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(1.長春大學(xué)，吉林 長春 130022；2.中國科學(xué)院 東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所 濕地生態(tài)與環(huán)境重點 實驗室，吉林 長春 130102；3.中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049)

0 引 言

濕地僅占陸地表面積4%～6%，但碳儲存量占全球陸地碳儲量1/3以上，是重要的陸地碳匯，對氣候變暖有重要調(diào)節(jié)作用[1-2]。土壤呼吸是地-氣間碳交換的重要途徑，受環(huán)境條件影響，如氣候條件、大氣中CO2濃度及氮沉降等，在調(diào)節(jié)大氣中溫室氣體濃度、減緩全球氣候變化中發(fā)揮不可忽視的作用[3-4]。濕地生態(tài)系統(tǒng)低溫、厭氧(常年或季節(jié)性積水)及養(yǎng)分限制等環(huán)境特點造成土壤有機質(zhì)的大量積累，極易受外界環(huán)境擾動影響碳收支[5]。全球環(huán)境變化和人類活動共同影響下的濕地生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體排放及其作用因素，一直是陸地生物圈反饋調(diào)節(jié)氣候系統(tǒng)研究的熱點問題。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究地點位于中國科學(xué)院三江平原沼澤濕地生態(tài)試驗站(47°35′N，133°31′E)附近，屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候、季節(jié)性凍土區(qū)，年均氣溫2.5 ℃，年均降水量558 mm，多集中于6-8月份，無霜期125 d。常年積水沼澤濕地、季節(jié)性積水沼澤濕地和灌叢沼澤，是該地區(qū)三種主要濕地類型[34]。主要濕地植物包括毛苔草(Carexlasiocapa)、小葉章、烏拉苔草(Crexmeyeriana)、狹葉甜茅(Glyceriaspiculosa)、繡線菊(Sanguisorbasalicifolia)、越橘柳(Salixmyrtilloides)和細葉沼柳(Salixrosmarinifolia)等。土壤類型為典型草甸沼澤土和泥炭沼澤土，地表覆蓋有較厚的植物殘體，有機質(zhì)含量較高，土壤pH介于5～6之間。

1.2 土壤樣品采集與分析

土壤樣品采集于2016年5月下旬。在小葉章沼澤濕地及距離其1.3 km處的水稻田(Oryzasativa)研究地，分別隨機選擇三個采樣點，每個采樣點選取5點，分別采集0～10 cm和10～20 cm深土樣進行混合，同時用環(huán)刀法測土壤容重。在實驗室，將不同采樣點獲得的同層土樣完全混合，去除植物殘體、石礫后分成兩部分，一部分過2 mm篩后放入冰箱中4 ℃保存，用于后期培養(yǎng)實驗；另一部分自然風(fēng)干后過0.25 mm篩，測定土壤有機碳、全氮、全磷含量和pH值。

土壤有機碳采用重鉻酸鉀氧化外加熱法，全氮采用凱氏定氮儀法，全磷采用鉬銻抗比色法，pH值采用無CO2水浸提(1∶2.5)電位計法，土壤微生物量碳采用氯仿熏蒸-K2SO4浸提法[35]。

1.3 試驗設(shè)計

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用雙因素方差分析(two-way ANOVAs)比較土壤類型、土層深度對土壤理化性質(zhì)差異性的影響，三因素方差分析(three-way ANOVAs)比較土壤類型、土層深度和不同比例無機氮添加對土壤微生物生物量碳變化影響的差異顯著性，采用重復(fù)測量方差分析(repeated-measures ANOVA)檢驗不同比例無機氮添加對土壤CO2和N2O排放影響。文中圖通過Origin8.5獲得，所有數(shù)據(jù)采用SPSS16.0統(tǒng)計分析軟件進行分析處理，顯著性水平P<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤理化性質(zhì)

小葉章沼澤化草甸濕地土壤有機碳、全氮和全磷含量顯著高于水稻土(P<0.05)，0～10 cm土層各元素含量均要高于10～20 cm土層，尤以有機碳含量差異最為明顯，都達到了顯著水平(P<0.05，表1)。兩種濕地土壤類型間C/N差異顯著，反映出二者質(zhì)量存在一定差異。沼澤化濕地土壤pH值低于水稻土，都表現(xiàn)出弱酸性。土壤容重隨土層深度增加而顯著增加，濕地植物根系濃密，導(dǎo)致土壤容重顯著低于水稻土(P<0.05)。

表1 土壤基本理化性質(zhì) (平均值±標準誤,n=3)Table 1 Basic soil physical and chemical properties(Mean±SE,n=3)

注：同列不同字母代表均值具有顯著性差異(P<0.05).

Note:Different letters in the same column indicate significant differences atP<0.05 level.

2.2 無機氮添加對CO2排放影響

圖1 不同比例無機氮添加對(a)小葉章沼澤濕地土和(b)水稻土CO2排放影響Fig.1 Effects of different inorganic N additions on CO2 emissions in (a) wetland and (b) paddy soil

2.3 無機氮添加對N2O排放影響

圖2 不同比例無機氮添加對(a)小葉章沼澤濕地土和(b)水稻土CO2排放影響Fig.2 Effects of different inorganic N additions on N2O emissions in (a) wetland and (b) paddy soil

2.4 無機氮添加對土壤微生物量碳的影響

圖3 不同比例無機氮添加對(a)小葉章沼澤濕地土和(b)水稻土土壤微生物量碳的影響Fig.3 Effects of different inorganic N additions on soil microbial biomass carbon in (a) wetland and (b) paddy soil

3討 論

4 結(jié) 語