冷浸田改种泥炭藓显著增加土壤有机碳含量且降低胞外酶活性

[目的]研究冷浸田改种泥炭藓(Sphagnum)不同年限后土壤的固碳潜力和胞外酶活性的变化,为合理利用冷浸田提供依据。[方法]选取贵州省黔南州独山县紫林山村为研究区,以种植水稻的冷浸田为对照,对比分析冷浸田改种泥炭藓1、3、10和20年后表层(0-10 cm)土壤理化性质、胞外酶活性及土壤有机碳含量变化,探究泥炭藓种植对冷浸田土壤固碳潜力的影响。[结果](1)种植泥炭藓改变了冷浸田土壤理化性质,种植10年后,土壤容重、团聚体平均重量直径及总酚含量相比对照分别提高了16.9%、33.8%和88.1%。(2)随着泥炭藓种植年限增加,土壤纤维素二糖水解酶、酸性磷酸酶、β-1,4-乙酰-葡萄糖胺糖苷酶、β-1,4-葡萄糖苷酶、亮氨酸氨基肽酶活性以及多酚氧化酶含量均显著降低。(3)冷浸田改种泥炭藓10年后,土壤总有机碳和惰性有机碳含量显著增加,而改种泥炭藓20年后,土壤可溶性有机碳和活性有机碳含量显著降低,土壤纤维素二糖水解酶、酸性磷酸酶、β-1,4-乙酰-葡萄糖胺糖苷酶、β-1,4-葡萄糖苷酶、亮氨酸氨基肽酶活性以及多酚氧化酶含量均显著降低。(4)结构方程模型显示,对于总有机碳和惰性有机碳,泥炭藓种植年限的直接正效应最大。对于可溶性有机碳和活性有机碳,胞外酶活性的直接影响最大。土壤理化性质普遍通过影响胞外酶活性对4种碳产生间接影响,泥炭藓种植年限则通过影响土壤理化性质对4种碳产生间接影响。[结论]种植泥炭藓改变了土壤环境,显著增加冷浸田土壤有机碳含量且降低土壤胞外酶活性,促进碳积累,且长期种植泥炭藓使碳积累更加明显。

模拟氮沉降对鄂西南湿地泥炭藓生理及形态特征的影响

泥炭藓(Sphagnum)作为泥炭藓湿地中的优势种,是泥炭藓湿地最主要的固碳(C)植物,其生理与形态特征关系着泥炭藓湿地的碳汇潜力。氮(N)沉降对泥炭藓生理和形态特征具有显著影响,但有关N沉降对湿地泥炭藓生理及形态特征的影响还存在很大的争议,并且N沉降对亚热带湿地泥炭藓生理及形态特征影响的研究鲜有报道。该研究以鄂西南泥炭藓湿地为研究对象,通过原位喷洒不同浓度的NH4Cl溶液,探讨模拟N沉降对泥炭藓生理及形态特征的影响。模拟N浓度设置4个水平,分别为0(N0)、3(N3)、6(N6)、12 g·m^(-2)·a^(-1)(N12),其中N0为对照(CK)。研究结果表明:(1)N沉降对泥炭藓体内总C、总N含量有显著影响。其中,N3处理下的总C、总N含量最高,相比于CK分别增加了3.78%和88.52%。(2)N沉降对泥炭藓叶绿素含量和荧光活性影响不显著,但对泥炭藓抗氧化酶活性和渗透调节物质的含量有显著促进作用,尤其是可溶性糖含量与过氧化物酶活性。(3)随N沉降量增加,泥炭藓株高、分枝数、单株质量及叶细胞面积均表现为先增加后降低趋势,且最大值出现在N3处理。(4)泥炭藓对N沉降很敏感,2年的N沉降对泥炭藓的生理及形态特征的影响存在一定的N沉降负荷值,约为3 g·m^(-2)·a^(-1),大于该值后,泥炭藓各类形态指标受到抑制,受到胁迫显著增加。该研究表明,当前自然大气N沉降量对鄂西南湿地泥炭藓生长有一定的促进作用,但持续或加倍的N沉降可能会对泥炭藓生长造成伤害。

低水位增加灌木多样性和生物量但降低土壤有机碳含量:以鄂西南贫营养泥炭地为例

地下水位变化对泥炭地的植被组成及多样性具有明显的调控作用,从而可能会深刻改变泥炭地的储碳潜力。目前,有关泥炭地植物多样性和土壤有机碳含量对水位波动的响应还存在较大争议,且有关亚热带贫营养泥炭地地下水位对植物多样性及生物量与土壤有机碳含量影响的研究鲜有报道。本研究选择鄂西南贫营养泥炭地为研究对象,调查了4个地下水位梯度(-4 cm、-8 cm、-12 cm、-20 cm)下的植被组成、多样性、生物量及土壤有机碳含量,以探究不同水位梯度对鄂西南贫营养泥炭地植物多样性、生物量及土壤有机碳含量的影响。结果表明:(1)地下水位下降,土壤含水量、土壤有机碳含量和总酚含量显著降低,而溶解氧含量显著增加(P<0.05)。并且,低水位(-20 cm)处土壤有机碳含量是高水位(-4 cm)处土壤有机碳含量的72%。(2)地下水位显著改变鄂西南贫营养泥炭地物种组成,随着地下水位下降,灌木物种数量增加,且以浅根系的杜鹃花科和蔷薇科植物为主。(3)总体上,随着地下水位的降低,灌木多样性呈现显著增加的趋势(P<0.05),而草本植物多样性变化不显著。(4)地下水位对植被地上总体生物量影响不显著,但随地下水位的降低,灌木生物量极显著增加(P<0.01)、草本生物量显著增加(P<0.05),而苔藓生物量降低。本研究表明,较高的地下水位是维持鄂西南贫营养泥炭地土壤有机碳含量的关键,维管植物多样性的提升并不能增加该泥炭地的固碳潜力。

泥炭藓采摘对鄂西南泥炭藓湿地水质的影响

为评估泥炭藓采摘是否对泥炭藓湿地水质有影响,本研究以鄂西南亚高山泥炭藓湿地为研究对象,选择15个水质指标,对比分析未采摘泥炭藓湿地与采摘泥炭藓湿地水质指标差异,采用综合水质指数法(WQI)评估泥炭藓采摘对湿地水质的影响。结果表明:1)相比未采摘泥炭藓湿地,降雨前采摘泥炭藓湿地内CODMn、DOC显著增加146.95%、144.06%(P<0.05),EC和TDS显著增加59.52%、63.68%(P<0.05);降雨后采摘泥炭藓湿地内CODMn显著增加34.53%(P<0.05)。2)采摘泥炭藓湿地内WQI低于未采摘泥炭藓湿地,水质由III类变为IV类;湿地出水口WQI均高于湿地内,泥炭藓对水质有明显净化作用。3)采摘泥炭藓后导致水质污染的主要来源是可溶性离子和有机物。因此,为更好地保护泥炭藓湿地和水源地,应加大科普宣传且禁止采摘湿地泥炭藓。