【摘 要】
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湿地生态系统兼具“汇”与“源”的双重功能,是全球物质循环过程中的关键组成部分,对于调节全球气候影响重大,而生物细胞外酶作为一种生化反应催化剂,在湿地的物质循环过程中起着调节物质循环速率的关键作用。长江口湿地是我国最大的河口湿地,已有多位学者对该区域的碳氮循环机制及温室气体排放影响因素展开了研究,但目前有关沉积物中细胞外酶活性分布特征及其在物质循环中的作用影响尚不清楚。因此,研究长江口湿地沉积物胞外
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湿地生态系统兼具“汇”与“源”的双重功能,是全球物质循环过程中的关键组成部分,对于调节全球气候影响重大,而生物细胞外酶作为一种生化反应催化剂,在湿地的物质循环过程中起着调节物质循环速率的关键作用。长江口湿地是我国最大的河口湿地,已有多位学者对该区域的碳氮循环机制及温室气体排放影响因素展开了研究,但目前有关沉积物中细胞外酶活性分布特征及其在物质循环中的作用影响尚不清楚。因此,研究长江口湿地沉积物胞外酶活性时空变化特征及其对温室气体产生的影响,有利于进一步提高对长江口湿地生态系统碳氮循环机制的认识,更精确地评估及管理区域温室气体的产生和排放。本研究选取长江口典型潮间带湿地作为研究区域,β-葡萄糖苷酶（BG）、多酚氧化酶（PPO）、脲酶（UE）与N-乙酰氨基葡萄糖苷酶（NAG）为研究对象,探究长江口湿地沉积物胞外酶活性的时空变化特征、沉积物胞外酶活性变化的环境影响因素、沉积物胞外酶对湿地温室气体产生的作用影响。主要研究结论如下:（1）长江口湿地沉积物中,BG、NAG、UE及PPO活性的总体变化范围分别为0.45～1.80 mg·g-1·day-1、1.66～3.69 mg·g-1·day-1、0～0.14 mg·g-1·day-1及6.38～16.30 mg·g-1·day-1,不同类型胞外酶的时空变化特征不尽相同。在季节变化上,四种沉积物胞外酶的活性均表现为秋季>夏季>冬季,冬季酶活性均显著低于其他季节（P<0.05）。在垂直变化上,仅有PPO具有表层活性显著高于中、底层活性的规律（P<0.05）。在空间点位上,BG及PPO活性存在明显变化（P<0.05）,BG活性表现为吴淞口>西滩>东滩>南汇植被带>南汇光滩>启东,PPO活性表现南汇光滩>启东>东滩>南汇植被带>西滩>吴淞口。植被影响沉积物胞外酶的活性分布,但本研究未检验到有植被区域与无植被区域酶活性的显著差异（P<0.05）。（2）长江口湿地中,沉积物胞外酶活性受沉积物理化性质、上覆水理化性质、胞外酶相互作用的影响。对于沉积物理化性质,冗余分析表明沉积物p H、有机碳（TOC）、提取态硫酸根(SSO42-)、电导率、微生物量碳（MBC）是胞外酶活性变化的主要影响因素。对于上覆水理化性质,水体盐度与硫酸根(SO42-)浓度影响PPO活性,且均和PPO活性表现为极显著的正相关关系（P<0.01）。此外,胞外酶之间存在相互调节作用,同属于水解酶类的BG、NAG、UE,两两之间呈极显著的正相关关系（P<0.01）,而PPO活性与BG活性呈现显著的弱负相关关系（P<0.05）。（3）非淹水、淹水条件下的沉积物氧化亚氮（N2O）排放通量变化范围分别为-12.36～160.34 nmol·m-2·h-1、-16.12～192.12 nmol·m-2·h-1,夏冬两季较高,秋季较低,空间点位变化表现不一。非淹水、淹水条件下的甲烷（CH4）排放通量变化范围分别为0.01～2.20μmol·m-2·h-1、-0.03～2.32μmol·m-2·h-1,两种状态下的季节、空间变化表现不一。淹水条件下的沉积物二氧化碳（CO2）排放通量变化范围为0～399.14μmol·m-2·h-1,低于非淹水条件下的排放通量(0～1474.96μmol·m-2·h-1),两者均在夏季达到最高排放水平,空间变化表现不一。非淹水状态下的CH4排放量与BG活性存在极显著的正相关性（P<0.01）,而N2O及CO2排放过程更为复杂,使得沉积物胞外酶活性的影响不明显（P>0.05）。（4）在厌氧泥浆培养实验中,培养瓶中N2O总量的变化趋势表现为先增加后减少直至为零;CH4和CO2总量变化表现为先增加后趋向平缓;BG活性在表、中层表现为降低趋势,而在底层表现为先增加后降低;NAG活性和UE活性都表现出先增加后降低的变化规律;PPO活性变化较为杂乱,但总体表现为降低趋势。NAG影响N2O的产生变化,其活性与培养瓶中N2O量具有极显著的正相关性（P<0.01）。该项实验还发现,盐度影响沉积物的温室气体产生量与胞外酶活性,低盐度（0.5‰）水平下的沉积物N2O产生量较少,CH4产生量则明显高值（P<0.05）;中盐度（15‰）水平下的NAG活性较高。此外,垂直深度影响沉积物的温室气体产生量,由于营养物质随着深度递减,温室气体产生量都表现出上层高于下层的变化规律。
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