白洋淀蘆葦型水陸交錯帶根際環(huán)境對氮素轉化的影響.pdf

1、濕地水陸交錯帶由于其顯著的邊緣效應，在水-陸生態(tài)系統(tǒng)之間的能量流動和物質循環(huán)中發(fā)揮著特殊的作用。濕地交錯帶植物作為水陸交錯帶中的重要組成部分，尤其是其發(fā)達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)中的物質傳輸過程中具有至關重要的且不為人見的作用。因此，本研究以白洋淀濕地水陸交錯帶為研究對象，研究其根際環(huán)境對氮素轉化的影響。首先，選擇了2個典型水陸交錯帶樣點，采用密閉式靜態(tài)箱氣體采集法，土壤剖面采樣技術等，于2015年3月至2015年

2、11月開展長期定位監(jiān)測，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法，結合15N穩(wěn)定同位素示蹤技術，追蹤外源氮素在蘆葦根際土壤剖面的轉化特征及向植物體內的遷移通量，進一步闡明水陸交錯帶蘆葦根際環(huán)境對外源氮轉化關鍵過程（硝化/反硝化）的影響;最后，綜合分析根箱試驗結果，結合土壤酶和微生物學分析技術，初步

3、探明其微生物學機理，為全面認識濕地水陸交錯帶在濕地氮素轉化中的作用，以及今后濕地生態(tài)系統(tǒng)保護和管理提供科學的理論依據(jù)。主要研究結果如下:
　　(1)水陸交錯帶蘆葦根際環(huán)境氮素轉化季節(jié)變化規(guī)律
　　白洋淀蘆葦型水陸交錯帶土壤氮素形態(tài)在不同土層中含量有所不同，土壤中氮素主要以有機氮形式存在，各土層中有機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。
　　水陸交錯帶土壤氮素主要儲存在60cm以上土層，貢獻率達到了70％以上。在1m土體范圍內，受生活污染較嚴重的S1土壤氮儲量(1.39kg/m2)低于受漁業(yè)生產污染相對較重的S2(1.43kg/m2)，濕地水陸交錯帶對氮素的截留效果明顯。
　　白洋淀蘆葦型水陸交

5、錯帶土壤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，N2O排放通量與表層土壤含水量、采樣箱內溫度、5cm和10cm土壤溫度均呈現(xiàn)顯著正相關關系，與表層有機碳不存在顯著相關關系。
　　(2)水陸交錯帶蘆葦根際環(huán)境對外源氮轉化關鍵過程（硝化/反硝化）的影響規(guī)律
　　蘆葦植株地上部和地下部對外源

6、氮素均具有很強的吸收能力，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\移出植物根區(qū)的趨勢，且蘆葦20-60cm根際區(qū)域對于氮素的截留能力較強，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。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。
　　水陸交錯帶濕地蘆葦土壤N2O排放引起的氮素損失較小。葦?shù)赝寥繬2O排放在外源氮索添加后的第1-3d內急劇降低，后處于一個基本穩(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，且均隨淋洗時間的增加呈降低趨勢，硝態(tài)氮是氮素淋溶流失的主要形態(tài)。蘆葦根際對于外源氮素具有較強的吸持能力，氮素利用率高，氮素淋溶損失少。
　　(3)生態(tài)交錯帶蘆葦根際環(huán)境氮素轉化的微生物學特征
　　土壤微生物的變化對于氮素的轉化起到了關鍵的作用。表層0-20cm土壤氨氧化細菌、硝化細菌、反硝化細菌數(shù)量明顯增加，高出同時期麥田10.69％、59.10％和40.06％，土壤脲酶和