白洋淀蘆葦型水陸交錯(cuò)帶根際環(huán)境對(duì)氮素轉(zhuǎn)化的影響.pdf

1、濕地水陸交錯(cuò)帶由于其顯著的邊緣效應(yīng)，在水-陸生態(tài)系統(tǒng)之間的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)中發(fā)揮著特殊的作用。濕地交錯(cuò)帶植物作為水陸交錯(cuò)帶中的重要組成部分，尤其是其發(fā)達(dá)的根系及其所形成的特殊根際環(huán)境，在濕地生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)傳輸過(guò)程中具有至關(guān)重要的且不為人見(jiàn)的作用。因此，本研究以白洋淀濕地水陸交錯(cuò)帶為研究對(duì)象，研究其根際環(huán)境對(duì)氮素轉(zhuǎn)化的影響。首先，選擇了2個(gè)典型水陸交錯(cuò)帶樣點(diǎn)，采用密閉式靜態(tài)箱氣體采集法，土壤剖面采樣技術(shù)等，于2015年3月至2015年

2、11月開(kāi)展長(zhǎng)期定位監(jiān)測(cè)，研究不同季節(jié)（春季、夏季、秋季、冬季）蘆葦根際土壤N2O氣體排放、土壤剖面全氮、有機(jī)氮、土壤NH4+-N、NO3--N含量變化特征，明確氮素季節(jié)變化規(guī)律;然后，采用原狀根箱模擬試驗(yàn)法，結(jié)合15N穩(wěn)定同位素示蹤技術(shù)，追蹤外源氮素在蘆葦根際土壤剖面的轉(zhuǎn)化特征及向植物體內(nèi)的遷移通量，進(jìn)一步闡明水陸交錯(cuò)帶蘆葦根際環(huán)境對(duì)外源氮轉(zhuǎn)化關(guān)鍵過(guò)程（硝化/反硝化）的影響;最后，綜合分析根箱試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合土壤酶和微生物學(xué)分析技術(shù)，初步

3、探明其微生物學(xué)機(jī)理，為全面認(rèn)識(shí)濕地水陸交錯(cuò)帶在濕地氮素轉(zhuǎn)化中的作用，以及今后濕地生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和管理提供科學(xué)的理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)水陸交錯(cuò)帶蘆葦根際環(huán)境氮素轉(zhuǎn)化季節(jié)變化規(guī)律
　　白洋淀蘆葦型水陸交錯(cuò)帶土壤氮素形態(tài)在不同土層中含量有所不同，土壤中氮素主要以有機(jī)氮形式存在，各土層中有機(jī)氮含量占全氮含量的97％以上，且主要集中在土壤表層，隨土層深度的增加而降低。在土壤剖面中NH4+-N含量差異較小，除80-100

4、cm土層NH4+-N含量略高外，0-80cm土層NH4+-N含量在8.34～9.74mg/kg之間。土壤各層NO3--N含量均呈現(xiàn)隨土層深度增加先降低后又上升趨勢(shì)。
　　水陸交錯(cuò)帶土壤氮素主要儲(chǔ)存在60cm以上土層，貢獻(xiàn)率達(dá)到了70％以上。在1m土體范圍內(nèi)，受生活污染較嚴(yán)重的S1土壤氮儲(chǔ)量(1.39kg/m2)低于受漁業(yè)生產(chǎn)污染相對(duì)較重的S2(1.43kg/m2)，濕地水陸交錯(cuò)帶對(duì)氮素的截留效果明顯。
　　白洋淀蘆葦型水陸交

5、錯(cuò)帶土壤N2O排放通量變化呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化規(guī)律。秋季（8月）排放通量達(dá)到最大值，平均為174.71μg·(m2·h)-1，冬季（11月）最少，平均為5.01μg·(m2·h)-1;同時(shí)，N2O排放通量與表層土壤含水量、采樣箱內(nèi)溫度、5cm和10cm土壤溫度均呈現(xiàn)顯著正相關(guān)關(guān)系，與表層有機(jī)碳不存在顯著相關(guān)關(guān)系。
　　(2)水陸交錯(cuò)帶蘆葦根際環(huán)境對(duì)外源氮轉(zhuǎn)化關(guān)鍵過(guò)程（硝化/反硝化）的影響規(guī)律
　　蘆葦植株地上部和地下部對(duì)外源

6、氮素均具有很強(qiáng)的吸收能力，且主要集中在地上部，地下部的氮素截留作用也非常明顯。蘆葦植株總吸氮量為7.03kgN/hm2，與小麥相比增加4.45倍，且主要集中在地上部。蘆葦?shù)叵虏课空伎偽康?9.73％，小麥僅占9.31％。
　　外源氮素添加后，葦?shù)赝寥赖貧埩粲邢蛳逻\(yùn)移出植物根區(qū)的趨勢(shì)，且蘆葦20-60cm根際區(qū)域?qū)τ诘氐慕亓裟芰^強(qiáng)，損失率較低，只有28.79％。葦?shù)乇韺?-20cm氮素殘留總量較多，土壤15N殘留量隨土

7、層深度的增加大體呈降低趨勢(shì)。與小麥相比，除0-20cm表層外，蘆葦其余各層土壤15N殘留量均明顯增加。
　　水陸交錯(cuò)帶濕地蘆葦土壤N2O排放引起的氮素?fù)p失較小。葦?shù)赝寥繬2O排放在外源氮索添加后的第1-3d內(nèi)急劇降低，后處于一個(gè)基本穩(wěn)定值，第18-19d和第26d均出現(xiàn)了排放小高峰。N2O平均排放速率為67.54μg/(m2·h)，排放總量為453.85g/hm2，與麥田相比，均降低71.69％。
　　葦?shù)赝寥冷@態(tài)氮、硝態(tài)氮

8、和可溶性總氮的淋失主要發(fā)生在外源氮素添加后的第1d，且均隨淋洗時(shí)間的增加呈降低趨勢(shì)，硝態(tài)氮是氮素淋溶流失的主要形態(tài)。蘆葦根際對(duì)于外源氮素具有較強(qiáng)的吸持能力，氮素利用率高，氮素淋溶損失少。
　　(3)生態(tài)交錯(cuò)帶蘆葦根際環(huán)境氮素轉(zhuǎn)化的微生物學(xué)特征
　　土壤微生物的變化對(duì)于氮素的轉(zhuǎn)化起到了關(guān)鍵的作用。表層0-20cm土壤氨氧化細(xì)菌、硝化細(xì)菌、反硝化細(xì)菌數(shù)量明顯增加，高出同時(shí)期麥田10.69％、59.10％和40.06％，土壤脲酶和