潮滩湿地硝化螺菌的代谢潜力和环境适应机制

为了揭示硝化螺菌(Nitrospira)在潮滩湿地中的代谢潜力和环境适应机制,本研究使用宏基因组学拼接与组装的方法,从中国沿岸的5个潮滩湿地构建了14个较高质量的Nitrospira基因组.系统发育分析结果表明,在这些基因组中,3个属于全程氨氧化细菌(complete ammonia oxidizer,Comammox);9个为硝化螺菌世系Ⅱ和Ⅳ;2个属于至今未见报道的世系Ⅲ型.这表明,潮滩湿地富含多样化的硝化螺菌类群.代谢分析表明,潮滩湿地Comammox和典型的Nitrospira含有氰酸酶、脲酶以及参与腈类、酰胺类化合物分解的酶,暗示着它们能够与氨氧化微生物耦合利用有机氮作为能源.此外,Nitrospira有着多重压力抵抗、病毒防御和渗透压调控策略.这些结果深化了对Nitrospira在潮滩湿地的多样性、生态功能潜力和环境适应机制上的认识.

苏北潮滩湿地不同生态带碳、氮、磷分布特征

通过对比苏北潮滩湿地不同生态带的表层以及柱状沉积物中总有机碳、总氮、总磷和有机磷含量,并结合不同植被不同植株部位中碳、氮、磷的含量变化,分析了潮滩沉积物中碳、氮、磷的垂向和水平分布特征与规律,探讨了不同生态带以及潮滩植被对碳、氮、磷等生源要素的富集作用。对比分析结果表明:苏北潮滩湿地各生态带对不同的测量指标有着不同的富集作用,互花米草滩的总有机碳、总氮和有机磷含量要远大于其他几个生态带,光滩沉积物中总磷的含量最高;粒度效应是控制互花米草前缘地带以及互花米草滩沉积物中有机碳和氮分布的一个重要因素,盐蒿和芦苇滩中有机碳和氮的分布更多的是受粒度之外的其他因素影响;不同生态带表层沉积物中的C/N比值分布,大致可反映其有机物来源的差异,而不同生态带中柱状沉积物中的C/N比值相对接近,很难根据C/N比值大小来对不同生态带中的有机物来源进行判断,这可能是埋藏在柱状沉积物中的有机物更多的受到了早期成岩作用造成的。植被对潮滩湿地中碳、氮、磷的分布有着重要影响,3种物质在互花米草、盐蒿和芦苇中的含量差别不是很大,因此潮滩植被对沉积物中上述3种物质的贡献差别主要是由不同植被的生物量和其所处环境的沉积动力差异造成的。

江苏潮滩湿地不同生境互花米草形态与生物量分配特征

通过对江苏潮滩湿地不同生境互花米草(Spartina alterniflora)种群生境特征、形态与生物量分配特征的分析,研究籽实成熟期互花米草形态与生物量分配特征及其影响因素。结果表明:(1)江苏潮滩湿地自海向陆不同生境间互花米草单株地上生物量、各形态指标、叶生物量比、繁殖分配Ⅰ和繁殖分配Ⅱ差异均显著(P<0.05),且与形态指标及其他生物量分配指标相比,繁殖分配的变异系数最大。(2)互花米草发生地米草生长时间最长,各形态指标(除种子数外)及单株地上生物量均最高;定居时间为1 a的米草各形态指标及单株地上生物量均最低。互花米草单株地上生物量及各形态指标分别与种群定居时间之间均呈正相关关系,其中单株地上生物量、茎长、叶长、叶宽、茎直径和种子数与种群定居时间均在α=0.01或α=0.05水平上呈显著正相关。(3)互花米草各形态指标(除种子数外)与土壤有机质、土壤总氮间均在α=0.01或α=0.05水平上呈显著正相关,土壤有机质与总氮是引起互花米草形态特征差异的重要因素。(4)互花米草各生物量分配指标与种群定居时间及土壤环境因子间在大多数情况下相关不显著,在特定的生境中互花米草特殊的生物量分配特征可能是其适应并成功入侵江苏潮滩湿地不同生境的重要原因之一。

长江口潮滩湿地-大气界面碳通量特征

选择长江河口崇明东滩为典型研究区域,使用原位静态箱-气相色谱法,对长江河口潮滩湿地-大气界面碳通量(CH4和CO2)进行了为期一年的现场观测实验.结果表明,观测期内,崇明东滩低潮滩(CM-3)表现为碳的吸收汇,平均碳通量为-13.23mg·m-·2h-1,且有明显的变化特征,8月为碳吸收的高峰期,2月碳的通量值最低;虽然低潮滩CH4年平均排放通量仅为0.04mg·m-2·h-1,在碳通量中所占比例很小,但却是大气CH4的持续排放源.中潮滩(CM-2)为大气CH4的排放源,在7月达到排放高峰;对CO2而言,光照条件下(明箱)以吸收为主,而无光照时(暗箱)中潮滩是CO2的排放源.中潮滩湿地-大气界面碳的年平均交换通量为51.79mg·m-·2h-1,显著高于低潮滩,植被和有机质含量的不同是导致两者差异的主要原因.温度和光照是影响碳通量及其季节变化的重要因素.海三棱藨草植株和中、低潮滩藻类的光合作用均显著促进了潮滩对大气碳的吸收.

上海市潮滩湿地大型底栖动物的空间分布格局

通过对上海市6个典型潮滩湿地（崇明东滩、崇明北滩、九段沙、青草沙、南汇边滩和杭州湾北岸）的调查，共记录到大型底栖动物112种，甲壳动物、软体动物和环节动物分别占总物种数的51．8％、22．3％和18．8％。6个潮滩湿地中大型底栖动物生物量的空间分布呈现一致的规律，即高潮区〉中潮区〉低潮区；在生物量构成中，甲壳动物是最为重要的类群，其总体平均相对贡献率在51％～97％之间，软体动物的总体平均相对贡献率在2％～48％之间。大型底栖动物密度的空间分布在地点间存在较大差异，在崇明东滩、九段沙和杭州湾北岸湿地中，软体动物在数量上占优势；而在崇明北滩、青草沙和南汇边滩，甲壳动物却是优势类群。与20世纪80和90年代的调查资料相比，近20多年来上海市潮滩湿地中大型底栖动物生物量明显增加，但群落结构发生了根本改变，优势类群由个体较小的软体动物转变为平均体重较大的甲壳动物，这主要与人类活动（过度采捕、环境污染和生物促淤等因素）的强度干扰有关，也反映上海市潮滩湿地的环境质量和生态功能正在逐步下降。

江苏滨海潮滩湿地对潮位变化的生态响应

通过江苏滨海平原典型淤泥质潮滩湿地断面定位观测和样品测试数据与潮位变化关系研究,探讨海平面上升导致淤泥质潮滩湿地生态演替的可能情景。结果表明,淤泥质潮滩湿地的潜水水位和水质、土壤盐分和养分以及潮滩植物种类和生产量等生态组分与潮位变化之间均存在良好的相关关系。据此关系推断,海平面上升,不仅将直接通过增加潮滩湿地的潮浸频率,而且还通过抬高潜水的水位与矿化度,引起潮滩湿地表土积盐和植被退化,进而导致潮滩湿地生态发生逆向演替:生物多样性减少、生产量下降和生态类型趋于单一。上部的茅草滩,已淋洗脱盐的表土因重新返盐(次生盐渍化作用),茅草生长受到抑制,将逐步被较低一级的盐蒿取代,同时由于海堤的阻碍,损失的草滩得不到相应的补偿,最终将可能消失;下部的大米草沼泽,其外缘将不断为光滩所取代,内缘上侵由于受到其繁殖速度的限制,在海平面上升速率较大时补偿速度可能赶不上其退化速度,而导致其分布逐渐变窄,甚至消失;中部的盐蒿滩则由于得到上部草滩退化的补偿和下部大米草沼泽退化的缓冲,范围不断扩大,生态类型多样的潮滩湿地最终将由单一的盐蒿控制。

长江口潮滩湿地土壤酶活性的陆向变化以及与环境因子的相关性

研究了长江口崇明东滩潮滩湿地表层沉积物的土壤酶活性和环境因子沿高程的陆向变化及其它们之间的相关性。结果表明,在潮滩湿地表层沉积物中的全磷(TP)、全氮(TN)和有机质(OM)的含量,随着高程的增加,其含量呈上升趋势,而沉积物平均粒径(AGS)和溶解无机磷(DIP)含量逐渐降低。崇明东滩表层沉积物中碱性磷酸酶活性沿高程梯度有增加的趋势,与沉积物平均粒径和溶解无机磷含量呈极显著负相关(p<0.01),与有机质、总氮、总磷含量呈显著正相关(p<0.05),反映出碱性磷酸酶活性受底物和产物并存机制的诱导或抑制。过氧化氢酶活性随高程也有逐渐增大的趋势,其活性与有机质、总氮、总磷呈显著正相关与溶解无机磷和沉积物平均粒径呈负相关(p<0.05),充分反映了随着演替的发展,沉积物的肥力逐渐增高的特点,也反映了沿高程梯度沉积物生物氧化作用逐渐增强。转化酶活性从藻类盐渍带到芦苇(Phragmites australis)带变化并不明显,在海三棱藨草(Scirpus mariqueter)带略高。蛋白酶活性从藻类盐渍带到芦苇带有降低的趋势,蛋白酶活性的高低更决定于有机质中蛋白质的含量而与有机质总量无关,说明蛋白酶可能主要由硅藻产生。

互花米草引种对苏北潮滩湿地TOC、TN和TP分布的影响

分析了TOC、TN和TP在苏北潮滩湿地不同生态带沉积物和植被中的分布状况,结果表明:TOC和TN的水平和垂向平均含量以互花米草滩为最高,其次分别为盐蒿滩、芦苇滩和光滩。TP的平均含量以光滩为最高,依次由海向陆逐渐减小。在生物量最大期间(秋季),单位面积上互花米草体内TOC、TN和TP的累积量远大于盐蒿和芦苇。互花米草主要通过以下4个方面对研究区潮滩湿地TOC、TN和TP的分布产生影响:(1)互花米草滩面较高的沉积速率;(2)互花米草对整个潮滩湿地不同植被分布格局的改变;(3)互花米草有着高生产力以及巨大的地下生物量;(4)互花米草的生长特性使其在生长过程中对磷的需求量很大。

围填海对潮滩湿地生态系统服务影响评估——以江苏省为例

运用市场价值法、影子工程法、碳税法、替代成本法、成果参照法等评估了江苏省围填海造地工程对潮滩湿地生态系统的食品生产、基因资源、气体调节、干扰调节、生物控制、废弃物处理、养分循环、初级生产、科研文化等服务的影响值;结果表明:5个典型围填海造地工程引起潮滩湿地生态系统服务的损失值分别为0.8182亿元/a、0.0199亿元/a、0.4475亿元/a、2.3967亿元/a和0.6962亿元/a;其结果可为相关研究和相关政策制定提供参考。

盐城潮滩湿地不同植被带土壤有机质空间分布特征

对盐城潮滩湿地不同植被带土壤有机质质量分数进行分析,以探讨土壤有机质的空间分布特征及其影响因素。结果表明:1)盐城潮滩湿地土壤有机质质量分数较低,介于2.97~12.92 g·kg-1。2)在水平方向上土壤有机质质量分数,植被带高于光滩,互花米草滩高于碱蓬滩与禾草滩,且各植被带之间差异显著(P<0.05)。3)在垂向上,潮滩湿地各植被带土壤有机质分布均表现为自地表向下逐渐降低的趋势;互花米草引种地土壤有机质质量分数自地表向下呈泥-沙交互分布。4)向海方向新扩张形成的互花米草种群,土壤有机质质量分数每年在表层沉积物中的累积速率为1.77 g·kg-1。5)不同植被带,植被的生物量与土壤有机质质量分数之间显著正相关(P<0.05);同一植被带,植被的定居年数与土壤有机质质量分数之间显著正相关(P<0.05);物源、植被类型与植被定居时间是影响潮滩土壤有机质空间分布特征的重要因素。

苏北潮滩湿地植被对沉积物N、P含量的影响

文章对比分析了植被和沉积物中N、P垂向分布和季节变化，探讨不同植被对潮滩湿地N、P动态变化的影响。分析表明：潮滩湿地的分带性差异使N、P在潮滩湿地各地带有不同的分布规律和季节性变化特性，植被尤其是有较高地下生物量的互花米草和芦苇在整个潮滩湿地N、P的分布以及季节变化中起重要作用，潮滩植被主要是通过N、P在体内的主动转移，植物对沉积物中N、P的吸收以及富集死亡的地下根茎中分解矿化后释放的N、P来影响沉积物中N、P分布的；1—4月通过枯落生物量回归到地面的N、P总量分别达到149．4t和18．2t，对整个湿地生态系统的生源物质循环以及生态环境产生很大影响。

黄河口滨岸潮滩湿地土壤碳、氮的空间分异特征

2009年5月,运用地统计学方法研究了黄河口滨岸潮滩湿地土壤碳、氮的空间分布格局。结果表明,潮滩湿地土壤的TC、TN和C/N含量具有明显的水平变异性,自表层向下均呈显著降低趋势,总体表现为TN>C/N>TC。潮滩湿地土壤不同土层TN和C/N含量的水平分布空间结构明显,分别符合不同的变异函数理论模型,且具有强烈/中等程度的空间相关性,其空间变异性均以向低潮滩延伸且受潮汐涨落影响较大的方向为最大,自然结构因素在引起TN和C/N空间异质性中的贡献占优,随机因素的影响相对较小。潮滩湿地土壤不同土层TN和C/N具有明显的空间分布格局,表层土壤的TN含量向低潮滩延伸方向形成明显斑块低值区,边缘则形成斑块高值区,而不同土层的C/N以及亚表层的TN则与之相反。研究发现,微地貌特征和潮汐微域物理扰动强度是导致空间异质性的重要随机因素,而水盐条件、土壤类型和潮汐物理扰动是重要结构因素。湿地有机质来源以陆源为主,且越靠近海的方向,潮滩湿地土壤中的有机质受陆源的影响越大。

黄河口潮滩湿地土壤CH4氧化潜力及其对有机物输入的响应

2010年11月,采集了黄河口北部滨岸高潮滩、中潮滩、低潮滩和光滩表层土壤样品,基于短期培养实验,研究了不同潮滩土壤CH4氧化潜力及其对有机物输入的响应.结果表明,尽管4种湿地土壤的CH4氧化潜力存在一定差异（P＞0.05）,但整体变化规律相似.12～60 h,CH4氧化潜力均呈先增加后降低变化;60～132 h,CH4氧化潜力均呈迅速增加趋势.4种湿地土壤CH4氧化潜力整体表现为光滩（2.37 μg/g·d）＞低潮滩（2.29 μg/g·d）＞中潮滩（1.70 μg/g·d）＞高潮滩（1.47 μg/g· d）.甲醇输入整体抑制了湿地土壤的CH4氧化潜力,抑制程度表现为光滩＞中潮滩＞低潮滩＞高潮滩.4种湿地土壤的CH4氧化潜力分别为1.27,0.49,0.67和0.38 μg/（g·d）,较对照组降低13.56％,70.98％,70.65％和83.83％;酵母膏输入对高潮滩、中潮滩和光滩土壤的CH4氧化潜力表现为促进作用,促进程度表现为中潮滩＞高潮滩＞光滩.3种湿地土壤的CH4氧化潜力分别为2.89,2.41和2.96μg/（g·d）,较对照组增加69.38％,64.01％和24.76％.与之相比,酵母膏对低潮滩土壤的CH4氧化潜力表现为弱抑制作用,其氧化潜力为2.14 μg/（g·d）,较对照组降低6.67％.可见,不同有机物对潮滩湿地土壤CH4氧化潜力的影响差异较大,在当前外源有机物为黄河入海主要污染物情况下,潮滩湿地CH4的源/汇功能将会发生明显变化,这就使得在估算黄河口潮滩CH4排放清单时应特别关注不同有机物输入对CH4释放的影响.

长江口南汇潮滩湿地污水处理系统的净化功能

2002年8月～12月对长江口南汇潮滩湿地处理系统对污水净化效果进行了研究,分析了潮滩沉积物中N、P含量变化及其与功能细菌含量间的关系,以及芦苇对污染物质的直接去除作用。结果表明:潮滩湿地对污水的净化效果显著,对TN、TP和COD的去除率分别达到94.06%,76.82%和92.47%;沉积物中N、P含量随样点与排污口间距离增大呈下降趋势;沉积物中NH4+—N、NO3-—N、DIP含量与功能细菌数量间呈良好的正相关;收割芦苇去除的N、P量分别只占全年排入湿地总量的2.201×10-5%、4.552×10-4%。潮滩湿地对污染物的去除主要通过:潮汐稀释转移,沉降,滩面沉积物吸附等物理过程和微生物分解等生物过程的综合作用,而潮滩植物的直接去除作用仅占很小部分。

盐城潮滩湿地对N、P营养物质的截留效应研究

研究了盐城潮滩芦苇(Phragm ites australis)、盐蒿(Artem isia schrenkiana)、互花米草(Spartina alterniflora)和淤泥光滩4种湿地对N、P营养物质的截留效应。在所选取的4种湿地中,分别采集了水、土壤和生物样;水样的总氮(TN)、总磷(TP)用过硫酸氧化还原法测定,土壤和生物样的TN、TP分别用凯氏定N法和钼锑抗比色法测定。研究结果显示,不同污染程度的水源灌溉下的芦苇湿地,其截留N、P的效果差异显著。其中,黄沙港不定期污水灌溉的芦苇湿地每年平均可截留TN 0.095 t/hm2、TP 0.026 t/hm2;而采取三灌三排方式用河水灌溉的新洋港芦苇湿地每年可分别截留TN 0.030 t/hm2、TP 0.001 t/hm2。比较盐蒿、互花米草和淤泥光滩3种湿地每年对湿地水中N、P的截留效果,淤泥光滩的效果最差,仅截留TN 0.385 kg/hm2、TP 0.042 kg/hm2;互花米草效果最好,分别截留TN 220.660 kg/hm2、TP 36.754 kg/hm2。尽管互花米草生物量大于芦苇,但其截留效果仍低于芦苇湿地(芦苇1 a收割1次)。

长江口潮滩湿地大型底栖动物群落的生态学特征

长江口潮滩湿地共有大型底栖动物 6 8种 ,河口低盐种、半咸水种和淡水种共存 ,反映了咸、淡水过渡环境的特点。沿着河口梯度 ,随着盐度的升高 ,底栖动物物种数增多。沿潮滩高程梯度 ,从低位盐沼到高位盐沼 ,随着海三棱藨草密度和生物量的增加 ,以及沉积物特性的变化 ,底栖动物物种丰度和多样性呈上升趋势。从潮沟底、潮沟边滩到草滩 ,潮沟系统小尺度生境变化导致底栖动物种类组成的生态系列变化。就长江口潮滩湿地来讲 ,不同尺度的空间异质性特点各异、主导因素亦有差别 ,河口盐度梯度、高程梯度、盐沼植被、潮沟系统对淤泥质河口潮滩湿地不同等级尺度的空间异质性起着主要的决定作用。正是这种不同尺度的异质性 ,维持着淤泥质河口潮滩湿地底栖动物群落结构的多样性和稳定性 ,使其表现出特大型河口淤泥质潮滩湿地底栖动物群落的独特性。尤其是沿高程分布的盐沼植被、潮沟系统、微地貌结构对潮滩湿地的底栖动物群落起着主要的调控作用。因此 ,在制订河口湿地恢复和重建计划时 ,对影响物底栖动物群落的盐沼植被、高程、地形 (尤其是潮沟变化 )

闽江口潮滩湿地不同植被带土壤及间隙水中硅的分布特征

以闽江口潮滩湿地为研究对象,由岸及海方向对芦苇、短叶茳芏、互花米草(潮沟内)和互花米草(潮沟外)4种湿地土壤生物硅和土壤间隙水氮硅营养盐含量及其随深度变化的特征进行为期1a的季度观测。结果显示:互花米草(外)、短叶茳芏、芦苇和互花米草(内)带湿地土壤生物硅的年均含量依次降低,分别为14.33、10.40、9.98、7.50 mg/g;互花米草(外)、互花米草(内)、短叶茳芏和芦苇带湿地土壤间隙水活性硅酸盐年均含量依次降低,分别为407、359、344、323μmol/L;湿地各植被带土壤及间隙水含硅量均呈现夏秋季节高于冬春季节的趋势。统计分析表明:间隙水活性硅酸盐与土壤生物硅含量、距潮沟的距离之间的正相关性均比较显著(P<0.05),温度对土壤中硅含量的影响也有一定的正相关性,说明湿地植被、温度和潮汐作用是影响闽江口湿地硅分布的重要因素。与土著种对比,互花米草入侵在一定程度上改变了闽江口潮滩湿地土壤硅分布的格局。

黄河三角洲典型潮滩湿地土壤硝态氮和铵态氮的空间分布特征

运用地统计学方法研究了黄河口滨岸潮滩湿地土壤中硝态氮和铵态氮的空间分布格局。结果表明,潮滩湿地土壤NO3--N和NH4+-N的水平变异性在不同土层差异较大,较高的水平变异性主要与其在潮滩湿地良好水分条件下较为活跃的物理运移特性有关;潮滩湿地表层土壤NO3--N的水平分布具有明显的空间结构,符合高斯模型,并具有中等程度的空间相关性;自然结构因素在引起NO3--N空间异质性中的贡献占优,随机因素的影响相对较小;表层土壤NO3--N的空间变异性以向低潮滩延伸且受潮汐涨落影响较大的方向最大;潮滩湿地表层土壤的NO3--N具有明显的空间分布格局,表现出向低潮滩延伸方向形成明显斑块低值区,边缘则形成斑块高值区的特征。微地貌特征和潮汐微域物理扰动强度是导致空间异质性的两个重要随机因素,而水盐条件、土壤类型和潮汐物理扰动是3个重要结构因素。

河口潮滩湿地景观格局变化及其受圈围开发影响的分析——以崇明东滩为例

以崇明岛2期SPOT遥感图像为数据源,以遥感图像处理和分类技术及景观格局分析软件FRAGSTAS为研究手段,分析了近十几年来的景观变化和人类圈围滩涂等活动对研究区景观的影响。结果表明,人类围筑海塘和开发活动导致景观在以海塘为界的不同区域逐渐分异,各区域具有各自独特的景观格局;人类大规模的干扰活动一方面在直接改造着景观,在92塘内开垦区域呈现出集约农业景观,另一方面也间接影响了景观,在92塘和98塘之间已圈围而未开垦区域内导致了严重的芦苇带破碎化,在98塘外的自然潮滩区域导致了潮沟减少和退化、盐沼草滩周围斑块类型的丰富性和均匀性下降及潮滩湿地景观整体异质性下降等后果。

水沙条件及氮输入对黄河口滨岸潮滩湿地碱蓬和土壤;N吸收特征的影响

受自然及人为活动的影响,黄河三角洲水沙条件存在较大变化,由此带来的外源营养物质增加对潮滩湿地植被生长及元素吸收利用具有重要的影响。为此采用3因素4水平的正交试验,以黄河口滨岸潮滩湿地先锋物种碱蓬(Suaeda salsa)为研究对象,利用^(15)N示踪技术,研究了水沙条件及氮输入对碱蓬和土壤^(15)N吸收特征的影响。结果表明:淹水深度、泥沙沉积及氮输入对土壤全氮含量的影响不显著,但外源氮输入对土壤^(15)N固持量(N_(dff))和比例(N_(dff)%)的影响达到显著水平,且最大值(10.44 mg/kg和3.83%)均出现在W_(4)S_(2)N_(3)(30 cm淹水+3 cm泥沙沉积+6 g/m^(2)氮输入)处理;碱蓬叶和茎中全氮含量、^(15)N吸收量(N_(dff))及比例(N_(dff)%)在深淹水和泥沙沉积处理时较大,而根中全氮含量、N_(dff)及N_(dff)%在高氮输入较大。且根N_(dff)和N_(dff)%最大值(1.10 mg/kg和18.21%)在W_(1)S_(4)N_(4)(2 cm淹水+12 cm泥沙沉积+9 g/m^(2)氮输入)处理时取得,此时碱蓬的生长情况最好,表明适当的淹水和泥沙埋深以及高氮输入(9 g/m^(2))有利于根系对外源氮的吸收,从而促进植株的生长。由此可见,在黄河三角洲水沙变化大的背景下,淹水、泥沙沉积和外源氮输入的适当把控,可促进碱蓬对外源氮的吸收利用而有助于其生长,从而对维护黄河三角洲潮滩湿地的健康具有重要作用。