水位和草丘微地貌对巴音布鲁克高寒沼泽植物群落物种多样性的影响

高寒沼泽是气候变化和人类活动的敏感区和预警区,了解高寒沼泽植物群落物种多样性与环境因子的关系,对于揭示其物种多样性的维持机制以及高寒沼泽的保护和管理具有重要意义。以巴音布鲁克高寒沼泽为研究对象,采用野外样线与样方调查相结合的方法,研究水位和草丘微地貌对巴音布鲁克沼泽植物群落物种多样性的影响。研究结果表明,出现在样地内的湿地植物共39种,隶属于19科22属;地表水水位直接影响沼泽植物群落的物种组成和多样性。随着地表积水的增加,沼泽植物物种丰富度明显降低,二者显著负相关(n=11,R2=0.77,p<0.001);随着水位的变化,常年积水区、季节性积水区、无积水区的植物物种丰富度依次增加。水位与草丘盖度显著负相关(n=11,R2=0.63,p<0.001),随着水位的升高,草丘盖度逐渐减小;草丘物种丰富度显著高于丘间(p<0.001),与丘间相比,草丘增加了45%的物种数,物种丰富度与草丘盖度显著正相关(n=11,R2=0.79,p<0.001),草丘盖度越高,沼泽物种越丰富。草丘微地貌主要通过增加表面积和生境异质性来促进沼泽的植物物种多样性。

草丘微地貌对苔草泥炭沼泽枯落物分解的影响

苔草沼泽在北半球高纬度地区广泛分布,草丘微地貌是苔草泥炭沼泽普遍存在的外貌特征,草丘和丘间环境差异可能会引起枯落物分解的异质性。为此,选择长白山区敦化东明林场典型臌囊苔草(Carex schmidtii)沼泽为研究对象,采用分解袋法对臌囊苔草枯落物在草丘及丘间位置的分解差异及其影响因素进行研究。结果表明:草丘和丘间枯落物干重损失具有相似的变化趋势,但丘间枯落物总干重损失(40.20%±4.22%)和分解速率(0.0021±0.0001)d^(-1)均高于草丘枯落物总干重损失(21.70%±2.25%)和分解速率(0.0012±0.0001)d^(-1),且丘间枯落物分解速率具有较大的波动性;草丘和丘间粗孔分解袋枯落物干重损失分别比对应位置的细孔分解袋枯落物干重损失高(1.81%±0.32%)和(2.91%±0.30%),在草丘和丘间枯落物分解速率上,微生物贡献分别是土壤动物贡献的6.37倍和5.65倍,而丘间土壤动物和微生物对枯落物分解速率的贡献分别是草丘的1.79倍和1.59倍。相关分析显示,草丘丘间枯落物干重损失与相应位置积温呈显著正相关(P<0.05),而枯落物干重损失与草丘水位呈显著负相关(P<0.05),与丘间水位呈显著正相关(P<0.05)。本研究表明,在草丘微地貌格局下,不同的水热组合影响土壤动物和土壤微生物分布及群落组成,从而对枯落物分解产生影响,而其丘间不稳定的水分环境则是影响苔草泥炭沼泽枯落物分解的关键环境因子。

吉林敦化臌囊薹草泥炭沼泽土壤甲烷产生速率和氧化速率

以地处长白山区的吉林省敦化市大石头镇东明林场臌囊薹草(Carex schmidtii)泥炭沼泽为研究对象,于2019年7月15日,采集臌囊薹草草丘、丘下和丘间0~10 cm、10~20 cm和20~30 cm深度的土壤样品,采用室内培养法,培养土壤样品,在连续培养的24 d中,从培养土壤样品的培养瓶中抽取气体样品,测定土壤甲烷的产生速率和氧化速率。研究结果表明,在实验的第24天,臌囊薹草草丘0~30 cm深度土壤的甲烷产生速率最大,为(156.55±83.37)μg/(g·d),在实验的第6小时,土壤甲烷氧化速率最大,为(1.38±0.11)μg/(g·d),二者显著高于丘下和丘间土壤,丘下和丘间土壤甲烷产生速率和氧化速率无显著差异;在垂直方向上,在实验的第24天,草丘10~20 cm深度土壤甲烷产生速率最大;在实验的第16天,丘间10~20 cm深度土壤甲烷产生速率最大;在实验的第12天,丘下0~10 cm深度土壤甲烷产生速率最大;草丘对土壤甲烷的氧化作用在甲烷释放过程中占主导地位,可以有效减少甲烷的排放量,对沼泽碳输出具有重要的调控作用。

长白山区金川泥炭沼泽土壤酶活性特征

土壤酶是泥炭地生态系统碳循环过程的重要参与者,影响着泥炭沼泽土壤有机碳库的变化及其在全球碳循环中的作用。以长白山区金川泥炭沼泽为研究对象,于2017年8月17日,分别采集臌囊薹草（Carex schmidtii）草丘、丘间和油桦（Betula fruticosa）群落下0～50 cm深度土壤,测定其3种水解酶（β-1,4-葡萄糖苷酶、β-1,4-N-乙酰葡糖胺糖苷酶、酸性磷酸酶）和1种氧化酶（过氧化物酶）的活性,并分析其影响因素。研究结果表明,在0～10cm深度,油桦群落下土壤中β-1,4-葡萄糖苷酶活性平均值为（2 116.78±65.41） nmol/（g·h）,显著高于臌囊薹草草丘和丘间土壤（n=3,p〈0.05）;土壤酸性磷酸酶和过氧化物酶活性平均值分别为（4 786.57±738.84） nmol/（g·h）和（8.98±0.377） nmol/（g·h）,显著高于臌囊薹草丘间土壤（n=3,p〈0.05）,与草丘土壤无显著差异（n=3,p〉0.05）;油桦群落下的土壤中β-1,4-N-乙酰葡糖胺糖苷酶活性平均值为（615.67±43.49） nmol/（g·h）,显著低于臌囊薹草草丘土壤（n=3,p〈0.05）。在臌囊薹草草丘土壤中,β-1,4-葡萄糖苷酶、β-1,4-N-乙酰葡糖胺糖苷酶、酸性磷酸酶和过氧化物酶活性都显著高于丘间土壤（n=3,p〈0.05）。在0～50 cm深度土壤中,随着土壤深度的增加,土壤β-1,4-葡萄糖苷酶、β-1,4-N-乙酰葡糖胺糖苷酶活性在臌囊薹草草丘和丘间呈单峰型变化,而在油桦群落下的土壤中基本保持不变。土壤酸性磷酸酶活性在臌囊薹草草丘和丘间10～20 cm深度土壤中达到最大,而在油桦群落下的0～10 cm深度土壤中最大。在臌囊薹草群落草丘和油桦群落下的土壤中,随着土壤深度的增加,土壤过氧化物酶活性波动变化,而在臌囊薹草丘间土壤中,过氧化物酶活性逐渐增大。土壤含水量和全氮含量是影响泥炭沼泽土壤酶活性空间异质性的主要因子。