盐度变化对闽江河口潮汐湿地土壤有机碳矿化和含碳温室气体排放通量的影响

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为了揭示盐水入侵对闽江河口潮汐湿地土壤有机碳矿化和含碳温室气体排放通量的影响,本研究对闽江河口淡水和半咸水湿地进行了土壤互置(淡水、淡水→半咸水、半咸水、半咸水→淡水4种处理)并分别设置了有植物组和无植物组两种处理,分析了土壤理化指标、土壤碳组分含量、土壤微生物和胞外酶活性、土壤有机碳矿化速率和温室气体CH4、CO2排放通量。研究结果表明:(1)当土壤从淡水湿地移置半咸水湿地,有植物处理和无植物处理中土壤溶解性有机氮(DON)、PO43-、NH4+、NO3-、SO42-和Cl-均增加。当土壤从半咸水湿地移置淡水湿地,无论是有植物处理还是无植物处理,以上指标则均呈现下降趋势。(2)在有植物组,当土壤从淡水湿地移置半咸水湿地,易氧化有机碳(EOC)、微生物量碳(MBC)、溶解性有机碳(DOC)含量显著增加,分别增加了16%、47%和29%,土壤有机碳(SOC)含量减少了17%。当土壤从半咸水湿地移置淡水湿地,以上指标呈现相反的结果。在无植物组,SOC含量变化趋势与有植物组一致,EOC、DOC含量在移置后没有变化,当土壤从淡水湿地移置半咸水湿地,MBC含量增加,从半咸水湿地移置淡水湿地,MBC含量没有变化。(3)当土壤从淡水湿地移置半咸水湿地,微生物细菌(bacteria)、真菌(fungi)丰度增加,Acidobacteria和Proteobacteria的丰度分别增加了16%和21%。当土壤从半咸水湿地移置淡水湿地,微生物细菌、真菌丰度减少,Proteobacteria丰度减少,Acidobacteria丰度没有变化。(4)当土壤从淡水湿地移置半咸水湿地,有植物处理和无植物处理中β-葡萄糖苷酶(βG)、纤维素水解酶(CBH)、酚氧化酶(PHO)、过氧化物酶(PEO)活性增加。当土壤从半咸水湿地移置淡水湿地,无论是有植物处理还是无植物处理,以上指标均呈现降低的趋势。当土壤从淡水湿地移置半咸水湿地,有植物处理和无植物处理中土壤CH4的产生速率降低,土壤总矿化速率增加了49%,当土壤从半咸水湿地移置淡水湿地土壤CH4的产生速率增加,土壤总矿化速率降低了30%。(5)当土壤从淡水湿地移置半咸水湿地,有植物处理和无植物处理中温室气体CH4排放通量降低,溶解性CH4浓度降低,温室气体CO2排放通量增加,DIC浓度增加。当土壤从半咸水湿地移置淡水湿地,无论是有植物处理还是无植物处理,以上指标均呈现相反的变化趋势。根据以上结果说明,未来盐水入侵以后,盐度增加将使得河口湿地土壤微生物群落结构发生变化,微生物活性与易分解碳增加,土壤有机碳矿化速率和CO2排放通量增加,SOC含量减少。
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