67±0.57)μmol/(Ng·h),显著高于其他样点。水体的氨态氮、叶绿素a、硝态氮以及pH值是影响这些过程的主要环境因子。嘉善县湖泊湿地的脱氮速率受到人类活动的显著影响,未来在评估区域湿地生态系统服务功能时,应综合考虑不同人为活动干扰的影响。

杭州湾南岸滨海湿地生态服务功能价值评估

杭州湾湿地位于我国南北滨海湿地分界线上,具有多种重要的生态系统服务功能。通过野外调查和功能模拟实验,结合杭州湾湿地10年定位观测数据,使用市场价值法、碳税法、影子工程法、旅行费用法等生态系统服务功能评估方法,对杭州湾南岸滨海湿地生态系统服务功能进行了价值估算。结果表明,杭州湾南岸滨海湿地生态系统服务功能总价值约为1127.83×10~8元,主要的生态服务功能为气候调节功能、水质净化功能以及固碳功能。杭州湾湿地不同土地利用类型的生态服务功能价值由高到低依次为:浅海水域、淤泥质海滩、人工湿地、草本沼泽、潮间盐水沼泽、林地。研究结果有助于人们更加直观地认识杭州湾湿地生态系统服务功能的重要性,同时也为湿地生态系统的保护和管理以及合理的开发利用提供科学的依据。

杭州湾国家湿地公园湿地生态系统服务价值评估

杭州湾国家湿地公园属庵东沼泽区国家重要湿地,具有多种重要的湿地生态系统功能。通过野外调查和功能模拟实验,结合杭州湾湿地10 a定位观测数据,使用市场价值方法、碳税方法、影子工程方法、旅行费用方法等生态系统服务评估方法,对研究区的各项生态系统服务进行了价值估算。研究结果表明,杭州湾国家湿地公园湿地生态系统服务总价值约为419.5×106元,单位价值为65 786.58元/(hm^2·a),水质净化、物质资源、生物多样性保护、旅游休闲、涵养水源、保持土壤、气候调节、大气调节、固碳、文教科研的服务价值依次减小。其中,水质净化、物质资源、生物多样性保护服务是杭州湾国家湿地公园湿地生态系统的主导服务。研究结果有助于人们更加直观地认识湿地生态系统服务的重要性,同时也为湿地生态系统的保护和管理以及合理的开发利用提供科学的依据。

麋鹿野放对盐城滨海湿地土壤脱氮过程的影响

探究麋鹿(Elaphurus davidianus)放牧对滨海湿地土壤反硝化和厌氧氨氧化速率及其影响因子的影响,旨在阐明麋鹿野放调控滨海湿地氮素去除的作用机制。在江苏盐城麋鹿国家级自然保护区麋鹿活动区和不受麋鹿活动影响的对照区,采集表层土壤样品,测定土壤理化性质、反硝化速率和厌氧氨氧化速率并进行统计分析。结果表明:与对照区相比,麋鹿放牧区土壤有机碳、氨态氮(NH_(4)^(+))、硝态氮(NO_(3)^(-))、土壤容重和盐度显著提高,土壤pH值、土壤温度以及全氮(TN)含量显著降低。放牧区土壤反硝化速率显著高于对照区,是对照区的21.56倍;而厌氧氨氧化速率显著低于对照区。相关性分析表明,反硝化速率与有机碳(SOC)、全碳(TC)、NH_(4)^(+)以及土壤容重呈显著正相关,与温度和全氮呈显著负相关;而厌氧氨氧化速率主要受盐度的显著影响。麋鹿放牧通过改变滨海湿地土壤养分含量和环境条件,显著促进了反硝化过程而抑制了厌氧氨氧化过程,这为理解麋鹿种群恢复过程中滨海湿地氮循环过程的响应机制,以及麋鹿放归工程的科学管理提供了重要依据。

杭州湾鹭科鸟类集群栖息区表层土壤的磷饱和度和磷流失风险

为了评估杭州湾鹭科(Ardeidae)鸟类栖息地土壤中磷元素的流失风险,在杭州湾国家湿地公园中,选择鹭科鸟类集群栖息的水杉(Metasequoia glyptostroboides)林地、女贞(Ligustrum lucidum)林地和无鹭科鸟类栖息的水杉林地、女贞林地(对照林地)布设采样地,分别于2018年11月(鹭科鸟类迁出后)、2019年5月(集群栖息且繁殖期)、2020年1月(鹭科鸟类迁入前),采集0~10 cm深度和10~20 cm深度的土壤样品,测定了土壤样品的有机碳含量、全氮含量、全磷含量、水溶性磷含量、有效磷含量、pH和电导率;采用Mehlich-3浸提法和草酸铵提取法,估算土壤磷饱和度;以土壤的磷饱和度和有效磷含量作为土壤中磷的流失风险的评估指标,评估表层土壤中磷的流失风险水平。研究结果表明,在杭州湾鹭科鸟类集群栖息的水杉林地和女贞林地,0~10 cm深度土壤的有机碳含量、全氮含量、全磷含量、水溶性磷含量、电导率都显著大于10~20 cm深度土壤,而其0~10 cm深度土壤pH却小于10~20 cm深度土壤;有鹭科鸟类集群栖息的水杉林地0~20 cm深度土壤的全磷含量和水溶性磷含量都大于无鹭科鸟类集群栖息的水杉林地,有鹭科鸟类集群栖息的女贞林地0~20 cm深度土壤的水溶性磷含量大于无鹭科鸟类集群栖息的女贞林地;有鹭科鸟类集群栖息的水杉林地0~20 cm深度土壤的磷饱和度和有效磷含量都大于无鹭科鸟类集群栖息的水杉林地,有鹭科鸟类集群栖息的女贞林地0~10 cm深度土壤的磷饱和度和有效磷含量都大于无鹭科鸟类集群栖息的女贞林地;有鹭科鸟类集群栖息的水杉林地0~20 cm深度土壤的磷饱和度和有效磷含量都明显大于有鹭科鸟类集群栖息的女贞林地;采用草酸铵提取法得到的土壤磷饱和度和土壤的有效磷含量可以作为杭州湾鹭科鸟类集群栖息地土壤中磷的流失风险评估指标;有鹭科鸟类集群栖息的水杉林地0~20 cm深度土壤中磷的流失风险大于有鹭科鸟类集群栖息的女贞林地。

芦苇叶水提物的化感活性分析及潜在化感成分的筛选

采用不同溶剂对芦苇〔Phragmites australis(Cav.)Trin.ex Steud.〕叶片水提物进行萃取,并以小麦(Triticum aestivum Linn.)和萝卜(Raphanus sativus Linn.)种子为实验材料对不同萃取物的化感效应进行检测;采用薄层层析和柱层析对抑制作用最强的正丁醇萃取物进行进一步分离,并采用GC-MS法对生物活性较高的组分进行组成成分分析;在此基础上,选择相对含量高并具有代表性的潜在化感成分进行生物活性检测,以期筛选出芦苇叶中的潜在化感成分。结果显示:随质量浓度(20、100和500 mg·L-1)提高,芦苇叶水提物的石油醚、二氯甲烷、乙酸乙酯、正丁醇和水萃取物对小麦和萝卜种子萌发的抑制作用均逐渐增强,其中正丁醇萃取物的抑制作用最强。在正丁醇萃取物的11个组分中,Fr.5、Fr.6、Fr.7、Fr.9和Fr.10组分均能显著抑制萝卜或小麦幼苗的生长,经质量浓度500mg·L-1各组分处理液处理后萝卜或小麦幼苗的株高、根长及单株鲜质量均显著低于对照(P<0.05)。采用GC-MS法从Fr.5、Fr.6、Fr.7、Fr.9和Fr.10组分中分别鉴定出11、15、15、12和22种成分,分别占各组分总相对含量的83.02%、91.31%、87.36%、97.92%和94.34%,主要成分包括糖类、醇类、有机酸类、酮类、酰胺类和酯类。对14种潜在化感成分生物活性的检测结果显示这些成分对小麦幼苗生长有明显的抑制作用,其中,经质量浓度20mg·L-1油酸酰胺、棕榈酸甲酯、亚油酸、2-苯乙胺、2-甲基烯丙醇和4-羟基-3-甲氧基苦杏仁酸处理后,小麦幼苗的株高、根长及单株鲜质量显著低于对照。综合分析结果显示:芦苇叶水提物具有较强的化感活性,其潜在的化感成分为油酸酰胺、棕榈酸甲酯、亚油酸、2-苯乙胺、2-甲基烯丙醇和4-羟基-3-甲氧基苦杏仁酸。

人工湿地不同基质和粒径对污水净化效果的比较

为研究人工湿地基质类型和粒径对水质净化效率的影响,选择了1~2、2~4、4~8 mm的沸石,2~4、4~8、8~16mm的砾石和2~4、3~5、6~8 mm的无烟煤基质,在无植物人工实验柱中开展单一基质的水质净化实验.结果表明,相同类型不同粒径的基质对COD、TN、TP的去除效果不同.4~8 mm沸石和砾石、6~8 mm无烟煤对COD的去除率最高,分别为53.74%、60.76%、62.93%;人工实验柱中氮素的去除以反硝化作用为主,粒径对TN去除效果的影响表现为小粒径更优;砾石和无烟煤的TP去除率也表现为小粒径更高,但沸石的TP去除率随着粒径的增大而增大.基质类型对COD、TP、TN的去除效果也存在差异.无烟煤对COD、TP、TN均有较好的去除效果,平均去除率在60%以上;沸石对TN的去除效果最好,TP去除率不高;砾石对COD有较高的去除率,对TP的去除效果一般.