滨海蓝碳湿地碳汇速率测定方法及中国的研究现状和挑战

滨海盐沼、红树林和海草床蓝碳湿地生态系统具有高效的固碳-储碳能力,准确测定滨海蓝碳湿地生态系统碳汇速率,对于评估滨海湿地碳中和能力、生态恢复新增碳汇规模及碳贸易至关重要。深入思考滨海蓝碳湿地生态系统碳汇定义的内涵,提出狭义碳汇和广义碳汇的概念,介绍沉积物碳累积+植被净初级生产力法以及生态系统碳通量收支法2个目前国际上应用最多的滨海蓝碳湿地碳汇速率测定方法,特别是深入分析作为开放系统的滨海盐沼生态系统和海草床生态系统碳汇速率测定面临的诸多问题与挑战,梳理中国红树林、滨海盐沼和海草床生态系统碳汇速率的测定结果及国家尺度滨海蓝碳湿地生态系统碳汇规模,最后提出中国在滨海蓝碳湿地碳汇速率测定实践中急需加强的基础研究领域,以期为科学地计量中国滨海蓝碳湿地生态系统碳汇速率与碳汇规模提供方法参考和技术支撑。

植物调节湿地CO_(2)和CH_(4)排放对淹水增强的响应

在闽江河口鳝鱼滩潮汐沼泽湿地设置有植物与无植物2种中宇宙,每种中宇宙设置对照(CK)、CK-20cm、CK-40cm 3种高程处理,以此模拟研究淹水增强对有无植物2种中宇宙的CO_(2)和CH_(4)排放通量的影响.结果表明,淹水增强未显著改变植物的总生物量和植物株高,但增加植物地下生物量,减少植物地上生物量.在有植物中宇宙中,土壤氧化还原电位(ORP)和溶解性有机碳(DOC)浓度随着淹水增强而增加.在无植物中宇宙中,DOC浓度也随着淹水增强而增加,但土壤ORP随淹水增强变化不显著.与CK相比,在CK-20cm和CK-40cm 2种高程处理中,有植物中宇宙中CO_(2)排放通量分别增加43%和61%,而CH_(4)排放通量则分别增加66%和84%.在无植物中宇宙中,CO_(2)和CH_(4)的排放通量随着淹水增强无显著变化.未来海平面上升50~100a内,有植被的潮汐沼泽湿地综合增温潜势会增加,土壤有机碳储量会显著下降;无植被的潮汐沼泽湿地综合增温潜势将下降,土壤有机碳储量不会显著改变.

互花米草入侵对滨海湿地不同质地土壤碳氮磷及其生态化学计量比的影响

为了阐明外来物种入侵对滨海湿地不同质地土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)及其生态化学计量比的影响,对福建省滨海地区东湖湿地两种质地土壤的土著种与入侵种植被下土壤C、N、P含量及其生态化学计量特征与影响因素进行了测定与分析。研究结果表明:相同植被下,壤质土的C、N、P及其计量比均高于砂质土。互花米草入侵增加了两种质地土壤的C、N含量及碳磷比(C/P)、氮磷比(N/P),降低了土壤有效磷(AP)、P含量与碳氮比(C/N),其中砂质土的土壤N含量显著增加了近1倍(P<0.05),AP含量下降近70%,壤质土的C/P增加了近2倍(P<0.05)。不同质地土壤中铵态氮(NH_(4)^(+)-N)和硝态氮(NO_(3)^(–)-N)含量对互花米草入侵的响应不同,在壤质土中,互花米草入侵后降低了50%的NH_(4)^(+)-N含量,增加了近3倍的NO_(3)^(–)-N含量(P<0.05);而在砂质土中,互花米草入侵后土壤NH_(4)^(+)-N含量增加了约3倍(P<0.05),NO_(3)^(–)-N含量呈现降低的趋势。两种质地土壤的C/P和N/P均与P呈显著负相关(P<0.05),而与C、N无显著相关性。在砂质土中,土壤N含量与容重呈显著负相关,与含水量呈显著正相关(P<0.05)。总体来说,互花米草入侵对不同质地土壤C、N、P及其生态化学计量比的影响程度虽然存在差异,但趋势大致相同,互花米草入侵后将会提高土壤C、N含量,但会降低土壤P含量,从而加剧滨海湿地土壤的P限制。

福州东湖湿地不同生境土壤碳氮磷及其生态化学计量比特征

为了揭示湿地不同生境下土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其生态化学计量学特征,以福州市滨海地区东湖湿地裸滩、废弃养殖塘、芦苇湿地和防护林生境为研究对象,进行测定与分析。研究结果表明:1)土壤C和N质量分数基本表现为防护林>芦苇湿地>废弃养殖塘>裸滩(P<0.05),防护林土壤C和N质量分数最高,分别为13.99和1.47 g/kg。而土壤P质量分数基本表现为防护林>废弃养殖塘>裸滩>芦苇湿地(P<0.05),防护林的土壤P质量分数最高,为0.33 g/kg;2)不同生境土壤C与N之间回归拟合程度较高(R=0.98,P<0.05),但N与P、C与P的拟合程度相对较低;3)土壤C/N表现为芦苇湿地>防护林>废弃养殖塘>裸滩,C/P、N/P表现为芦苇湿地>防护林>裸滩>废弃养殖塘(P<0.05)。4)土壤环境因子对C、N和P及其计量比存在一定的影响,其中土壤C与密度(R=-0.45,P<0.05)呈显著负相关,土壤P与密度(R=0.64,P<0.01)和pH(R=0.67,P<0.01)呈极显著正相关与含水量(R=-0.73,P<0.01)呈极显著负相关;土壤C/N与密度(R=-0.45,P<0.05)和电导率(R=-0.52,P<0.05)显著负相关;土壤N/P与含水量(R=0.82,P<0.01)呈极显著正相关,与密度(R=-0.88,P<0.01)、pH(R=-0.66,P<0.01)呈极显著负相关。研究结果对明晰湿地不同生境土壤C、N和P及其生态化学计量比差异与调控因素具有重要意义,可为湿地生态系统的保护和恢复提供科学依据。

福建长汀河田退化森林生态系统生态水文研究

对长汀河田地区退化森林生态系统生态恢复与重建过程中生态水文相关研究进行综述。采用分割森林水文生态作用过程的研究方法,将森林水文过程分为林冠截留、灌草层截留、凋落物截留、土壤截留、树干茎流、地表径流、壤中流、蒸散等几个过程,并对长汀河田地区森林生态水文过程进行分析。提出基于生态水文学观点的河田地区退化生态系统恢复建议。

模拟SO_4^(2-)沉降对河口潮汐湿地甲烷排放通量的影响

2008年每月小潮日原位定期向闽江河口鳝鱼滩咸草(Cyperus malaccensis)潮汐湿地试验样地施加25,50,100kgSO42--S/(hm2·a)的硫酸钠溶液,探讨模拟SO42-酸沉降对河口潮汐湿地甲烷排放通量的影响.结果表明,SO42-酸沉降对于河口潮汐湿地甲烷排放通量基本无抑制作用.添加SO42-室内厌氧培养试验结果显示,虽然SO42-输入对湿地土壤CH4产生量具有一定的抑制作用,但相对对照组,下降幅度仅为8.5%~15.4%.室内添加甲烷产生基质的厌氧培养试验结果表明,非竞争性途径甲烷产生基质(甲醇和三甲胺)的添加可刺激并增加土壤的甲烷产生量,解释了原位施加SO42-对于河口潮汐湿地甲烷排放通量的基本无抑制作用的试验结果.

濒危植物南方红豆杉种子雨和土壤种子库特征

对福建南平大坪村样地和福州旗山样地濒危植物南方红豆杉种子雨动态进行了2a的观测,并在种子雨结束后不久的3月份和种子雨开始降落之前的9月份进行土壤种子库取样。南方红豆杉种子雨持续3个多月,高峰期从11月中旬开始到12月下旬结束,约40d,种子雨绝大部分降落在树冠范围内,种子雨中成熟种子占85%以上,2007年和2008年种子雨强度差异不显著(P>0.05)。南方红豆杉土壤种子库主要集中在树冠范围内,在种子雨刚结束的3月份,土壤种子库主要分布在枯枝落叶层,且密度显著大于其它两层(P<0.05),9月份第2次取样,枯枝落叶层种子库密度明显减少,当年种子雨仅有3%可补充到土壤种子库中,南方红豆杉种子雨中绝大多数种子受到动物取食、人为因素和环境因素的影响而损失掉无法进入土壤种子库。

闽江河口湿地土壤CH_4产生与氧化速率对外源氮、硫添加的响应

通过室内培养实验,研究了外源氮、硫添加对闽江河口湿地土壤CH_4产生/氧化速率以及土壤理化性质的短期影响。NH_4Cl(N1)和NH_4NO_3(N3)处理在各培养阶段均显著促进土壤CH_4产生速率(P<0.05),较对照分别提高136.70%和136.55%;NH_4Cl+K_2SO_4(NS1)和NH_4NO_3+K_2SO_4(NS3)处理在培养第3、6、12、15和18天均显著促进了CH_4产生速率(P<0.05)。KNO_3(N2)、K_2SO_4(S)处理在不同培养时间对CH_4产生速率影响均不显著(P>0.05);KNO_3+K_2SO_4(NS2)处理除在第21天外(P<0.05),其他时间影响均不显著(P>0.05)。N2、N3、NS2和NS3处理均显著促进了土壤CH_4氧化速率(P<0.05),平均CH4氧化速率较CK分别提高了145.30%、142.93%、139.48%和112.68%。整体而言,不同添加处理并没有显著改变湿地土壤CH_4产生/氧化速率的时间变化规律,各处理均表现为随培养时间先增加而后逐渐降低。短期培养结束后,土壤可溶性有机碳(DOC)、电导率、p H值在不同处理间均不存在显著差异(P>0.05);土壤NH+4-N含量在N1、N3、NS1和NS3处理下,NO_3^--N含量在N2、N3、NS2和NS3处理下,SO_4^(2-)含量在S、NS1、NS2和NS3处理下均显著高于对照处理(P<0.05)。相关分析显示,DOC、铵态氮(NH+4-N)和硝态氮(NO_3^--N)是氮、硫添加处理下影响闽江河口湿地土壤CH_4产生/氧化速率短期变化的主要控制因素。

不同地理种源南方红豆杉中紫杉醇和10-DAB含量及影响因子

选择福建省梁野山、龙栖山、闽侯旗山、南靖书洋乡和南平大坪村南方红豆杉(Taxus chinensis var.marei)天然群体分布相对集中区,采集胸径相同的南方红豆杉的当年生针叶和树皮并取树下土壤样品。利用超高效液相色谱分析测定南方红豆杉当年生针叶及树皮中紫杉醇及10-去乙酰基巴卡亭Ⅲ(10-deacetylbaccatin Ⅲ,10-DAB)含量,另测定土壤pH值、速效磷、速效氮、铁、钙、镁、锌含量。结果表明,不论是紫杉醇还是10-DAB含量,不同地理种源南方红豆杉间差异均较大,说明地理位置对于红豆杉中紫杉醇和10-DAB含量具有明显的影响;树皮中紫杉醇含量与土壤中铁含量显著相关(P<0.01);南方红豆杉当年生针叶中及树皮中紫杉醇含量与各种源地气象因子的相关性不显著(P>0.05)。

2010年冬季寒冷天气对闽江口3种红树植物幼苗的影响

2010年10月8日—2011年2月26日,跟踪监测了闽江河口互花米草治理试验区人工种植的秋茄(Kandelia candel)、无瓣海桑(Sonneratia apetala)和拉关木(Leguncalaria racemosa)1年生幼苗叶片相溶性物质含量以及活性氧代谢等生理生化指标。结果表明:可溶性糖和脯氨酸含量均随气温的逐步降低而增加,秋茄可溶性糖含量最高,拉关木脯氨酸含量最高;整个监测期无瓣海桑和拉关木幼苗叶片超氧阴离子(O2-)产生速率显著高于秋茄(P<0.01),而超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性显著低于秋茄(P<0.01);3种植物叶片丙二醛(MDA)含量及电解质渗透率均随着气温的降低而增加,其中无瓣海桑和拉关木MDA含量及电解质渗透率与日最低气温为显著和极显著的负相关关系。2010年冬季持续寒冷天气对闽江河口湿地1年生土著种秋茄幼苗无破坏,对引进种无瓣海桑和拉关木造成了严重的低温胁迫并使幼苗基本全部死亡。

人为干扰对闽江河口短叶茳芏湿地N_2O排放的影响

采用静态箱-气相色谱法和浮箱-气相色谱法,分别对闽江河口潮间带短叶茳芏(Cyperus malaccensis var.brevifolius)湿地、互花米草(Spartina alterniflora Loisel)入侵斑块湿地、输入养分的短叶茳芏湿地和踩踏形成的裸露湿地N2O通量进行测定,以研究不同的人为干扰方式对短叶茳芏湿地N2O通量的影响.结果表明:互花米草入侵斑块N2O通量[15.37μg/(m2.h)]低于短叶茳芏湿地[18.77μg/(m2.h)],互花米草入侵降低了短叶茳芏湿地的N2O排放,互花米草入侵的减排作用与潮汐关系密切,而与植物生长季节关系不明显;养分输入显著增加了短叶茳芏湿地N2O排放.秋季,养分输入后,短叶茳芏湿地N2O排放平均值为163.72μg/(m2.h),春季,养分输入后,高潮淹水时和高潮无淹水时,短叶茳芏湿地N2O排放平均值分别为227.62μg/(m2.h)和1178.64μg/(m2.h),极显著高于对照,高潮淹水时N2O排放峰值出现较高潮无淹水时早,N2O通量远低于高潮无淹水时;踩踏形成的裸露湿地N2O平均通量为-0.76μg/(m2.h),表明踩踏降低了短叶茳芏湿地N2O通量,但降低程度因植物的生长季节和潮汐环境的差异而不同.

根系活动对湿地植物根际铁异化还原的影响及机制研究进展

根系活动是影响湿地植物根际铁异化还原速率的关键因素之一。以往国内外湿地铁异化还原的研究多为分析和比较各类中宏观生境中铁异化还原能力的差异。近年来,湿地植物根际微域铁的生物地球化学行为也日益成为该领域的研究热点。综述了根际铁异化还原研究概况,梳理了根系活动对根际铁异化还原关键因子的作用机制,分析了根际铁异化还原和其他有机质代谢途径的竞争关系,探讨了根际铁异化还原对根系活动动态变化和异质性的响应,提出了根际铁异化还原的概念模型,并指出了未来我国湿地植物根际铁异化还原研究应加强的工作。

闽江口互花米草不同治理方式对土壤有机碳及养分含量的影响

有效控制与管理米草属植物入侵是人类社会面对全球变化的一个巨大的挑战,不同治理措施对于治理区土壤环境影响的评估也逐渐引起关注。采集闽江口鳝鱼滩湿地互花米草不同治理措施试验区土壤样品,开展互花米草不同治理措施对于土壤有机碳和养分含量的影响研究。"刈割+围堰水淹"处理根除互花米草后,3年未种植替代植物的试验地内仍无互花米草入侵地段0-40cm土层土壤有机碳(SOC)含量显著低于对照样地;互花米草湿地刈割开垦为滩涂鱼养殖场后SOC含量较对照互花米草样地SOC含量稍有下降,但差异不显著(P>0.05),土壤总氮(TN)和总磷(TP)含量变化同样不显著,但是土壤无机氮含量显著增加;经过"围堰+刈割+水淹"处理根治互花米草后,在短期(8个月)内不论是否种植替代植物,与对照相比,试验区0-40cm土层SOC含量均无显著变化。

闽江河口湿地生物地球化学元素循环研究进展

河口湿地是陆地、海洋和大气之间各种过程相互作用最为活跃的地带,是对全球变化和人类活动响应最敏感的生态系统之一。围绕近10年来在闽江河口自然与人工湿地开展的生源元素生物地球化学循环、温室气体排放和生态化学计量学等方面取得的主要成果进行回顾与总结,并对今后开展氮负荷增强对湿地碳硫循环等关键过程(枯落物分解、甲烷排放通量和硫转化等)的影响,以及富硅生物炭对水稻土铁代谢与碳固持的影响等研究工作提出设想,以期为进一步深入开展闽江河口湿地研究提供参考。

闽江福州下游段水体N含量季节变化及对湿地土壤N含量的影响

选取闽江福州下游段水体及河口短叶茳芏湿地土壤水作为研究对象,采用SAN++连续流动分析仪测试样品中NO-3—N,NO-2—N和NH+4—N含量,以揭示河流水体N含量的季节差异和对土壤水N含量的影响。研究结果表明:(1)闽江福州下游段秋季河流水NH+4—N和NO-3—N含量高于春季,NO-2—N含量低于春季;秋季短叶茳芏湿地土壤水NH+4—N和NO-2—N含量也明显高于春季,土壤水NO-3—N含量低于春季;春、秋季土壤水NH+4—N含量皆高于河流水,而NO-3—N和NO-2—N含量皆明显低于河流水。(2)河流水的浸淹对土壤N含量影响较大,说明河流水是湿地土壤的主要N源。(3)闽江福州下游段河流水3种形态的N含量表现为秋季大于春季,存在较明显的季节差异。(4)与2007—2008年的观测值相比较,闽江河口河流水体N含量呈大幅上升趋势,水体富营养化加剧。

福州东湖湿地公园规划区维管植物的区系组成

福州东湖湿地公园规划区位于福州滨海新城中部的核心区,维管植物资源丰富,然而本底资料不明,亟待开展植物区系研究,为该区域生物多样性保护提供支撑。据初步统计,福州东湖湿地公园规划区共记录202种植物,隶属于74个科,166属。其中,蕨类植物5科6属6种,裸子植物1科1属1种,被子植物68科159属195种,含双子叶植物57科124属150种,单子叶植物11科35属45种。菊科和禾本科是该区域植物区系组成的重要组成部分。福州东湖湿地公园规划区维管束植物多为世界广布类型,其次为热带分布型,而温带成分在该区域也有一定的渗入。属的分布区类型以泛热带属占明显优势,植物区系中属的温带性较弱,无中国特有科及属。说明规划区植物即使多数是世界广布科,但是也多分布偏向热带、亚热带性质的属。且人为因素在该区域植物区系组成中的作用不可忽视。

河口感潮沼泽湿地CO_2、CH_4排放通量对氮沉降的短期响应

以闽江口鳝鱼滩短叶茳芏感潮沼泽湿地为研究对象,设置对照CK(0 g NH_4NO_3m^(-2)·a^(-1))及3个梯度的氮沉降处理:N24(24 g NH_4NO_3m^(-2)·a^(-1))、N48(48g NH_4NO_3m^(-2)·a^(-1))和N96(96 g NH_4NO_3m^(-2)·a^(-1)),采用静态箱-气相色谱法对CO_2、CH_4排放通量进行测定与分析,并同步观测相关环境因子。结果表明,与对照相比,N24处理CO_2排放通量减少17.76%,N48处理CO_2排放通量减少14.97%,N96处理CO_2排放通量减少20.94%,各处理间CO_2排放通量差异性不显著(P>0.05);N24处理CH_4排放通量下降11.52%,N48处理CH_4排放通量下降26.63%,N96处理CH_4排放通量下降16.94%,各处理间CH_4排放通量的差异性也不显著(P>0.05)。鳝鱼滩感潮感潮沼泽湿地CO_2、CH_4排放通量与土壤温度均具有极显著的正线性相关关系(P<0.01),与土壤EC、土壤p H的相关性不显著(P>0.05)。

潮汐作用下短叶茳芏湿地N_2O排放规律及踩踏干扰研究

采用静态箱-气相色谱及浮箱-气相色谱法,对闽江河口鳝鱼滩湿地潮间带短叶茳芏（Cyperus malaccensis var.brevifolius）湿地和踩踏造成的裸露湿地N2O通量进行测定。结果表明,短叶茳芏湿地在涨潮前、涨落潮中和落潮后N2O通量差异性极显著（P=0.001〈0.01）,不同潮日（7 d内）的N2O通量差异性不显著（P=0.103〉0.05）。涨潮前、涨落潮过程中和落潮后,短叶茳芏湿地平均通量分别为19.48μg.m-2.h-1、12.80μg.m-2.h-1和51.41μg.m-2.h-1,总平均通量为33.1μg.m-2.h-1,表明白天短叶茳芏湿地为N2O的排放源。涨潮前,末次观测短叶茳芏湿地N2O通量最低,多数都为负值,落潮后过2~3 h,短叶茳芏湿地N2O通量出现日最大值。踩踏改变了短叶茳芏湿地N2O通量规律并降低了短叶茳芏湿地N2O通量。涨潮前,裸露湿地N2O平均排放量（27.25μg.m-2.h-1）低于短叶茳芏湿地（42.51μg.m-2.h-1）,但差异性不显著（P=0.527〉0.05）;落潮后,裸露湿地N2O平均排放量（0.86μg.m-2.h-1）极显著低于短叶茳芏湿地（63.59μg.m-2.h-1）（P=0.006〈0.01）。

闽江下游有机碳及CDOM的季节动态

有机碳及有色溶解有机物(Chromophoric Dissolved Organic Matter,CDOM)是陆海物质传输的重要组成部分。通过对不同季节闽江下游的水样进行采集与分析,结果表明:闽江下游有机碳变化范围在136~295 mol·L^-1,溶解态有机碳(Dissolved Organic Carbon,DOC)占闽江有机碳的比例最大,但在调查期内月流量最高的2014年5月,颗粒态有机碳(Particulate Organic Carbon,POC)含量超过DOC。CDOM呈现显著的季节变化特征,秋季和冬季CDOM含量较低,春季和夏季含量较高;通过平行因子模型识别三维荧光光谱数据集中4个荧光组分,分别为:类腐殖质组分C1(270,360/450 nm),C2(240,320/422 nm),类蛋白组分C3(230,280/328 nm)和有机污染物组分C4(<200/382 nm)。样品的腐殖化指数(HIX)可有效地指示水体类腐殖质来源的季节变化特征;自生源指数(BIX)在秋、冬季较高而夏季较低,与类蛋白组分的季节变化一致。颗粒有机碳含量为1.12%~4.76%,存在明显的季节变化,随着颗粒物减少,颗粒中有机碳含量呈现缓慢增加趋势。闽江有机碳含量、有色溶解物质的光谱特征呈现显著的季节变化,对下游河口、近岸的生物地球化学过程影响有待进一步研究。

闽江河口区盐-淡水梯度下湿地土壤氮形态及储量特征

为了阐明盐-淡水梯度下河口湿地氮形态含量及储量特征,对闽江河口湿地盐-淡水梯度下氮形态含量、储量及其影响因子进行测定与分析。结果表明:尤溪洲湿地、蝙蝠洲湿地和鳝鱼滩湿地芦苇植物下0-60cm土壤全氮含量平均值分别为0.33,1.12,1.60g/kg;有机氮分别为0.33,1.11,1.58g/kg;铵态氮分别0.97,12.36,20.04mg/kg;硝态氮分别0.85,0.87,1.24mg/kg;储量平均值分别为41.16,104.91,114.35t/km2;41.04,103.75,112.91t/km2;10.06,119.20,148.43kg/km2;713.83,887.18,1 270.36kg/km2,均表现为在盐-淡水梯度下,湿地土壤各种形态氮含量和储量尤溪洲湿地<蝙蝠洲湿地<鳝鱼滩湿地;有机氮对土壤全氮组成的贡献最大;盐-淡水梯度下湿地土壤不同形态氮含量及储量的差异主要受到多因子的调节作用。