鄱阳湖典型洲滩湿地土壤有机碳分解速率及温度敏感性

土壤有机碳分解的温度敏感性(Q_(10))是预测生态系统碳循环对全球气候变化的关键参数。全球湿地水文节律正在迅速变化,然而淹水差异对湿地土壤Q_(10)的影响还较少受到关注。在淹水差异梯度上,土壤有机碳质量对Q_(10)的调控机制也未明确。以鄱阳湖的东湖洲滩湿地为研究对象,在淹水时长差异诱导形成的3个植被群落样带(泥滩带、苔草带和芦苇带)各采集深度为0~10、10~20和20~30 cm的土壤,在实验室内测定不同温度(10、15、20、25、30℃)下各植被带3个深度土壤有机碳的分解速率,运用指数方程拟合Q_(10),探讨淹水时长梯度上土壤有机碳分解速率和Q_(10)的变化规律。运用傅里叶变换红外光谱技术(FTIR)测定土壤有机物的官能团结构,结合土壤有机碳、可溶性有机碳和微生物碳等有机碳组分含量,明确土壤有机碳质量对Q10的影响机制。结果表明,在10、15、20、25、30℃的温度下,土壤有机碳分解速率的平均值分别为19.19、31.00、51.67、77.28和109.32μg/(d·g)。各个植被带的土壤有机碳分解速率均随着土壤深度的增加而显著降低。然而,在3条植被带之间,只有0~10 cm的土壤有机碳分解速率存在显著差异(P=0.030),表现为芦苇带>苔草带>泥滩带。土壤Q_(10)的平均值为2.48,没有受到植被带和土壤深度的显著影响。FTIR数据显示,随着土壤深度和淹水时长的增加,洲滩湿地易分解的脂肪类有机物比例逐渐下降,但难分解的芳香类有机物比例逐渐升高。相关分析和结构方程模型结果表明,土壤有机碳分解速率的主要影响因素为含水量、微生物碳含量、pH和营养盐含量等。土壤有机物官能团结构、pH和总氮等因素对土壤Q_(10)有显著影响。表层土壤Q_(10)与脂肪类有机物含量呈正相关,与芳香类有机物含量呈负相关。

鄱阳湖典型洲滩湿地土壤含水量和地下水位年内变化特征

湿地植被空间分布受多个水分因子共同影响,为了探求鄱阳湖典型洲滩湿地不同植被类型下地下水、土壤水的变化特征,本文选择鄱阳湖吴城湿地保护区内一个长约1.2 km的典型洲滩湿地为实验区,建立了气象-土壤-水文联合观测系统.对观测的气象、水文要素进行分析发现：（1）洲滩湿地地下水位年内呈单峰变化,季节性差异显著,最大埋深可达10 m,出现在1月份,丰水期8月份地下水位最高时可出露地表,且地下水位与湖泊水位变化具有高度一致性;（2）由远湖区高地至近湖区低地,不同植被带中地下水平均埋深变化为藜蒿带（4.76 m）＞芦苇带（2.87 m）＞灰化薹草带（1.61 m）.地下水埋深小于50 cm的持续时间分别为：藜蒿带27 d、芦苇带112d、灰化薹草带170 d;（3）土壤平均含水量沿不同植被带梯度变化为：藜蒿带最小（15.9％）,芦苇样带（40.7％）和灰化薹草样带（43.7％）较大.土壤含水量年内变幅为：藜蒿带最大（2.5％～ 55.2％）,芦苇带和灰化薹草带相对较小,分别为22.1％～48.1％和28.4％～54.1％;（4）不同植被带土壤含水量季节变化规律不同,藜蒿带土壤含水量年内呈单蜂型,仅夏季土壤含水量较高,其余季节均在10％左右,而芦苇带和灰化薹草样带春、夏、秋季均维持较高含水量（42％以上）,仅冬季水分含量较低.

鄱阳湖典型洲滩湿地土壤环境因子对植被分布影响研究

湿地植被生长的影响因素包括非生物因素和生物因素两部分。其中,非生物因素中对湿地植被格局影响较大的主要是水文和土壤环境因子,也是当今湿地生态水文过程研究的热点和重点。通过研究鄱阳湖典型洲滩湿地4种植物群落带下各土壤环境因子的含量变化特征,结合研究区20个植被样方的典范对应分析(Canonical Correspondence Analysis,CCA)排序,分析了鄱阳湖典型洲滩湿地主要土壤环境因子及其对植被分布的影响。结果表明:不同植被群落下的全氮含量有明显差异,依次为苔草带<藜蒿-狗牙根带<芦苇-苔草带<苔草-虉草带;总有机碳与全氮含量大小在不同植被群落带的分异趋势相同,二者存在极显著相关关系;土壤全磷含量随植被群落不同的变化规律不明显;随植被群落带离湖泊水体距离逐渐减小,土壤中速效钾含量有增大的趋势,但程度较小。鄱阳湖典型洲滩湿地土壤有机碳与全氮、有效磷呈极显著相关关系,土壤含水量与土壤有效磷呈显著负相关关系,有效磷与全氮呈极显著相关关系。土壤含水量是影响鄱阳湖湿地研究区植被分布的最主要因素,土壤pH、全钾含量也是影响湿地植被分布的重要土壤环境因子。

鄱阳湖洲滩湿地土壤-水-植物系统中磷的静态迁移研究

通过采集鄱阳湖典型洲滩湿地土壤和植物来开展磷的静态迁移模拟实验,研究了鄱阳湖洲滩湿地土壤-水-植物系统对磷的吸收、释放及转移规律,并对静态实验前后,不同形态磷素在系统中的迁移量进行了监测。在此基础上,利用Freundlich模型和Langmuir模型对鄱阳湖洲滩湿地土壤基质对磷的吸附解吸特性进行了一元线性回归分析。结果表明:磷素不断从土壤和水体中释放出来,被植物大量的吸收。在培育之前,植物体内磷含量为1.0 mg g-1,水样磷浓度为2.3 mg L-1;而试验后植物体内磷含量为2.1 mg g-1,水样磷浓度为0.062 mg L-1。随着植物根系的生长,对磷素需求不断变大。直至试验进行到28d时,植物体内的磷素含量趋于恒定。同时,由土壤磷分级试验可看出,试验前后Al-P含量变化较小,Ca-P含量略有增加,Fe-P含量增幅较大。相对于Freundlich模型而言,采用Langmuir模型对湿地土壤基质对磷的吸附过程进行模拟相关性更好。该研究成果旨在为防治湖泊水体污染、开展湿地污染物的环境效应研究提供科学的理论依据。

长江中下游洲滩湿地生态恢复研究

以南京长江新济洲群湿地为例,分析了在长江中下游开展洲滩湿地生态恢复的重要意义和必要性。在分析了南京长江新济洲群湿地退化现状及其驱动因素的基础上,提出了生态恢复的对策与措施:加强统一领导,健全管理体制;有计划地实施生态移民和退耕还湿,恢复湿地生态系统的结构和功能;理顺湿地生态系统各种关系,进行科学、统一的湿地保护和生态恢复规划;实施一定的湿地保护和生态恢复工程措施;加强宣传教育和法制建设,培养和提高群众保护意识;建议成立南京长江新济洲群国家湿地公园,希望能够为长江中下游洲滩湿地生态恢复提供思路。

洞庭湖典型洲滩湿地水分时空变化特征及其相关性分析

为了分析变化条件下洲滩内部土壤水分时空变化特征及不同深度土壤水分含量和湖水位的相关性,以洞庭湖典型洲滩断面为研究对象,利用原位监测装置连续2个月监测了湖水位、大气温度及土壤水分含量的动态变化过程。结果表明:洞庭湖洲滩水分场的分布在垂向上呈现明显的分层现象,同一位置的土壤水分含量的波动幅度随着深度的增加而逐渐减小,至深层处(大于50 cm)趋于稳定,同一深度的土壤水分含量的波动幅度随着与岸边距离的增加而逐渐减小。土壤水分含量与湖水位之间的相关性随着深度的增加呈先增强后减弱的趋势,浅层及深层的土壤水分含量和湖水位之间均呈无显著相关性,地表以下50~70 cm深度处土壤水分含量与湖水位相关性较高。研究结果有助于了解土壤水分在洲滩生态系统地下含水层-土壤-大气界面的相互作用机制,为洲滩水文过程及生态环境保护研究提供重要方法和理论参考。

洞庭湖洲滩湿地形成规律研究

洞庭湖洲滩湿地形成于河相冲积,湖相沉积和河湖相冲(沉)积过程为主;洲滩湿地的淤高建度随时间变化而下降;不同区域洲滩演变速度差异很大;随着海拔升高洲滩增高速度的增幅为东洞庭湖>西洞庭湖>南洞庭湖;不同河流影响的洲滩增高速度异同;不同河、湖、洲滩组合地貌,洲滩的增高速度随地势的变化规律不一样。

鄱阳湖苔草洲滩湿地土壤胞外酶活性和化学计量比的高程变化特征

土壤胞外酶参与土壤的生物化学过程,其活性和化学计量比能够反映土壤微生物的功能动态.然而,目前湿地生态系统中催化不同生物地球化学关键过程的土壤胞外酶的活性和化学计量比随高程的变化特征还不清楚.以鄱阳湖苔草洲滩湿地6个不同高程样带的表层土壤(0~10 cm)为研究对象,通过测定与土壤碳、氮、磷循环相关的7种水解酶的活性,分析了洪泛平原洲滩湿地土壤碳、氮、磷循环相关酶活性和化学计量比随高程的变化特征和调控机制.结果表明:随着高程增加,鄱阳湖苔草洲滩湿地土壤与碳循环相关的α-葡萄糖苷酶(AG)活性逐渐减小,β-葡萄糖苷酶(BG)活性没有显著变化,纤维二糖水解酶(CBH)活性先减小后增加,木聚糖酶(XYL)活性逐渐增加;与氮循环相关的N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)和亮氨酸氨基肽酶(LAP)活性逐渐减小;与磷循环相关的磷酸酶(PHOS)活性没有显著变化.高程增加后,土壤中BG:NAG逐渐增加,BG:PHOS逐渐减小,NAG:PHOS没有显著变化.结构方程模型表明,鄱阳湖洲滩湿地土壤碳、氮、磷循环相关酶活性最大的影响因素分别为高程、植物物种丰富度和土壤总磷.土壤碳氮酶化学计量比主要是受高程的综合影响,而土壤碳磷和氮磷酶化学计量比主要受土壤pH的直接作用.

洞庭湖区洲滩湿地野生药用植物资源的研究

通过对洞庭湖洲滩湿地野生药用植物资源的种类调查发现,该地区现有野生药用植物183种,隶属55科,141属。其中5种以上的优势科有蓼科、苋科、毛茛科、十字花科、豆科、唇形科、玄参科、菊科、禾本科等;10种以上的优势科有蓼科、菊科、唇形科、禾本科等。对8种分布广泛、蕴藏量大且极具开发利用前景的野生药用植物的植物学特征、生物学特性及其药用价值进行介绍,为综合利用提供重要的资料。

鄱阳湖典型洲滩湿地植被叶片和土壤δ15N特征分析

为研究鄱阳湖典型洲滩湿地植被叶片和土壤δ15N特征,以蚌湖和修水之间的洲滩作为研究对象,选取典型断面研究2015年10-12月和2016年4月植被叶片和土壤δ15N的相关关系,探讨土壤含水量和无机氮(铵态氮和硝态氮)对植被叶片和土壤δ15N的影响。结果表明:大部分C3植被的叶片δ15N大于C4植被;湿润时期植被叶片和土壤δ15N大于干旱时期,但湿润时期和干旱时期植被叶片均较土壤富集15N。铵态氮在湿地土壤中占比高达87.43%,是土壤主要的无机氮,但湿地植被主要吸收硝态氮。研究区氮循环开度较小,土壤δ15N随着可利用氮素的增加而降低,而随着土壤含水量的增加而增加。植被叶片δ15N与土壤δ15N呈显著的正相关关系,植被叶片δ15N主要受土壤氮素变化和氮同位素分馏的影响。

干湿交替条件下鄱阳湖洲滩湿地土壤磷形态转化与释放风险研究

鄱阳湖洲滩湿地季节性淹水/裸露,这种土壤干湿交替条件对洲滩湿地土壤磷的形态与内源释放的影响目前尚不明确.本文于退水期、枯水期、涨水期、丰水期采集了季节性淹水洲滩湿地土壤和常年淹水沉积物,测定其磷形态、磷吸附/解吸平衡浓度(EPC_(0)),探讨了干湿交替对土壤/沉积物磷形态与内源释放潜力的影响.研究结果表明:①不同水文时期,泥滩土壤和砂滩土壤总磷主要赋存形态为中活性磷(Fe/Al-Pi、PA-P_(o))以及非活性磷(NA-P_(o)),淹水期间(涨水期、丰水期)泥滩和砂滩土壤PA-P_(o)含量显著高于裸露期(退水期、枯水期),且干湿交替土壤PAP_(o)含量显著高于常年淹水沉积物;②不同水文时期泥质和砂质洲滩土壤EPC0均大于水体溶解态活性磷(SRP),表明干湿交替的洲滩土壤是水体磷的“源”,且淹水时期(涨水期、丰水期)具有更高的磷释放潜能,而常年淹水沉积物同时作为水体磷的“源”和“汇”;③干湿交替过程可促进土壤中活性磷(Fe/Al-Pi等)转化为更易释放的活性磷(PA-P_(o)等),使得土壤具有更高的磷释放潜能(EPC0值越高),并向上覆水体释放有机磷,导致鄱阳湖水体具有较高的有机磷组分(平均占比47.93%).

鄱阳湖典型洲滩湿地植物根系生长对极端水情变化的响应

选择鄱阳湖典型洲滩湿地植物灰化薹草(Carex cinerascens)、虉草(Phalaris arundinacea)和蓠蒿(Artemisia selengensis)为研究对象,通过盆栽控制试验探讨长期淹水与旱化处理对3种植物根系生长特征的影响。结果表明:1)灰化薹草和虉草在长期淹水条件处理下主根长度、须根长度、主根重量以及须根重量均明显大于旱化处理;蓠蒿根系生长特征则显示了相反的趋势。2)在长期淹水条件下,各植物主根长度及须根长度差异不明显;而在旱化条件下,3种植物主根长度则显著高于须根长度。在长期淹水条件下,3种植物主根重量由大到小依次为灰化薹草>虉草>蓠蒿,而须根重量则为灰化薹草>蓠蒿>虉草;在旱化处理条件下,3种湿地植物主根重量与须根重量差异均较明显。3)在长期淹水条件下,3种植物地下生物量与地上生物量的比值差异显著;而干旱处理条件下各植物的地下生物量与地上生物量的比值差异不明显。此外,无论是在长期淹水还是在旱化处理条件下,3种植物主根长度与其地表长度的比值差异均不明显。4)3种植物的主根长度和须根长度、主根与须根长度之比以及主根重量之间均具有较好的相关性。

长江中下游洲滩型湿地生态系统重构研究

长江中下游分布着较多洲滩型湿地,存在生态功能退化、生物多样性减少、生物栖息地破碎等问题。以长江中下游典型江滩湿地——绿水湾湿地为例,针对其湿地生态系统原始风貌与结构完整性受损严重的现状,以近自然河流湿地生态系统作为生态修复的总体目标,提出以涉禽、游禽为指示物种,在满足长江防洪要求、水文特征的基础上确定生境类型及空间总体布局,采用湿地基底恢复、湿地水文水质恢复、湿地生态系统结构恢复3项关键技术进行湿地生态系统重构,并提出关键技术方案。提出的湿地生态系统重构思路、关键技术与方案,可应用于南京市江北新区长江岸线湿地保护与环境提升工程,并为长江中下游洲滩型湿地的生态保护与恢复提供可借鉴的样本。

垦殖后洲滩湿地生态恢复的景观设计途径——以长江新济洲滩为例

长江南京段新济洲滩是一处由心滩不断扩大形成的洲滩湿地,由于人类长期垦殖、修筑垸堤等活动,导致洲滩湿地的景观格局和过程发生根本性改变,湿地生态系统服务退化。从景观生态学的角度出发,参照Steinitz景观设计六步骤模式,构建了描述、过程、评价、改变、评估和决策模型,探讨洲滩湿地的生态恢复途径,指出拆除垸堤、去除人类过分干扰是新济洲滩生态恢复的关键,恢复自然洪水过程、让自然做功、恢复季节性湿地及生境是其基本途径。模拟维持现状、拆除圩堤、拆除防洪堤3种预景,分析不同预景洲滩湿地面积、生物栖息地面积变化,结果表明拆除防洪堤将使洲滩季节性、洪水泛滥湿地面积所占比重分别将由5%、4%增加到56%、24%,长江鱼类、龟鳄类、涉禽类栖息地面积所占比重由7%、11%、5%分别增加到21%、75%、56%。湿地是重要的景观生态系统,利用Steinitz六步骤模式进行生态恢复途径的探讨,对其他湿地生态恢复的规划和设计也有重要的借鉴意义。

鄱阳湖湿地泗洲头洲滩浅层土壤氮素的时空特征

湿地是全球氮循环的N源、N汇和N转化器,自然湿地氮的研究对于揭示生态系统氮循环的规律具有重要意义.以鄱阳湖湿地泗洲头为研究区域,根据湿地海拔高程梯度(10~17 m)采取表层土壤0~20 cm土层样品,分析了土壤全氮、铵态氮、硝态氮、碱解氮的空间分布特征.结果表明:鄱阳湖湿地泗洲头表层土壤氮含量空间分布较为复杂,0~10 cm土层的氮含量和10~20 cm土层的氮含量呈现相似的梯度特征,0~10 cm土层的土壤氮含量要高于10~20 cm土层的土壤氮含量,其中0~10 cm土层和10~20 cm土层的全氮、铵态氮、碱解氮含量最高均值出现在高程13~14 m,硝态氮最高均值出现在高程16~17 m.利用SPSS双变量中的pearson相关性检验表层土壤全氮、铵态氮、硝态氮、碱解氮与地上生物量、土壤p H值、土壤含水量、年均淹水时间、高程之间的相关性,结果表明:土壤氮素与地上生物量的相关性在统计学意义上最为显著,而与其他环境因素的相关性并不明显.这反映了鄱阳湖泗洲头表层土壤氮含量的空间分布与积累过程受干扰的因素比较复杂.

鄱阳湖湿地土壤碳氮磷化学计量空间分布特征

土壤碳氮磷空间分布特征以及各生源要素间的化学计量比受到何种因子的调控,是湿地土壤研究的热点问题之一。以江西鄱阳湖洲滩湿地为研究对象,采用野外调查采样和实验室分析测定方法,阐明鄱阳湖洲滩湿地土壤碳氮磷含量与化学计量比的空间分布特征及影响因素。结果表明:(1)鄱阳湖洲滩湿地土壤有机碳、全氮、全磷含量变化范围分别为4.25~48.13、0.02~4.25、0.08~1.17 g·kg^(-1)。土壤全氮与全磷密度较高的区域分布在鄱阳湖东部,土壤有机碳密度较高的区域分布在鄱阳湖东南部以及西南部。(2)鄱阳湖洲滩湿地土壤碳氮比变化范围为1.07~27.15,平均值为7.57;土壤氮磷比变化范围为0.21~7.73,平均值为1.74;土壤碳磷比变化范围为0.78~69.71,平均值为13.61。(3)鄱阳湖洲滩湿地土壤碳氮磷含量及化学计量比均表现为表层土壤显著高于深层土壤。(4)鄱阳湖洲滩湿地土壤化学计量比均与土壤pH值和容重呈极显著负相关,与电导率呈极显著正相关。研究结果可为鄱阳湖洲滩湿地土壤质量评价及功能提升提供科学参考以及数据支持。

南京新济洲湿地生态恢复研究

以新济洲湿地为例,研究了长江洲滩湿地生态恢复的内涵,提出了生态恢复工程方案。新济洲湿地位于长江下游南京市江宁区段,由于自然因素和人为因素的影响,该湿地结构和功能发生了明显的变化。通过对新济洲湿地的野外研究,分析了退化湿地生态系统的特征,从湿地生境、生物、结构与功能方面阐述了生态恢复的总体构想,研究了湿地恢复的工程手段与可持续利用模式。新济洲湿地生境恢复包括栖息地、基底、水体和土壤的恢复;湿地生物恢复途径有提高植被覆盖率、控制外来物种和保护野生动植物;湿地结构与功能恢复内容包括生态序列重建,生态系统、湿地景观与生物多样性恢复。湿地恢复的工程手段有景观建设、功能区建设、生态定位站、血吸虫防治、植被移植、防护林和河道整治等;湿地可持续利用模式包括桑基鱼塘、生态农业与生态旅游。

2012–2016年洞庭湖洲滩土壤元素含量数据集

湿地土壤元素的空间分布受到多种环境因素的影响,其中水文条件通过水文周期的变化以及地表水和地下水的运动对土壤元素进行调节。洞庭湖湿地生态系统观测研究站自2009年正式运行以来,按中国生态系统研究网络(Chinese Ecosystem Research Network,CERN)统一的监测规范,对洞庭湖水文情势变化下,湿地生态系统中土壤主要理化性质、营养元素、重金属含量等指标进行长期定位监测。通过洞庭湖三种典型湿地植物(苔草,荻和辣蓼)样地表层土壤元素监测数据进行加工处理,获得2012–2016年洞庭湖洲滩土壤元素含量数据集。本数据集包含有机质、全氮、全磷、全钾、有效磷、速效钾、全锰、全铁、铅、铬、镍、汞、砷13个指标。13个指标测定的相对误差平均为4.24%,重复测定的相对偏差为3.76%。同时附有完整的背景信息,保证了数据在空间和时间上的一致性。本数据集可以为洞庭湖土壤营养状况评估、环境质量评估、土壤污染风险评价以及环境土壤学研究等工作提供数据基础。

南京长江新济洲群湿地保护与恢复规划设计

以南京长江新济洲群湿地为例,分析了在长江中下游开展洲滩湿地生态恢复的重要意义和必要性,在分析了南京长江新济洲群湿地退化现状及其驱动因素的基础上,对其保护和恢复规划设计进行了探讨,希望为长江中下游洲滩湿地的保护和生态恢复提供思路和借鉴。

洞庭湖洲滩土壤种子库对土壤水分变化的响应

由于三峡大坝及上游水库群的运行,长江中下游水域水文节律随之发生了改变,导致洞庭湖枯水期提前,进而影响洞庭湖洲滩植被及其土壤种子库的分布格局.本研究在洞庭湖4个自然保护区内选取共11个典型洲滩湿地,沿由水到陆方向根据植被类型将洲滩分为泥沙洲滩、泥沙—湖草洲滩过渡带、湖草洲滩、湖草—南荻洲滩过渡带、南荻洲滩5种洲滩类型.通过样带—样方法调查和采样,并结合湿润和水淹两种条件下的土壤种子库萌发实验,分析了土壤水分变化对洲滩种子库萌发特征的影响及土壤种子库与地表植被的关系.结果显示:①土壤含水量沿水到陆方向由泥沙洲滩向南荻洲滩递减;②不同类型洲滩土壤种子库密度没有显著差异;③温室萌发实验中,水淹条件下土壤种子库物种丰富度和种子库密度显著降低,东洞庭湖自然保护区土壤种子库物种丰富度和种子库密度较高;④地表植被物种丰富度高于土壤种子库,泥沙洲滩土壤种子库与地表植被物种组成的Jaccard相似性指数最低.此外,虉草(Phalaris arundinacea)、芦苇(Phragmites communis)、南荻(Miscanthus sacchariflorus)等只在地表植被中存在,而陌上菜(Lindernia procumbens)、通泉草(Mazus japonicus)等只在种子库中存在.结果表明,在进行湿地植被恢复时,不能仅依靠种子库移植技术,还要考虑湖区季节性的水位变化以及个别物种的特异性,配合有针对性的水文调控机制及相关的人工措施恢复其原有植被.