盐城海滨湿地不同盐沼土壤呼吸特征及温度响应

测定了盐城海滨湿地芦苇(Phragmites australis)盐沼、互花米草(Spartina alterniflora)盐沼和碱蓬(Suaeda salsa)盐沼土壤呼吸速率,结合盐沼土壤室内培养实验,比较3种盐沼土壤呼吸特征及温度响应。结果表明:(1)实验期内3种盐沼土壤呼吸均为CO_2排放状态,芦苇盐沼、互花米草盐沼和碱蓬盐沼土壤呼吸速率平均值分别为323.67、499.51和150.41 mg·m^(-2)·a^(-1)。3种盐沼土壤呼吸均呈现明显的季节性差异,由高到低依次为夏季、春季和秋季。(2)野外实验中,3种盐沼土壤呼吸出现峰值时的土壤温度由高到低依次为芦苇盐沼(28℃)、互花米草盐沼(22℃)和碱蓬盐沼(20℃)。室内培养条件下,土壤呼吸速率与土壤温度呈显著正相关(P<0.05),对温度变化的敏感性由大到小依次为芦苇盐沼(2.19)、碱蓬盐沼(2.15)和互花米草盐沼(1.58)。(3)实验期内3种盐沼土壤呼吸累积排放量由大到小依次为互花米草盐沼(3 400 g·m-2·a-1)、芦苇盐沼(2 330 g·m^(-2)·a^(-1))和碱蓬盐沼(1 082 g·m^(-2)·a^(-1)),不同季节累积排放量由大到小依次均为夏季、春季和秋季。

用^(13)C脉冲标记法研究互花米草光合碳的分配

土壤有机碳库作为陆地生态系统最大的碳库,其微小的变动就能影响着全球碳的平衡、生物多样性、土壤养分状况以及整个生态系统的可持续发展。其中,植物光合作用是陆地和大气间碳循环的驱动力,是土壤有机碳的重要来源。自1979年中国引入互花米草(Spartina alterniflora)后,大面积的互花米草入侵必然对盐沼土壤有机碳的输入和输出、碳循环产生影响。研究互花米草生长期内光合碳的分配问题对湿地碳平衡具有重要意义。在互花米草生育期内通过盆栽实验对互花米草进行4次^(13)C脉冲标记,研究互花米草光合碳在互花米草-土壤系统中各组分的分配及固定。结果表明:(1)标记互花米草^(13)C丰度值明显增加,随标记次数增加呈上升趋势,各组分^(13)C丰度值表现为茎>叶>根>根际土壤>土体;(2)互花米草各组分固定的^(13)C量随标记次数增加而增加,4次标记固定的^(13)C量在52.80-276.81mg·plant^(-1)(以C计)之间。互花米草各组分固定^(13)C量呈现茎>叶>根>根际土壤>土体的趋势;(3)4次标记后互花米草-土壤系统各组分固定^(13)C量占净光合^(13)C总量分配比例呈现茎>叶>根>根际土壤>土体的趋势,叶分配比例为32.48%-39.20%,茎分配比例为39.83%-47.65%,根分配比例为18.01%-20.34%,根际土壤分配比例为0.30%-0.42%,土体分配比例为0.08%-0.20%。光合碳在互花米草各部分以及土体中都有所增加,主要集中在地上部分。

氮磷添加对互花米草-土壤系统碳分配的影响

采用13C脉冲标记方法分析不同氮(N)、磷(P)添加水平下互花米草(Spartina alterniflora)植株及根系土壤有机碳δC13含量变化,比较不同N、P添加水平对光合碳分配和固定的差异,探讨N、P添加对光合碳在互花米草-土壤系统分配和固定的影响。结果表明第4次脉冲标记后各处理组各组分13C丰度均明显提高,除NP1处理外其他处理13C丰度均呈现茎、叶、根、根际土壤和土体递减的规律,与对照组(CK)变化一致。各处理组13C固定总量分别呈持续增加趋势,但均低于CK组,NP添加处理13C平均固定量大于单独添加N或P处理。在植物发育过程中,光合碳在互花米草地上部分(叶、茎)分配比例逐渐减小,地下部分(根、根际土壤和土体)分配比例逐渐增大,土壤中有机碳13C发生富集;且随着植物的发育,各处理组间互花米草-土壤系统各组分13C分配比例差异越来越小,趋于一致。N添加组根际土壤和土体13C分配比例随着N添加水平的增加而增加,说明施N能促进光合碳向土壤转移。P添加组在中等P水平(P2)下,植物光合碳地下部分分配比例最高,有利于光合碳向地下转移。NP添加组在中等NP配施水平(NP2)下,地下部分13C分配比例最高,根际土壤和土体13C分配比例随NP添加水平的增加而增加。N、P添加水平及营养盐类型能改变光合碳在互花米草-土壤系统的分配,表明富营养化作用对盐沼生态系统碳循环具有显著生态效应。

福建省戴云山乡镇尺度农田生态系统氮素流动及其效率

氮素在农业生产中至关重要,农业生产及农产品消费等过程中存在氮素利用率低、损失率高的现象,由此引发一系列氮的生态环境污染问题。全面认识农业生产过程中氮素的利用效率及其环境负荷特征,有助于寻找削减氮排放的途径。采用物质流分析法构建农业生态系统氮素平衡模型,分析了福建省德化县戴云山地区赤水镇、南埕镇和上涌镇农业生产系统氮素流动特征。结果表明,2002—2016年,3个镇农田生产氮素流动通量呈下降趋势,其中赤水镇氮素输入量由2002年的86.40 kg·hm^(-2)下降至2016年的37.19 kg·hm^(-2)。农田生产的单位面积施氮量总体高于全国平均水平,化肥氮的过量输入是农业生产环境负荷产生的主要原因。3个镇化肥氮平均投入量占总氮输入量的45.56%~72.26%。上涌镇氮素利用率在27.05%~35.05%之间波动,氮素环境平均损失率最低。尽管调查期间化肥过量使用状况有明显改善,但是氮素利用率低、损失率高依然是当地面临的主要问题。发展可持续农业对改善当地环境效益至关重要,建议调整肥料施用配比,提升农业废弃物的资源化利用率,提高氮素循环利用率,以减少资源浪费和环境污染。