辽河口湿地CH4排放及盐分的影响

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辽河口滨海湿地是我国温带地区具有代表性的河口潮汐湿地之一,周期性的海侵-海退过程以及咸淡水交汇作用使其具有独特的自然环境特征。水盐环境发生改变将对湿地碳汇产生重要影响,然而,盐分对辽河口湿地CH4排放的影响规律及其机制尚待研究。为了探究河口滨海湿地CH4生成和排放对盐分的响应特征及相关生物化学机制,本研究以辽河口芦苇湿地、翅碱蓬湿地和裸滩湿地三类典型的自然湿地为研究对象,采用静态箱-气相色谱法进行原位监测,结合室内土柱模拟培养和厌氧培养法,研究了不同类型湿地CH4排放特征及影响因子,探讨了盐分对湿地土壤CH4排放的影响,离子强度与类型、盐分耦合温度对湿地土壤CH4生成的作用特征及其机制。主要结论如下:(1)辽河口湿地CH4排放通量具有明显的季节变化特征,不同湿地类型间CH4排放通量差异显著,芦苇湿地>裸滩湿地(涨潮前)>翅碱蓬湿地(涨潮前),芦苇湿地>裸滩湿地(涨潮中)>翅碱蓬湿地(涨潮中);潮汐和EC均为抑制各类型湿地CH4排放通量的关键因子。(2)盐分对土壤微生物量碳(MBC)、可溶性碳(DOC)、植物生物量和CH4排放通量具有显著影响,表现为:盐分升高降低了MBC、DOC和植物生物量;盐分输入抑制了24.2%40.6%的CH4排放;CH4排放通量与培养结束时土壤MBC、DOC显著正相关,与植物生物量正相关,但未达到显著水平。盐分通过降低MBC、DOC和植物生物量减少了CH4的排放。(3)不同类型湿地间,土壤CH4生成潜力芦苇湿地>翅碱蓬湿地;不同深度土壤,芦苇湿地土壤CH4生成潜力表层(010 cm)>下层(1020 cm),翅碱蓬湿地表层(010 cm)和下层(1020 cm)无显著差异;Cl-和SO42-对两类湿地土壤中CH4生成潜力均有抑制作用,抑制程度随着离子浓度升高而增强;各浓度盐分输入条件下,除芦苇表层外,抑制效应均表现为Cl->SO42-。(4)提高温度有利于湿地土壤CH4的生成,但盐分耦合温度条件下,Cl-和SO42-对CH4生成潜力的影响完全相反。温度升高,削弱了Cl-对CH4生成潜力的抑制作用,加强了SO42-对CH4生成潜力的抑制程度。同时,Cl-输入提高了CH4生成潜力对温度的敏感性,SO42-输入则降低了CH4生成潜力对温度的敏感性。综上,辽河口湿地土壤CH4生成和排放过程明显受到盐分的制约,盐分升高可抑制CH4的生成潜力,降低CH4排放通量,减少湿地碳库以CH4释放形式发生的损失。盐分对其影响机制可能在于不同强度与类型的离子作用下土壤基质和植物生物量等发生改变。
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