收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

长江口潮滩湿地土壤氧化亚氮排放及其影响机制

高灯州  
【摘要】:氧化亚氮(N_2O)是重要温室气体之一,在全球变化研究中备受关注。河口潮滩湿地是海陆交互的关键地带,其生态系统复杂多样,且是大气中N_2O的重要自然来源之一,但其产生和消耗过程动态尚不明晰。盐度梯度、潮汐波动、盐沼植被和底栖动物活动是河口潮滩湿地最为显著的特征,也是调节潮滩湿地生物地球化学过程循环的重要因素。近几十年来,人类活动加剧,河口近岸生态环境受到严重的威胁。系统研究盐度梯度、盐沼植被、潮汐水淹频率和底栖动物影响下潮滩湿地土壤N_2O排放过程动态特征对于更好地认识河口湿地N_2O循环及其对海平面上升、盐水和植物入侵以及潮滩退化等环境变化的响应具有重要的意义。基于此,本文以长江口为研究区,利用同位素自然丰度技术,围绕河口盐度梯度、植被类型、水淹频率以及蟹类活动影响下潮滩湿地土壤N_2O产生和消耗过程开展研究,揭示N_2O排放的主要驱动力,以期为全球变化背景下河口湿地生态系统氮循环及N_2O温室减排提供科学参考。主要研究结果如下:(1)长江口盐度梯度下,潮滩湿地土壤N_2O排放速率介于0.70-2.15μmol m~(-2) h~(-1),从至咸水淡水,N_2O排放总体呈增加趋势,且夏季大于冬季。N_2O同位素特征值δ~(15)N~(bulk)、δ~(18)O和SP(δ~(15)N~α-δ~(15)N~β)分别为-4.49-6.65‰、42.39-53.17‰和7.26-8.78‰,δ~(15)N-N_2O从咸水至淡水呈下降趋势,δ~(18)O-N_2O有所增加,而SP-N_2O无明显变化规律。总N_2O产生和消耗速率沿长江口盐度梯度的分布特征与N_2O排放相似,而N_2O还原(消耗)比例由咸水至淡水有所降低,这驱动着长江口盐度梯度下N_2O排放的空间变异特征。还原-混合和混合-还原场景下细菌反硝化(硝化细菌反硝化和反硝化)对N_2O产生的贡献分别为96.62–99.63%和78.22–97.36%,而羟胺氧化贡献分别为0.77–3.38%和2.64–21.78%。从长江口咸水至淡水区域,细菌反硝化过程对N_2O的贡献有所降低,羟胺氧化的贡献则略有增加。沿长江口盐度梯度,碳氮可利用性基质、pH、盐度和硫化物等的变化影响着硝化与反硝化过程以及总N_2O产生和消耗,进而调节N_2O排放。(2)夏季芦苇和互花米草湿地土壤N_2O排放速率总体上低于裸滩和海三棱藨草湿地,而冬季无明显差异。芦苇、互花米草和海三棱藨草湿地δ~(15)N-N_2O显著高于裸滩,而芦苇和互花米草湿地SP-N_2O总体大于海三棱藨草和裸滩湿地,但各群落站点间δ~(18)O-N_2O无明显差异。芦苇和互花米草湿地总N_2O产生和消耗速率及其消耗比例高于裸滩和海三棱藨草湿地。同位素分析(混合-还原场景)结合乙炔抑制表明,反硝化作用(69.83–80.09%)是N_2O来源的主导过程,羟胺氧化(4.52–12.62%)和硝化细菌反硝化(13.87–21.58%)也有实质性作用。外来物种互花米草入侵总体上降低了反硝化对N_2O源的贡献,但一定程度增加了羟胺氧化和硝化细菌反硝化的贡献。植被通过影响土壤孔隙含水量、pH、硫化物和碳氮含量,改变微环境,进而调控N_2O产生和消耗及其排放。(3)沿潮滩高程,随着潮汐水淹频率增加,土壤N_2O排放速率总体降低。δ~(15)N-N_2O总体随水淹频率增加而增加,而δ~(18)O-N_2O和SP-N_2O表现为先降低后增加的趋势。总N_2O产生和消耗速率随水淹频率增加也呈先降低后升高的趋势,而N_2O还原(消耗)比例逐渐增加。增加的N_2O消耗程度是N_2O排放速率随水淹频率增加呈降低的关键驱动力。随水淹频率增加,细菌反硝化对N_2O的贡献有所增加,而羟胺氧化的贡献总体逐渐降低。潮汐水淹频率引起土壤氧化还原环境和碳氮基质可利用性的变化是N_2O排放速率空间变异的重要影响因素。(4)室内短期培养实验表明,蟹类活动总体上促进了土壤N_2O排放。为期30天培养后,螃蟹组总N_2O产生和消耗速率总体上高于对照组,但N_2O还原(消耗)比例无明显变化。螃蟹活动一定程度增加了羟胺氧化对N_2O产生的贡献,但降低了细菌反硝化的贡献。螃蟹扰动改变土壤紧实性和通透性以及碳氮可利用性含量是影响N_2O排放过程动态变化的主要潜在因素。(5)总体上看,长江口盐度梯度、植被类型、潮汐水淹频率和蟹类活动影响下土壤N_2O排放过程动态具有明显变异特征。同位素自然丰度分析能够为河口湿地N_2O产生和消耗过程提供重要信息,有助于加深N_2O排放动态的认识。研究结果也表明河口波动厌氧-好氧潮滩环境中,硝化过程和N_2O还原(消耗)在其N_2O释放中具有重要的作用。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前18条
1 王聪;刘红玉;;江苏淤泥质潮滩湿地互花米草扩张对湿地景观的影响[J];资源科学;2014年11期
2 杨桂山,施雅风,张琛;江苏滨海潮滩湿地对潮位变化的生态响应[J];地理学报;2002年03期
3 王聪;刘红玉;候明行;谭清梅;;淤泥质潮滩湿地类型遥感识别分类方法与应用[J];地球信息科学学报;2013年04期
4 张杰;沈芳;刘志国;;长江口潮滩湿地植被光谱分析与遥感检测[J];华东师范大学学报(自然科学版);2007年04期
5 杨红霞;王东启;陈振楼;陈华;王军;许世远;杨龙元;;长江口潮滩湿地-大气界面碳通量特征[J];环境科学学报;2006年04期
6 叶君;姚鹏;徐亚宏;王金鹏;赵彬;;长江口盐度梯度下不同形态碳的分布、来源与混合行为[J];海洋学报;2019年04期
7 金海生,张书农;同时存在温度和盐度梯度的分层流的数值模拟[J];水动力学研究与进展(A辑);1991年04期
8 贾素文;刘丽;;不同规格虹鳟鱼苗对盐度梯度变化适应能力[J];河北渔业;2016年03期
9 陈绿青;;不同盐度梯度下互花米草的分布及其无性扩散[J];青海农林科技;2013年03期
10 杨蓓莉;吴建江;倪福明;汪青锋;王冬旭;李建辉;李钧敏;;不同盐度梯度下碱菀的遗传多样性和遗传分化[J];江苏农业科学;2009年01期
11 王成;陈波浪;玉素甫江·玉素音;王前登;柴仲平;;施氮量对库尔勒香梨园氨挥发和氧化亚氮排放的影响[J];干旱地区农业研究;2019年05期
12 卢晨霞;施正君;王雪明;陆玲玉;王正兵;;氧化亚氮吸入镇痛在结肠镜检查中的疗效观察[J];实用临床医药杂志;2015年19期
13 金炫彬;董海;;氧化亚氮在妊娠期烧伤患者疼痛管理中的应用[J];现代养生;2017年06期
14 林芳;王纯;王维奇;马永跃;;栽培方式对福州平原稻田氧化亚氮减排的研究[J];实验技术与管理;2014年06期
15 ;绿菱公司高纯氧化亚氮项目正式投产[J];低温与特气;2014年04期
16 喻志宏,王毅,叶建峰;氧化亚氮在烧伤镇痛中的应用[J];中华烧伤杂志;2005年01期
17 杨新兴;“氧化亚氮”的叫法不妥[J];科技术语研究;2004年01期
18 吴新民;氧化亚氮在妇产科的合理应用[J];中华妇产科杂志;2003年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 何文珊;刘文亮;陆健健;;长江口潮滩湿地的分布规律与变化趋势探讨[A];中国生态学会2006学术年会论文荟萃[C];2006年
2 宋世明;陈丹丹;Ryan Mathur;郭坤一;康文凯;赵晓丹;张飞;;铜同位素在德兴铜矿水系中的示踪应用[A];中国地质学会同位素地质专业委员会成立三十周年暨同位素地质应用成果学术讨论会论文摘要集[C];2015年
3 李乐;李高军;;U同位素破碎年龄学在黄土中的验证[A];中国矿物岩石地球化学学会第九次全国会员代表大会暨第16届学术年会文集[C];2017年
4 朱建明;谭德灿;李丹丹;夏波;王静;;基于同位素双稀释剂技术的钼、镉同位素高精度分析[A];2016中国地球科学联合学术年会论文集(三十五)——专题66:高压实验与计算地球科学、专题67:测试新技术及其地质应用、专题68:同位素热年代学理论与方法及其应用[C];2016年
5 黄强;陈玖斌;;大气颗粒汞同位素的分析方法与应用[A];中国矿物岩石地球化学学会第15届学术年会论文摘要集(5)[C];2015年
6 谭德灿;朱建明;Thomas M.Johnson;;硒同位素双稀释剂数值优化的应用[A];中国矿物岩石地球化学学会第15届学术年会论文摘要集(5)[C];2015年
7 ;同位素地质分析技术与应用研究新进展——代序[A];《地球学报》“同位素地质新技术新方法与应用”专辑[C];2012年
8 万晓宁;;同位素荧光仪在现场应用中的方法探讨[A];中国地质科学院南京地质矿产研究所文集(40)[C];1989年
9 张宏福;汤艳杰;赵新苗;杨岳衡;;非传统同位素体系在地幔地球化学研究中的重要性及其前景[A];中国科学院地质与地球物理研究所2007学术论文汇编(第五卷)[C];2008年
10 刘耘;唐茂;刘琪;曹晓斌;;多元素同位素基团方法的理论基础初探[A];中国矿物岩石地球化学学会第12届学术年会论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 高灯州;长江口潮滩湿地土壤氧化亚氮排放及其影响机制[D];华东师范大学;2020年
2 吴非;钒同位素的高精度分析方法及分馏机制研究[D];中国科学技术大学;2016年
3 陈天宇;中北太平洋深水放射成因钕—铅—铪同位素物源与演化[D];南京大学;2015年
4 颜拥军;基于母子体衰变特性的氡同位素延迟符合分辨研究[D];南华大学;2012年
5 黄康俊;低温水—岩相互作用过程中镁同位素行为研究[D];中国地质大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李露蓓;江苏潮滩湿地生态系统服务功能价值研究[D];南京师范大学;2011年
2 马宁;植被对辽河口潮滩湿地土壤碳氮磷及部分酶学特征的影响[D];大连海洋大学;2018年
3 胡忠健;新生潮滩湿地海三棱藨草种群恢复技术研究[D];华东师范大学;2017年
4 陶韦;辽河口潮滩湿地翅碱蓬生长与生态化学计量学研究[D];大连海洋大学;2016年
5 罗云鹏;中国森林和草地氧化亚氮排放估算[D];西北农林科技大学;2015年
6 任万辉;广州地区稻田甲烷和氧化亚氮排放及模拟研究[D];南京气象学院;2004年
7 林德华;施加铁炉渣对稻田氧化亚氮通量的影响[D];福建师范大学;2012年
8 王莹莹;用电感耦合等离子体质谱准确测量锌、硒同位素的研究[D];北京化工大学;2008年
9 季美泉;液相色谱/元素分析仪—同位素质谱法鉴定蜂蜜掺假方法的改进[D];南京农业大学;2018年
10 杨彬;软件延迟符合氡同位素分辨测量实验系统的研究[D];南华大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 湘江;吸点氧化亚氮生孩子时不痛[N];大众卫生报;2000年
2 刘宇 王爱军;山西天脊集团将成为中国最大氧化亚氮减排企业[N];山西经济日报;2006年
3 王爱军;天脊集团成为最大氧化亚氮减排企业[N];中国化工报;2006年
4 本报记者 陈瑜;月球上衰变能利用:从“暖宝宝”到同位素电源[N];科技日报;2019年
5 自然资源部中国地质调查局中国地质科学院水文地质环境地质研究所 张向阳;地下水中的氪氩同位素测量[N];中国矿业报;2019年
6 特约记者 王爱军;天脊将建成中国最大氧化亚氮减排企业[N];长治日报;2006年
7 苏州大学医学院第一附属医院副教授 张玮;什么是同位素CT[N];健康报;2001年
8 本报见习记者 池涵;航天旅行者的“充电宝”[N];中国科学报;2019年
9 记者 乔地;用同位素给低产油田做“钡透”[N];科技日报;2012年
10 山水;朗盛大幅降低氧化亚氮排放量[N];中国石化报;2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978