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闽江河口互花米草与短叶茳芏湿地土壤无机硫形态分布特征及其影响因素

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环境科学学报 2017年第12期37卷 4747-4756页

作者：何涛孙志高李家兵高会王华王杰陈冰冰福建师范大学地理研究所湿润亚热带生态地理过程教育部重点实验室福州350007 福建师范大学环境科学与工程学院福州350007

选择闽江口鳝鱼滩不同淹水环境下两条样带(A样带,远离主潮沟且退潮后无积水;B样带,靠近主潮沟且退潮后有积水)上的短叶茳芏湿地和已被互花米草入侵(入侵前为短叶茳芏湿地)的互花米草湿地为研究对象,探讨不同类型湿地土壤无机硫赋存形态... 详细信息

选择闽江口鳝鱼滩不同淹水环境下两条样带(A样带,远离主潮沟且退潮后无积水;B样带,靠近主潮沟且退潮后有积水)上的短叶茳芏湿地和已被互花米草入侵(入侵前为短叶茳芏湿地)的互花米草湿地为研究对象,探讨不同类型湿地土壤无机硫赋存形态的分布特征及其主控因素.结果表明,B样带上互花米草湿地和短叶茳芏湿地土壤中的水溶性硫(H_2O-S)和吸附性硫(Adsorbed-S)含量总体上低于A样带,而盐酸可溶性硫(HCl-Soluble-S)和盐酸挥发性硫(HCl-Volatile-S)含量则高于A样带.短叶茳芏湿地和互米草湿地土壤中不同形态无机硫的含量在两条样带上整体均表现为HCl-Soluble-S>H_2O-S>Adsorbed-S>HCl-Volatile-S,且二者的总无机硫含量分别占其TS含量的9.02%~15.50%和8.04%~12.73%.与短叶茳芏湿地相比,互花米草入侵分别使A样带土壤中H_2O-S、Adsorbed-S、HCl-Soluble-S、HCl-Volatile-S和总无机硫含量减少了35.2%、36.4%、16.8%、1.8%和26.12%;但使B样带表层土壤的总无机硫含量及0~20 cm土层的HCl-Soluble-S和HCl-Volatile-S含量分别增加了8.34%、15.34%和5.71%.研究发现,非长期淹水条件下,互花米草入侵后可降低湿地土壤有效硫的供给能力;长期淹水条件下,互花米草入侵可通过提高土壤中HCl-Soluble-S的含量增加金属硫化物沉淀,而挥发性硫含量的同步增加则可能对植被生长(特别是根系发育)产生不利影响.

关键词：无机硫形态短叶茳芏湿地互花米草湿地入侵闽江口

闽江口芦苇与短叶茳芏湿地土壤无机硫形态分布特征及其影响因素

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生态学报 2019年第13期39卷 4921-4932页

作者：王华孙志高李家兵何涛高会王杰福建师范大学地理研究所福州350007 福建师范大学湿润亚热带生态地理过程教育部重点实验室福州350007 福建师范大学福建省亚热带资源与环境重点实验室福州350007 福建师范大学环境科学与工程学院福州350007

选择闽江口鳝鱼滩的芦苇湿地、短叶茳芏湿地以及二者交错带湿地为对象,研究了不同类型湿地土壤无机硫赋存形态的分布特征及其主要影响因素。结果表明,芦苇与短叶茳芏在空间扩展过程中形成的交错带湿地土壤的水溶性硫(H2O-S)、吸附性硫(A... 详细信息

选择闽江口鳝鱼滩的芦苇湿地、短叶茳芏湿地以及二者交错带湿地为对象,研究了不同类型湿地土壤无机硫赋存形态的分布特征及其主要影响因素。结果表明,芦苇与短叶茳芏在空间扩展过程中形成的交错带湿地土壤的水溶性硫(H2O-S)、吸附性硫(Adsorbed-S)和盐酸可溶性硫(HCl-Soluble-S)含量在0-40 cm土层上整体要高于芦苇湿地和短叶茳芏湿地,而盐酸挥发性硫(HCl-Volatile-S)含量则与之相反。在垂直方向上,不同类型湿地土壤的H2O-S、Adsorbed-S和HCl-Soluble-S含量整体均自表层向下呈先降低而后增加的变化,而盐酸挥发性硫(HCl-Volatile-S)含量则与之相反。3种类型湿地土壤中不同形态无机硫平均含量整体均表现为HCl-Soluble-S>H2O-S>Adsorbed-S>HCl-Volatile-S,且其总无机硫(TIS)平均含量分别占全硫(TS)含量的22.29%-39.99%(芦苇湿地)、32.39%-33.33%(交错带湿地)和30.20%-30.86%(短叶茳芏湿地)。与芦苇湿地和短叶茳芏湿地相比,交错带湿地土壤的H2O-S、Adsorbed-S、HCl-Soluble-S和TIS平均含量整体均呈增加趋势,增幅分别为36.94%和54.31%、34.84%和13.03%、73.25%和67.59%以及45.72%和45.28%;与之不同,HCl-Volatile-S平均含量则呈降低趋势,降幅分别为2.78%和22.24%。不同类型湿地土壤中H2O-S、Adsorbed-S和TIS含量的变化主要受有机质含量和细颗粒组成的控制,而HCl-Soluble-S和HCl-Volatile-S含量主要受土壤氧化还原环境和金属元素分布的影响。研究发现,芦苇与短叶茳芏的空间扩展明显增加了交错带湿地土壤的H2O-S、Adsorbed-S、HCl-Soluble-S和TIS含量,但降低了HCl-Volatile-S含量,说明二者的空间扩展在整体提高交错带湿地土壤有效硫供给能力的同时,亦降低了挥发性硫化物可能对二者生长产生的不利影响,这对于保持二者在交错带湿地中的竞争力具有重要生态意义。

关键词：无机硫形态空间扩展芦苇湿地短叶茳芏湿地闽江口

调水调沙工程黄河口近岸沉积物重金属和砷含量的空间分布及其生态风险评估

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生态学报 2018年第15期38卷 5529-5540页

作者：田莉萍孙志高王传远孙万龙黎静陈冰冰福建师范大学地理研究所湿润亚热带生态地理过程教育部重点实验室福州350007 中国科学院烟台海岸带研究所海岸带环境过程与生态修复重点实验室烟台264025 清华大学环境学院北京100084

为了明确调水调沙工程长期影响下黄河口近岸沉积物中重金属含量的分布特征及其生态风险,基于2012年黄河口近岸27个站位的表层沉积物样品,通过ICP-MS测定重金属(Zn、Cr、Ni、Pb、Cu、Cd)和砷(As)含量,并运用潜在生态风险指数法(RI)对其... 详细信息

为了明确调水调沙工程长期影响下黄河口近岸沉积物中重金属含量的分布特征及其生态风险,基于2012年黄河口近岸27个站位的表层沉积物样品,通过ICP-MS测定重金属(Zn、Cr、Ni、Pb、Cu、Cd)和砷(As)含量,并运用潜在生态风险指数法(RI)对其进行生态风险评估。结果表明:近岸沉积物中重金属和As的平均含量表现为As>Zn>Cr>Ni>Pb>Cu>Cd。Cr、Ni、Cu和Pb四种元素的分布规律较为一致,整体呈现出近岸和近黄河口高而远离河口和岸线低的空间分异特征。Ni、Cu、Pb、Zn与粘土均呈极显著或显著正相关(P0.05)。近岸沉积物中6种重金属和As的平均单项潜在生态风险指数大小顺序整体表现为Cd>As>Ni>Pb>Cu>Cr>Zn。就潜在生态风险(RI)而言,研究区域18.52%的站位属轻微生态危害,70.07%的站位属中等生态危害,7.41%的站位属强生态危害,Cd和As是造成危害的两种主要元素。近岸沉积物中重金属和As的来源复杂且多样,主要是由于农业化肥使用、海上石油开采和泄漏、化石燃料燃烧以及河口污染物输入所致。对比研究发现,随着调水调沙工程的长期实施,除Cd和As外沉积物中其他重金属含量均呈下降趋势,说明二者的生态风险将会随调水调沙的长期实施呈增加趋势,而其他重金属的生态风险将呈降低趋势,故未来应重点关注近岸沉积物中Cd和As的生态毒理风险。

关键词：重金属砷污染来源生态风险黄河口

闽江河口芦苇和短叶茳芏空间扩展对湿地植物-土壤系统氮分布及转运特征的影响

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环境科学学报 2022年第9期42卷 301-311页

作者：师自香孙志高胡星云陈冰冰李亚瑾厉彦哲王晓颖福建师范大学湿润亚热带生态地理过程教育部重点实验室福州350007 福建师范大学地理研究所福州350007 福建师范大学福建省亚热带资源与环境重点实验室福州350007

选取闽江河口鳝鱼滩芦苇湿地、短叶茳芏湿地及二者空间扩展过程中形成的交错带湿地为研究对象,探讨了空间扩展影响下湿地植物-土壤系统氮分布、转运特征及其影响因素.结果表明,空间扩展影响下交错带湿地土壤氮含量发生了较大改变,其全氮... 详细信息

选取闽江河口鳝鱼滩芦苇湿地、短叶茳芏湿地及二者空间扩展过程中形成的交错带湿地为研究对象,探讨了空间扩展影响下湿地植物-土壤系统氮分布、转运特征及其影响因素.结果表明,空间扩展影响下交错带湿地土壤氮含量发生了较大改变,其全氮(TN)、铵态氮(NH_(4)^(+)-N)含量相比芦苇湿地分别降低了15.52%和6.08%,但相比短叶茳芏湿地分别增加了20.61%和4.33%;其硝态氮(NO_(3)^(-)-N)含量相比芦苇湿地及短叶茳芏湿地分别降低了5.79%和13.84%.空间扩展主要通过改变植物生态特征、土壤EC及其颗粒组成而对湿地土壤氮的空间分布产生影响.空间扩展影响下湿地植物不同器官的TN含量亦发生了明显变化.相对于空间扩展前的纯群落,空间扩展后交错带芦苇和交错带短叶茳芏各器官的TN含量均明显增加;同时,在空间扩展后的交错带群落中,短叶茳芏各器官的TN含量均高于芦苇,前者主要与交错带植被对悬浮颗粒物拦截作用增强从而导致更多养分输入有关,后者主要与交错带短叶茳芏和芦苇对氮养分吸收与转运能力的差异有关.研究发现,相较于短叶茳芏,空间扩展过程中的芦苇无论在氮养分吸收利用还是在向地上转运氮养分方面均处于明显优势,而这可能是导致短叶茳芏生态空间逐步被芦苇占据的一个重要因素.

关键词：氮植物-土壤系统空间扩展湿地闽江河口

闽江福州段湿地沉积物重金属吸附-解吸特征及其对酸沉降变化的响应

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环境科学学报 2022年第7期42卷 359-370页

作者：李亚瑾孙志高李晓毛立厉彦哲福建师范大学湿润亚热带生态地理过程教育部重点实验室福州350007 福建师范大学地理研究所福州350007 福建师范大学福建省亚热带资源与环境重点实验室福州350007

选择闽江福州段为研究对象,通过采集淡水河段(A、B)、城市河段(C、D)和河口区(E、F)6个样点的沉积物柱样,探讨了湿地沉积物重金属的吸附-解吸特征及其对酸沉降变化的响应.结果表明,Langmuir吸附等温方程可较好地拟合不同河段湿地沉积物... 详细信息

选择闽江福州段为研究对象,通过采集淡水河段(A、B)、城市河段(C、D)和河口区(E、F)6个样点的沉积物柱样,探讨了湿地沉积物重金属的吸附-解吸特征及其对酸沉降变化的响应.结果表明,Langmuir吸附等温方程可较好地拟合不同河段湿地沉积物吸附4种重金属(Ni^(2+)、Cu^(2+)、Zn^(2+)和Cd^(2+))的热力学过程(R^(2)≥0.71).不同样点对Ni^(2+)、Cu^(2+)、Zn^(2+)和Cd^(2+)的吸附能力整体以河口区最高,城市河段次之,淡水河段最低,解吸能力则与之相反,这主要与沉积物颗粒组成(黏粒)及pH值的差异有关.从淡水河段至河口区(A~F),不同样点0~40 cm土层对Ni^(2+)、Cu^(2+)、Zn^(2+)和Cd^(2+)的解吸量均随吸附量的增加而升高.随着pH值的增加,Ni^(2+)、Cu^(2+)、Zn^(2+)和Cd^(2+)的吸附量整体均呈逐渐增加趋势,解吸量则与之相反.不同样点沉积物重金属吸附-解吸特征对酸沉降的响应并不明显,这主要与不同样点的空间异质性较大有关.研究发现,在未来闽江福州段硫酸型酸沉降发生频次增加的情况下,A、B样点所处淡水河段的沉积物可能更有利于重金属离子游离于沉积物的孔隙水中,从而增加该河段重金属的污染及生物毒性风险.

关键词：重金属吸附-解吸酸沉降湿地沉积物闽江福州段

闽江河口湿地土壤对痕量元素吸附⁃解吸特征及其对pH值变化的响应

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环境科学学报 2020年第5期40卷 1807-1820页

作者：李晓孙志高李亚瑾陈冰冰胡星云何涛张鹏飞福建师范大学湿润亚热带生态地理过程教育部重点实验室福州350007 福建师范大学地理研究所福州350007 福建师范大学福建省亚热带资源与环境重点实验室福州350007

选择闽江河口鳝鱼滩的芦苇湿地、短叶茳芏湿地及二者交错带湿地为对象,研究了湿地土壤痕量元素的吸附⁃解吸特征及其对pH值变化的响应.结果表明,3种湿地土壤对Cr^6+、Ni^2+和Cd^2+的吸附能力及其对Cr^6+和Ni^2+的最大缓冲容量均表现为短... 详细信息

选择闽江河口鳝鱼滩的芦苇湿地、短叶茳芏湿地及二者交错带湿地为对象,研究了湿地土壤痕量元素的吸附⁃解吸特征及其对pH值变化的响应.结果表明,3种湿地土壤对Cr^6+、Ni^2+和Cd^2+的吸附能力及其对Cr^6+和Ni^2+的最大缓冲容量均表现为短叶茳芏湿地低于交错带湿地和芦苇湿地;对Cu^2+和Zn^2+的吸附能力和最大缓冲容量在0~30 cm土层均以芦苇湿地较高,而在30~60 cm土层以短叶茳芏湿地较高.导致3种湿地土壤对痕量元素吸附能力差异的原因主要与土壤颗粒组成和pH值的差异有关.Langmuir吸附等温方程可较好地拟合湿地土壤吸附Cr^6+、Ni^2+、Cu^2+、Zn^2+和Cd^2+的热力学过程(R^2≥0.82).3种湿地土壤中Cr^6+、Ni^2+、Cu^2+、Zn^2+和Cd^2+的解吸量均随吸附量的增加而增加,二者呈显著正相关(p闽江河口硫酸型酸沉降发生频次增加的情况下,相对于短叶茳芏湿地,芦苇湿地和交错带湿地对Ni^2+、Cu^2+、Zn^2+和Cd^2+的吸附量将大幅降低,而解吸量将有所增加,说明Ni^2+、Cu^2+、Zn^2+和Cd^2+将更易游离于这两种湿地的土壤孔隙水中,进而可能增加其对植物或土壤生物的生态毒性风险.

关键词：痕量元素吸附⁃解吸 pH 湿地闽江河口

闽江口芦苇与短叶茳芏空间扩展对湿地土壤磷赋存形态的影响

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生态学报 2020年第21期40卷 7553-7566页

作者：张鹏飞孙志高陈冰冰何涛王华俞琳莺李晓王杰福建师范大学湿润亚热带生态地理过程教育部重点实验室福州350007 福建师范大学地理研究所福州350007 福建师范大学福建省亚热带资源与环境重点实验室福州350007

选择闽江口鳝鱼滩的芦苇湿地、短叶茳芏湿地以及芦苇与短叶茳芏空间扩展形成的交错带湿地为对象,研究了不同湿地土壤磷赋存形态的分布特征及其主要影响因素。结果表明,不同湿地土壤中各形态磷含量整体表现为HCl-Pi>NaOH-Pi>Residual-P>N... 详细信息

选择闽江口鳝鱼滩的芦苇湿地、短叶茳芏湿地以及芦苇与短叶茳芏空间扩展形成的交错带湿地为对象,研究了不同湿地土壤磷赋存形态的分布特征及其主要影响因素。结果表明,不同湿地土壤中各形态磷含量整体表现为HCl-Pi>NaOH-Pi>Residual-P>NaHCO3-Pi>NaOH-Po>Sonic-Pi>Resin-Pi>NaHCO3-Po。其中,难分解态磷占TP的比例最高(Resin-Pi、NaHCO3-Pi、NaHCO3-Po),为48.3%—51.1%;中等易分解态磷次之(NaOH-Pi、NaOH-Po、Sonic-Pi、Sonic-Po),为37.4%—38.8%;而易分解态磷最低(HCl-P、Residual-P),为11.5%—12.9%。交错带湿地土壤中易分解态磷、中等易分解态磷和难分解态磷含量相对于纯群落湿地均发生了明显改变,其值相比芦苇湿地分别提高了10.6%、19.2%和22.6%,相比短叶茳芏湿地分别提高了1.6%、11.5%和16.6%,原因主要与二者空间扩展过程中交错带湿地土壤的理化性质特别是粒度组成、pH以及Fe、Al含量均较纯群落湿地发生明显改变有关。芦苇与短叶茳芏的空间扩展整体改变了湿地土壤的全磷(TP)含量和储量,相对于芦苇湿地和短叶茳芏湿地,交错带湿地土壤的TP含量分别增加了20.0%和7.1%,而磷储量分别增加了12.0%和18.0%。研究发现,芦苇与短叶茳芏的空间扩展不但改变了湿地土壤中磷的赋存状况,而且亦可能改变不同磷形态之间的转化。交错带湿地土壤磷赋存状况有助于缓解芦苇与短叶茳芏空间扩展过程中对磷养分的竞争压力,从而可能在一定程度上维持交错带湿地系统的相对稳定。

关键词：磷形态空间扩展芦苇湿地短叶茳芏湿地闽江口

黄河口不同恢复阶段湿地土壤N_2O产生过程对氮输入的响应

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应用生态学报 2016年第4期27卷 1135-1144页

作者：孙志高孙文广福建师范大学地理研究所/湿润亚热带生态地理过程教育部重点实验室福州350007 路易斯安那州立大学植物、环境与土壤科学系巴图鲁日70803

以黄河口生态恢复前后未恢复区(R_0)、2007年恢复区(R_(2007))和2002年恢复区(R_(2002))的芦苇湿地为研究对象,研究了不同形态氮输入对湿地土壤N_2O产生过程的影响与贡献.结果表明:硝态氮(NO_3^--N)输入对恢复区湿地土壤N_2O总产生量的... 详细信息

以黄河口生态恢复前后未恢复区(R_0)、2007年恢复区(R_(2007))和2002年恢复区(R_(2002))的芦苇湿地为研究对象,研究了不同形态氮输入对湿地土壤N_2O产生过程的影响与贡献.结果表明:硝态氮(NO_3^--N)输入对恢复区湿地土壤N_2O总产生量的影响远远大于铵态氮(NH_4^+-N),但两者均抑制了R_0土壤的N_2O总产生量.尽管NO_3^--N输入对R_(2002)表层土壤N_2O总产生量的影响明显大于R_(2007),但二者的N_2O产生量均随氮输入量的增加而增加.恢复区湿地土壤的反硝化作用和硝化细菌反硝化作用受NO_3^--N输入的影响明显,而R_0土壤产生N_2O的生物过程受其影响并不显著.尽管NH_4^+-N输入对湿地土壤N_2O的总产生量影响不大,但其输入整体促进了R_0土壤的硝化细菌反硝化作用、R_(2007)土壤的硝化作用和R_(2002)土壤的非生物作用.比较而言,NO_3^--N输入对R_0、R_(2007)和R_(2002)湿地土壤N_2O产生的非生物作用主要表现为抑制,NH_4^+-N输入则整体提高了R_0和R_(2002)湿地土壤非生物作用的N_2O产生量,这与不同形态氮输入对土壤p H的调节作用密切相关.研究发现,NO_3^--N输入大大增加了湿地土壤的N_2O总产生量,改变了原有湿地土壤生物作用和非生物作用的贡献模式,故生态恢复工程导致的营养盐输入(NO_3^--N)应受到特别关注.

关键词：恢复湿地 N2O 硝化-反硝化作用氮输入黄河口

闽江河口互花米草不同入侵年限湿地土壤磷赋存形态

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应用生态学报 2022年第4期33卷 1003-1011页

作者：厉彦哲孙志高毛立陈冰冰胡星云王晓颖师自香福建师范大学湿润亚热带生态地理过程教育部重点实验室/地理研究所福州350007 福建师范大学福建省亚热带资源与环境重点实验室福州350007

选择闽江河口鳝鱼滩互花米草不同入侵年限湿地(SA_(1),5~6年;SA_(2),8~10年;SA_(3),12~14年)为对象,基于时空互代法研究了互花米草入侵对湿地土壤磷赋存形态的影响。结果表明:不同入侵年限互花米草湿地土壤中难分解态磷(HCl-Pi、Residua... 详细信息

选择闽江河口鳝鱼滩互花米草不同入侵年限湿地(SA_(1),5~6年;SA_(2),8~10年;SA_(3),12~14年)为对象,基于时空互代法研究了互花米草入侵对湿地土壤磷赋存形态的影响。结果表明:不同入侵年限互花米草湿地土壤中难分解态磷(HCl-Pi、Residual-P)含量的占比最高(46.4%~46.7%),中等易分解态磷(NaOH-Pi、NaOH-Po、Sonic-Pi)次之(40.0%~44.0%),而易分解态磷(Resin-Pi、NaHCO_(3)-Pi、NaHCO_(3)-Po)最低(9.5%~13.3%)。随着互花米草入侵年限的增加,湿地土壤磷赋存形态及其空间分布特征也发生明显改变,中等易分解态磷、难分解态磷和总磷含量整体上均呈增加趋势,而易分解态磷含量呈降低趋势。相对于SA_(1),SA_(2)的中等易分解态磷、难分解态磷和总磷含量分别增加了11.5%、9.7%和10.5%,而SA_(3)分别增加了24.8%、13.2%和13.5%。互花米草入侵年限的增加显著改变了湿地土壤磷的赋存形态特征,这主要取决于电导率(EC)、pH值及粒度等关键因子的变化。近年来,闽江河口开展的互花米草定期刈割治理在一定程度上减少了残体向土壤归还磷养分的能力,降低了土壤中易分解态磷的养分供应。

关键词：磷形态入侵年限盐沼互花米草