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(1.長(zhǎng)春大學(xué)，吉林 長(zhǎng)春 130022；2.中國(guó)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(diǎn) 實(shí)驗(yàn)室，吉林 長(zhǎng)春 130102；3.中國(guó)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(chǔ)存量占全球陸地碳儲(chǔ)量1/3以上，是重要的陸地碳匯，對(duì)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(diǎn)造成土壤有機(jī)質(zhì)的大量積累，極易受外界環(huán)境擾動(dòng)影響碳收支[5]。全球環(huán)境變化和人類活動(dòng)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(diǎn)問(wèn)題。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究地點(diǎn)位于中國(guó)科學(xué)院三江平原沼澤濕地生態(tài)試驗(yàn)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(wú)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(xì)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?bào)w，有機(jī)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(jī)選擇三個(gè)采樣點(diǎn)，每個(gè)采樣點(diǎn)選取5點(diǎn)，分別采集0～10 cm和10～20 cm深土樣進(jìn)行混合，同時(shí)用環(huán)刀法測(cè)土壤容重。在實(shí)驗(yàn)室，將不同采樣點(diǎn)獲得的同層土樣完全混合，去除植物殘?bào)w、石礫后分成兩部分，一部分過(guò)2 mm篩后放入冰箱中4 ℃保存，用于后期培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)；另一部分自然風(fēng)干后過(guò)0.25 mm篩，測(cè)定土壤有機(jī)碳、全氮、全磷含量和pH值。

土壤有機(jī)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(wú)CO2水浸提(1∶2.5)電位計(jì)法，土壤微生物量碳采用氯仿熏蒸-K2SO4浸提法[35]。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

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(duì)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(wú)機(jī)氮添加對(duì)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(cè)量方差分析(repeated-measures ANOVA)檢驗(yàn)不同比例無(wú)機(jī)氮添加對(duì)土壤CO2和N2O排放影響。文中圖通過(guò)Origin8.5獲得，所有數(shù)據(jù)采用SPSS16.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)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(jī)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(jī)碳含量差異最為明顯，都達(dá)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(biāo)準(zhǔn)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(wú)機(jī)氮添加對(duì)CO2排放影響

圖1 不同比例無(wú)機(jī)氮添加對(duì)(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(wú)機(jī)氮添加對(duì)N2O排放影響

圖2 不同比例無(wú)機(jī)氮添加對(duì)(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(wú)機(jī)氮添加對(duì)土壤微生物量碳的影響

圖3 不同比例無(wú)機(jī)氮添加對(duì)(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(yǔ)