崇明東灘濕地沉積物氮素動(dòng)態(tài)變化的干濕交替驅(qū)動(dòng)機(jī)制.pdf

1、濱海濕地是海陸相互作用的敏感地帶。隨著沿海經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展與環(huán)境污染的加劇,濱海濕地的氮“匯”功能日趨增強(qiáng)。以往研究較為系統(tǒng)的闡述了水分、溫度、植被等對濕地沉積物氮素轉(zhuǎn)化的影響。然而,圍繞濱海濕地周期明顯且伴隨鹽分表聚與淋洗的干濕交替物理格架特征探索氮素動(dòng)態(tài)變化特征與機(jī)制的研究目前還很不充分。本論文以典型濱海濕地——崇明東灘為原型區(qū)域,采集濕地沉積物與海水樣品,通過土柱實(shí)驗(yàn)方法,分別模擬半月潮、日潮、持續(xù)淹水與干燥等周期性干濕交替水分生態(tài)

2、過程,借助流動(dòng)注射分析、稀釋培養(yǎng)計(jì)數(shù)法(MPN)以及土壤酶學(xué)等技術(shù)與方法,較為系統(tǒng)的研究了干濕交替過程沉積物硝態(tài)氮(NO3--N)、亞硝態(tài)氮(NO2--N)、銨態(tài)氮(NH4+-N)、全氮(TN)、溶解性有機(jī)氮(DON)含量以及硝酸還原酶(Nar)、亞硝酸還原酶(Nir)、羥胺還原酶(Hyr)、脲酶(Urease)活性與硝化與反硝化細(xì)菌數(shù)量等的變化特征,以期揭示濱海濕地沉積物氮素動(dòng)態(tài)變化的干濕交替驅(qū)動(dòng)機(jī)制。
　　 研究結(jié)果表明:<

3、br>　　 (1)半月潮干濕交替過程中:①沉積物含水量變化在37-54%范圍時(shí),NO3--N、NO2--N、NH4+-N含量較為穩(wěn)定;NH4+-N含量隨溫度的升高明顯降低,15、20、25℃下其分別變化在73.1±30.0、16.2±30.2、6.3±29.9mg·kg-1。②變干期間(沉積物含水量從48-53%降至27-30%),NH4+-N含量迅速下降,均從90.0mg·kg-1左右降低到20.0mg·kg-1左右;與此同時(shí),NO

4、3--N含量迅速增加。③TN含量較為穩(wěn)定;DON含量隨溫度的增加迅速降低。④含水量變至37-54%時(shí),Nar、Nir活性相對穩(wěn)定的維持在較高的活性水平,此后,隨著含水量的降低,Nar、Nir活性明顯下降。Hyr活性變異較高。⑤隨著沉積物的變干(含水量從45-50%降低到10-8%),Urease活性迅速下降;此后當(dāng)含水量從7-10%增加到37-54%時(shí),Urease活性迅速增加,增幅為6-8倍;隨著溫度的增加,Urease活性顯著增加。

5、⑥隨著含水量的降低,硝化細(xì)菌數(shù)量迅速增加;但當(dāng)含水量進(jìn)一步降低時(shí),(30-7%),硝化細(xì)菌數(shù)量迅速下降;反硝化細(xì)菌數(shù)量隨含水量降低而降低。⑦沉積物NO3--N含量、NO2--N含量與Nar活性動(dòng)態(tài)變化顯著相關(guān);DON含量與Urease活性顯著相關(guān)。
　　 (2)日潮干濕交替過程中:①沉積物無機(jī)氮含量較為穩(wěn)定。其中,NH4+-N含量顯著高于NO3--N、NO2--N含量。②隨著溫度的增加,沉積物DON含量迅速降低,TN含量變化相對

6、穩(wěn)定。③Nar、Nir活性、硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌數(shù)量較為穩(wěn)定。Hyr活性波動(dòng)較大。④隨著溫度(15-25℃)的增加,Urease活性顯著升高,升幅約為2-3倍。
　　 (3)持續(xù)淹水過程中:①沉積物NH4+-N含量隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長逐漸降低。②隨著溫度的增加,DON含量迅速降低;TN含量較為穩(wěn)定。③Nar、Nir活性的變化較為穩(wěn)定,Hyr與Urease活性劇烈波動(dòng)。
　　 (4)變干過程中:①當(dāng)含水量變化在50-8%時(shí),

7、NO3--N含量逐漸增加。NH4+-N含量明顯降低。②15、20、25℃時(shí),TN含量相對穩(wěn)定,DON含量迅速降低。③Urease活性隨含水量降低迅速下降,Hyr活性波動(dòng)較高。④無機(jī)氮、TN和DON含量均與酶活性無明顯顯著關(guān)系。
　　 (5)初步探討了濱海濕地干濕交替過程沉積物無機(jī)氮的損失特征,提出了相應(yīng)的調(diào)控措施。
　　 論文研究不僅對進(jìn)一步認(rèn)識濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)氮素循環(huán)與損失具有重要意義,而且有望為N2O排放的調(diào)控措施研