氮负荷增强对闽江口短叶茳芏湿地植物-土壤系统氮累积与分配的影响

选择闽江河口短叶茳芏(Cyperus malaccensis)湿地为研究对象,基于野外氮负荷增强模拟实验,探讨了不同氮负荷水平下(NNT对照处理,0 g N m^(-2)a^(-1);LNT低氮处理,12.5 g N m^(-2)a^(-1);MNT中氮处理,25.0 g N m^(-2)a^(-1);HNT高氮处理,75.0 g N m^(-2)a^(-1))湿地植物-土壤系统的氮累积与分配特征。结果表明,不同氮负荷处理下湿地土壤(TN)、NH+4-N和NO-3-N含量均发生了明显改变。相较于NNT,LNT和MNT的TN、NH+4-N和NO-3-N含量均明显增加,增幅分别为9.44%、3.57%、11.99%(LNT)和6.71%、9.37%、46.50%(MNT)。与之不同,HNT的TN含量相比NNT增幅不大,而其NH+4-N、NO-3-N含量均显著降低,降幅分别为9.26%和40.77%。不同氮负荷处理下土壤氮含量的垂直分布特征亦发生了明显变化。除HNT外,LNT和MNT的TN、NH+4-N和NO-3-N含量均以表层土壤最高。不同氮负荷处理下的TN和NH+4-N含量分布主要受SOM的影响,而NO-3-N含量分布主要受植物吸收和垂直淋失的影响。氮负荷增强条件下植物不同器官的TN含量整体表现为叶>茎>根。不同氮负荷处理下植物-土壤系统的氮储量整体以LNT和MNT较高,而HNT最低。研究发现,短叶茳芏在中低氮负荷条件下可能将更多的氮优先分配给根系,进而以拓展地下空间和提高地下生物量的方式来适应环境;而在高氮负荷条件下,其可能通过增强“自疏效应”,并通过拓展地上空间的方式来适应环境。

氮负荷增强对闽江河口短叶茳芏湿地近地气层CH4浓度变化的影响

2021年3月—2022年2月,选择闽江河口鳝鱼滩的短叶茳芏湿地为研究对象,基于野外原位氮负荷增强模拟试验,探讨了不同氮负荷水平(N0,无氮负荷处理,0g·m^(-2)·a^(-1);NL,低氮负荷处理,12.5 g·m^(-2)·a^(-1);NM,中氮负荷处理,25.0g·m^(-2)·a^(-1);NH,高氮负荷处理,75.0 g·m^(-2)·a^(-1))对湿地近地气层甲烷(CH_(4))浓度时空变化的影响.结果表明,不同氮负荷增强条件下湿地近地气层的CH_(4)浓度呈现出不同的月动态变化特征;不同处理下的CH_(4)浓度均在氮负荷持续5个月后最低,在持续9个月后最高.随着氮负荷时间的延长,近地气层的CH_(4)浓度整体以NH处理最高((2.032±0.554)mL·L^(-1)),NL((1.937±0.618)mL·L^(-1))和NM((1.889±0.589)mL·L^(-1))处理次之,而N0处理最低((1.830±0.647)mL·L^(-1)).不同氮负荷处理下湿地近地气层的CH_(4)浓度在每次氮负荷后的1 h和3h整体低于氮负荷前,原因可能与每次氮负荷时的铵态氮(NH_(4)^(+)-N)与硝态氮(NO_(3)^(-)-N)输入比例以及输入时间有关.不同氮负荷水平下湿地近地气层的CH_(4)浓度整体均随高度增加而降低;除NL处理的CH_(4)平均浓度在0.3 m取得最高值外,其他处理的CH_(4)浓度均在0m最高.研究发现,氮负荷增强条件下湿地近地气层CH_(4)浓度的时间变化主要与土壤氮养分状况改变以及温度、Eh等主要因子的变化有关,而其垂直变化可能主要受风速和植物生态特征(株高、密度)的显著影响.

不同氮负荷水平下闽江河口芦苇残体分解及硫养分释放特征

河口湿地是响应全球气候变化和人类活动最为敏感的生态系统之一,是外源氮的一个重要“汇”,其对于残体分解及生源元素释放过程可产生深刻影响.作为湿地重要的生源元素之一,硫在植物生长发育以及维持湿地稳定性方面扮演着重要角色.在当前闽江河口氮负荷增强背景下,探讨残体分解及硫养分释放特征对氮负荷增强的响应具有重要意义.为此,2021年3月—2022年12月,选择闽江河口芦苇(Phragmites australis)湿地为研究对象,基于野外氮负荷增强模拟试验,探讨了不同氮负荷水平下(NL0,对照处理,0 g·m^(-2)·a^(-1);NL1,低氮处理,12.5 g·m^(-2)·a^(-1);NL2,中氮处理,25.0 g·m^(-2)·a^(-1);NL3,高氮处理,75.0 g N·m^(-2)·a^(-1))芦苇残体分解及硫养分释放特征.结果表明,不同氮负荷处理下残体的分解速率在分解期间(0~630 d)整体表现为NL3(0.00255 d^(-1))>NL2(0.00252 d^(-1))>NL1(0.00219 d^(-1))>NL0(0.00194 d^(-1));相较于NL0处理,NL1、NL2和NL3处理下的分解速率分别增加了12.89%、29.90%和31.44%.尽管NL1和NL3处理对0~270 d的残体分解可产生一定的抑制作用,而该抑制作用在270~630 d又转变为促进作用.不同氮负荷处理下残体中的TS含量在分解期间均呈波动增加趋势,其中NL1处理下残体的TS含量整体高于NL0处理,但NL2和NL3处理下的TS含量整体低于NL0处理.随着氮负荷水平的升高,影响残体TS含量变化的关键因子由NL0处理下的N/S(R^(2)=0.869,p<0.01)转变为NL1处理下的残留率(R^(2)=0.883,p<0.01),而在NL2处理下又转变为C/S(R^(2)=0.769,p<0.01);但在NL3处理下,其TS含量变化主要受残留率、C/N和pH的共同影响(R2=0.958,p<0.05).不同氮负荷处理下残体中的硫养分在0~180d均表现为不同程度的净释放;但在180~630 d,NL0和NL1处理表现为不同程度的净累积,而NL2和NL3处理表现为不同程度的净释放.研究发现,中、高氮负荷条件下芦苇残体的分解速率较高,且随着分解时间的延长,其更有利于残体中硫养分的归还,而这将加速湿地的硫生物循环.