盐分对辽河口湿地土壤有机碳矿化的影响

发布时间：2016-07-07 21:32

第 1 章 绪 论

大气中 CO2浓度的不断增加对全球气候变化起着重要的作用，，同时，气候变化又会通过影响陆地碳库矿化释放 CO2而对全球碳循环产生反馈效应[1]。土壤碳库作为地表最大的有机碳库，储存了大约 1500~1600 Pg 的有机碳[2]，比生物和大气中的总储量还要多，因而探索土壤有机碳矿化机制，以及有机碳矿化过程的调节因素，已成为碳循环过程响应全球气候变化研究中的焦点。湿地是一种介于水体和陆地间的特殊生态系统类型，作为地表三大生态系统之一，其碳储量对陆地生态系统碳库具有重要贡献。据估计，全世界共有湿地面积 8.6×108hm2，约占全球陆地面积的 6.4 %，而湿地中的碳贮存约占陆地碳总储存量的 15 %，大约为 450 PgC[3]。湿地是具有物质和能量积累特征的生态系统，在全球碳循环响应气候变化的研究中有着极其重要的意义[4]：一方面，由于渍水还原的土壤条件，导致湿地具有碳积累的重要功能；另一方面，湿地中碳的分解产物 CO2和 CH4又是重要的温室效应气体。因而湿地中有机碳的分解矿化对全球气候变化有着深远的意义。

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第 2 章 研究区域自然环境概况

2.1 地理位置及其湿地分布

辽河口湿地位于辽宁省盘锦市境内滨海地区，北纬 40°41'~41°27'，东经121°30'~122°30'，总面积 8×104hm2。地势由北向南逐渐降低。该区域湿地类型主要包括人工湿地与自然湿地，自然湿地主要集中分布在双台子河口附近，大面积的芦苇湿地分布于双台子河西岸，东岸湿地面积相对较小；人工湿地以水稻田为主，主要分布于双台子河以东，自然湿地外围的区域。

2.2 自然环境特征

辽河口湿地水系主要来源于小凌河、大凌河、双台子河、大辽河和大清河（图2.1），其中以双台子河流量最大，流域面积 21.96×104km2，由于长期受海进海退的影响，这里形成了含盐量很高的卤水资源，而辽河口湿地的补给水源主要来自大气降水、河流水以及周期性汐水[70]，另外，由于下辽河平原独特的地质构造，决定了辽河口湿地区域地表水汇集和地下水汇集的特点，年内有 1/3 时间是地下水补给河水，2/3 时间是河水补给地下水，并受潮汐影响[15]。由于石油的开采和加工，农田施用农药和化肥等，造成该区域地表水受污染严重。辽河口湿地区域地势低洼平坦，主要以冲积平原和潮滩为主，历史中，辽河口湿地是海退形成，因此区域内成土物质主要来源于河流携带的泥沙沉积，土壤盐渍化比较严重，其中多以草甸沼泽土和盐化沼泽土为主。盐化沼泽土按盐分组成分氯化物盐化沼泽土和硫酸盐氯化物盐化沼泽土两个土属[15]。

第 3 章 不同盐分梯度湿地土壤有机碳矿化特征...............14

3.1 材料与方法.. 14
3.2 结果与分析...............16
3.3 本章小结................29
第 4 章 模拟培养条件下盐分对湿地土壤有机矿化的影响.............30
4.1 材料与方法.....30
4.2 结果与分析...........33
4.3 本章小结.............41
第 5 章 盐分影响湿地土壤有机碳矿化的生物化学机制..............42
5.1 材料与方法....................42
5.2 结果与分析.........................47

第 5 章 盐分影响湿地土壤有机碳矿化的生物化学机制

5.1 材料与方法

冲洗后的土壤经自然风干后，每瓶分别称取 10.0 g 装至 500 mL 培养瓶中，设置三个重复。每个培养瓶内加入 0.2 g 芦苇根系粉末，混匀，以作为培养过程中微生物活动的基质。然后，用去离子水将土壤水分调至饱和含水量的 60 %，以使土壤水分保持微生物活性的适宜状态。处理后的培养瓶置于 28 ℃生化培养箱，开放预培养 1 周，以使供试土壤中的微生物活性得以恢复。预培养期间，定期补充培养瓶内的水分，以保持瓶内土壤含水量恒定。采用SPSS13.0 软件中一般线性模型（General Linear Model）功能，对 CO2释放速率进行单变量方差分析（Univariate）。利用 Bonferroni 检验（p<0.05），分别以离子浓度和离子类型作为主变量，以盐分处理、培养时间作为协变量，确定离子浓度及离子类型对有机碳矿化速率的影响。

5.2 结果与分析

由图 5.3 可见，培养初期，各盐度处理土壤 CO2释放速率逐渐增大，经过 1周的培养后，CO2的释放速率逐渐减小。这与在不同盐分梯度土壤矿化试验和土柱模拟试验中的结果类似。不同 Cl-浓度处理（S1.5、S3、S5和 S10）中土壤 CO2释放速率分别变化在 9.46~20.3 mgCO2-C.kg-1.d-1、11.9~20.4 mgCO2-C.kg-1.d-1、12.5~22.1mgCO2-C.kg-1.d-1和 6.03~10.9 mgCO2-C.kg-1.d-1之间，其相应的均值分别为 14.9mgCO2-C.kg-1.d-1、 16.5 mgCO2-C.kg-1.d-1、 15.4 mgCO2-C.kg-1.d-1和 8.4mgCO2-C.kg-1.d-1。一般线性模型分析发现，Cl-处理土壤有机碳矿化与离子浓度、培养时间以及二者之间的相互作用显著相关（p<0.05）（表 5.2）。这说明，离子浓度及培养时间均对土壤有机碳矿化产生了显著影响。方差分析表明，不同处理 CO2释放速率差异显著，高氯盐处理（S10）中土壤有机碳矿化速率明显低于低盐分处理（S1.5、S3和 S5），但低盐处理中土壤有机碳矿化速率的差异并不显著（表 5.2）。整体上看， S1.5、S3和 S5处理 CO2释放与 S10处理 CO2释放间的差异较大随培养时间呈逐渐缩小趋势。这证明不同浓度 Cl-对土壤有机碳矿化的影响随培养时间的而减弱。

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第 6 章 结论与展望

本文采用室内密闭培养及土柱模拟培养法，研究了辽河口湿地不同盐分梯度上土壤有机碳的矿化特征，不同盐分条件对湿地土壤CO2释放及DOC浓度的影响，不同浓度 Cl-和 SO42-对土壤有机碳矿化的影响，盐分对土壤微生物群落结构的影响，分析了盐分影响下土壤碳矿化与基质性质、离子强度与类型以及微生物群落结构组成的关系，探讨了河口湿地土壤有机碳矿化受盐分影响的生物化学机制，得出以下论：（1）辽河口湿地表层土壤阴阳离子含量、EC1:5值、SOC 与 TN 在距海由远及近的方向上有升高趋势；土壤有机碳矿化的潜在矿化势受 EC1:5、Ca2+、Mg2+、Cl-、SOC 和 TN 的影响，土壤有机碳矿化常数受 SOC 的制约。结果证明，辽河口湿地不同盐分梯度土壤有机碳矿化受盐分和土壤性质的协同影响。

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参考文献（略）

本文编号：66782