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为了研究互花米草入侵对江苏沿海盐沼湿地CH4排放的影响,采集互花米草不同入侵年限的土壤和光滩土壤,依据有机碳含量的高低标记为CK、土壤Ⅰ、土壤Ⅱ和土壤Ⅲ。为研究不同植被湿地CH4排放对长期淹水的响应,采集沿海湿地原状土分别种植芦苇和互花米草,设置间歇性淹水(5 cm)、长期淹水5 cm和10 cm三种处理。采用mesocosm开展模拟试验,盆钵采用随机区组排列,每周2次监测CH4排放通量,同时测定10 cm处土壤温度、氧化还原电位和水中CH4浓度。主要研究内容及结果如下:
⑴互花米草不同入侵年限和CK湿地CH4排放有着明显的季节变化。与CK相比,互花米草入侵显著增加了湿地CH4排放,并且随着土壤有机碳含量的增加而提高。不同有机碳含量湿地10 cm深处土壤温度和氧化还原电位差异不明显,提高土壤有机碳含量没有显著改变产CH4环境,而且地上部生物量也无显著差异。但是土壤水中CH4浓度不同处理之间差异明显,表明随着土壤有机碳含量增加,为产甲烷菌提供了更多底物,从而促进了CH4产生。
⑵芦苇湿地CH4排放受水位的强烈影响,表现为:间歇性淹水(5cm)>淹水5 cm>淹水10 cm。淹水10 cm的芦苇湿地,CH4排放季节变化不明显。芦苇湿地CH4排放对土壤温度比较敏感,温度效应系数(Q10)为3.02~3.27。间歇性淹水和淹水5 cm的湿地氧化还原电位和水中CH4浓度相对较高,并且两者差异不明显,地上部分生物量则间歇性淹水显著高于淹水5 cm,为CH4排放提供了更多通道,导致间歇性淹水的芦苇湿地CH4排放量高于长期淹水5 cm的湿地。相反,淹水10 cm的湿地氧化还原电位更低,但地上部生物量也低,减少了产CH4底物的供给,不仅降低了湿地水中CH4浓度,而且也减少了CH4排放通道。
⑶与芦苇湿地不同,互花米草不同水位处理湿地CH4排放均有着明显的季节变化,排放通量表现为:长期淹水10 cm>长期淹水5 cm>间歇性淹水(5 cm)。互花米草长期淹水湿地氧化还原电位低于间歇性淹水,长期淹水10 cm湿地地上部分生物量和水中CH4浓度也显著地高于其它处理,表明长期淹水10 cm促进了互花米草生长,为产甲烷菌提供了更多底物,同时也为湿地CH4排放提供了更多传输通道。长期淹水5 cm处理与间歇性淹水处理相比,植物地上部分生物量和湿地水中CH4浓度没有明显差异,使得两者CH4排放量差异不明显。
⑷随着互花米草入侵年限和土壤有机碳含量增加,沿海湿地CH4排放量会不断升高。在沿海湿地上,长期淹水将限制芦苇生长,降低CH4排放;相反,长期淹水促进了互花米草生长,提高湿地CH4排放,表明不同植物对水位的响应存在着很大差异。