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北方寒区河流湿地土壤溶解性有机质荧光光谱特征

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光谱学与光谱分析 2023年第5期43卷 1517-1523页

作者：史传奇李艳胡钰于少鹏金梁陈美茹哈尔滨学院黑龙江省寒区湿地生态与环境研究重点实验室黑龙江哈尔滨150086 北京市农林科学院植物营养与资源环境研究所北京100097 东北农业大学资源与环境学院黑龙江哈尔滨150038

溶解性有机质(DOM)是土壤中活跃的有机成分,其来源和组成可指示土壤腐殖化程度及与外部环境间的相关关系。为科学地监测与评价湿地土壤环境质量,采集黑龙江省碾子山雅鲁河国家湿地公园内不同植被条件下的表层(0~20 cm)土壤,应用三维荧... 详细信息

溶解性有机质(DOM)是土壤中活跃的有机成分,其来源和组成可指示土壤腐殖化程度及与外部环境间的相关关系。为科学地监测与评价湿地土壤环境质量,采集黑龙江省碾子山雅鲁河国家湿地公园内不同植被条件下的表层(0~20 cm)土壤,应用三维荧光光谱-平行因子分析法,测定DOM荧光光谱,并进一步分析土壤理化指标对DOM组成的影响。结果表明:5种植被类型(包括9种群系)条件下土壤DOM腐殖化指数在2.562~9.052之间,落叶阔叶林和落叶阔叶灌丛土壤腐殖化程度高于草甸,其次为沼泽,水生植被最低;荧光指数介于1.407~1.586,土壤DOM来源兼具外生源和自生源特征,落叶阔叶林和芦苇[Phragmites australis(Cav.) Trin. ex Steud.]沼泽表现为明显的外生源特征,而水生植被及稗[Echinochloa crus-galli(L.) P. Beauv.]沼泽具有明显的自生源特征;生物指数在0.482~0.662范围内,新近自生源贡献率均较低。土壤DOM中识别出3类5种有机组分,类腐殖质(紫外类富里酸和可见类富里酸)相对比重最大,外生源特征明显的土壤样品中含量多;其次为类蛋白质(类酪氨酸和类色氨酸),自生源特征较强的土壤样品中含量多;类腐殖酸(胡敏酸)最低,多存在于旱生-中生环境中。土壤含水量、 pH值、总有机碳含量对DOM组成具有显著或极显著的影响,3项理化指标与类蛋白质含量成正相关,与类腐殖质含量成负相关,含水量、总有机碳含量与类腐殖酸含量成负相关。总体上看,在该湿地公园内,落叶阔叶林、落叶阔叶灌丛土壤偏弱酸性,含水量、总有机碳含量低,腐殖化程度高,外生源特征明显,类腐殖质和类腐殖酸含量高,其次为草甸及沼泽植被,而水生植被条件下土壤近中性,含水量、总有机碳含量高,腐殖化程度低,自生源特征明显,类蛋白质含量高。本研究结果可为以该湿地公园为代表的北方寒区永久性河流湿地土壤环境质量监测与评价提供基础数据。

关键词：三维荧光光谱溶解性有机质湿地土壤植被

不同退耕年限菜子湖湿地土壤微生物量及古菌群落结构变化

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长江流域资源与环境 2023年第7期32卷 1467-1478页

作者：俞姗姗张平究梁川周利杨艳芳张金花陈芳安徽师范大学地理与旅游学院/江淮流域地表过程与区域响应安徽省重点实验室安徽芜湖241002 安徽师范大学生态与环境学院安徽芜湖241002

土壤微生物对湿地生态系统运行和功能维持均具有重要地位。采用PLFAs分析方法和高通量测序技术获取土壤微生物和古菌群落结构信息,探讨了退耕还湖后湿地生态恢复过程中土壤微生物和古菌群落结构的变化规律及其土壤环境影响因素。结果表... 详细信息

土壤微生物对湿地生态系统运行和功能维持均具有重要地位。采用PLFAs分析方法和高通量测序技术获取土壤微生物和古菌群落结构信息,探讨了退耕还湖后湿地生态恢复过程中土壤微生物和古菌群落结构的变化规律及其土壤环境影响因素。结果表明,随着退耕年限增加,湿地表层土壤微生物总量、放线菌、细菌和真菌(除退耕11 aW)生物量不断升高,而亚表层均呈先降后增再降的趋势,但均未达原始湿地水平;相对于油菜地,退耕后湿地表层土壤细菌占比有先降后增再降的趋势,而亚表层则有先升后降趋势;土壤真菌占比和真菌细菌比总体上呈先升后降再升的趋势,而土壤放线菌占比逐渐上升。广古菌门(相对丰度:47.61%~85.29%)是研究区湿地土壤古菌的优势菌门,奇古菌门(相对丰度:14.58%~52.33%)为次优势菌门,泉古菌门(相对丰度:0.01%~0.81%)较小;退耕后表层土壤广古菌门相对丰度有先升后降的趋势,亚表层整体有升高趋势;表层土壤奇古菌门相对丰度存在先降后升的趋势,而亚表层则有降低趋势。利用相关性分析和冗余分析发现有效氮、全氮与有机质是解释退耕后土壤微生物量、微生物群落结构与古菌群落结构变化的主要环境因子,其中有效氮是退耕还湖后湿地土壤微生物量和群落结构变化累积解释量最大的环境因子。微生物通过微生物量和群落结构特征响应和指示着退耕后湿地土壤生态恢复过程。

关键词：退耕还湿湿地土壤微生物量环境因子微生物群落结构

汾河干流湿地土壤中古菌群落的演替特征及其驱动因素

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环境科学学报 2023年第8期43卷 372-382页

作者：李丽娜杨惠婷李云霄谢钧宇黄晓磊栗丽李廷亮山西农业大学资源环境学院太谷030801

古菌作为环境微生物的重要组成部分,可在河流生态系统中的碳、氮、硫等元素生物地球化学循环过程发挥重要贡献.本研究以汾河干流的渍水湿地土壤为研究对象,通过实时定量PCR及高通量测序技术分析了湿地土壤中古菌群落的丰度、结构组成及... 详细信息

古菌作为环境微生物的重要组成部分,可在河流生态系统中的碳、氮、硫等元素生物地球化学循环过程发挥重要贡献.本研究以汾河干流的渍水湿地土壤为研究对象,通过实时定量PCR及高通量测序技术分析了湿地土壤中古菌群落的丰度、结构组成及其潜在功能,揭示了汾河干流湿地土壤中古菌群落的演替特征及其主要驱动因素.结果表明:汾河干流不同区域湿地土壤中古菌的优势类群具有明显差异,上、中、下游区域的古菌群落分别以Thaumarchaeota、Euryarchaeota和Nanoarchaeota为主.PCoA及ANOSIM分析也显示,不同区域间的古菌群落存在极显著差异(p湿地土壤中的古菌群落呈现出极显著的距离衰减关系(p湿地土壤中古菌群落的丰度主要受pH及氮磷有效养分的调控,而土壤有效磷和总磷是影响古菌群落结构的主要环境因子.总体上,受不同区域土壤理化性质差异的影响,汾河干流湿地土壤中的古菌群落在纬度尺度上呈现出一定的生物地理分布格局.

关键词：汾河湿地土壤古菌群落功能预测驱动因素

黄河口碱蓬湿地土壤磷矿化特征对氮负荷及水分的响应

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环境科学学报 2023年第4期43卷 457-466页

作者：孙志高俞琳莺陈冰冰胡星云武慧慧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

选择黄河口北部滨岸高潮滩的碱蓬湿地为研究对象,基于野外原位氮负荷增强模拟试验(NL0,对照处理;NL1,低氮负荷处理;NL2,中氮负荷处理;NL3,高氮负荷处理),于生长季末获取相应氮负荷水平下的表层土壤(分别记为NLS0、NLS1、NLS2和NLS3),通... 详细信息

选择黄河口北部滨岸高潮滩的碱蓬湿地为研究对象,基于野外原位氮负荷增强模拟试验(NL0,对照处理;NL1,低氮负荷处理;NL2,中氮负荷处理;NL3,高氮负荷处理),于生长季末获取相应氮负荷水平下的表层土壤(分别记为NLS0、NLS1、NLS2和NLS3),通过室内开放培养系统,在25℃的淹水和非淹水条件下,探讨了湿地土壤磷矿化特征对氮负荷及水分的响应.结果表明,不同水分条件下各氮负荷处理土壤的磷矿化量均以初期最高(0~28 d),之后迅速降低(28~88 d),并于后期趋于平稳(88~118 d).不同水分条件下的土壤磷矿化特征可能主要与培养过程中相应氮负荷水平下的pH有关.连续培养118 d后,NLS0、NLS1、NLS2和NLS3的磷累积矿化量在非淹水条件下分别为6.62、6.78、8.15和7.15 mg·kg^(-1),在淹水条件下分别为5.88、6.15、6.01和5.71 mg·kg^(-1),非淹水条件下的土壤具有更高的磷矿化能力.不同氮负荷处理土壤的磷矿化量主要来自培养的前28 d,其累积矿化量占总矿化量的比例在非淹水和淹水条件下分别达76.93%~82.63%和78.21%~84.18%.不同氮负荷处理土壤的磷矿化潜势(P0)在非淹水条件下表现为NLS2>NLS3>NLS1>NLS0,而在淹水条件下表现为NLS1>NLS2>NLS0>NLS3.研究发现,尽管氮负荷增强并未显著改变土壤磷矿化特征,但其整体上提高了土壤磷矿化能力和供磷潜势,中氮负荷处理下的土壤供磷能力最高且较为稳定,而高氮负荷处理下的土壤供磷能力最不稳定.

关键词：磷矿化氮负荷湿地土壤碱蓬湿地黄河口

外源氮输入对闽江河口芦苇湿地土壤硅含量的影响

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环境科学学报 2023年第8期43卷 327-339页

作者：俞新慧翟水晶孙志高刘佳妮李慧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 福建师范大学地理科学学院福州350007 福建闽江河口湿地生态系统国家定位观测研究站(国家林业和草原局) 福州350215

河口湿地是各种物理化学生物及地质过程最为集中和活跃的区域,对大气氮沉降的响应比较敏感.当前闽江河口氮负荷增强的问题不断突显,研究外源氮输入对湿地土壤硅含量的影响有重要意义.本研究于2021年3月-2022年4月在闽江河口鳝鱼滩芦苇... 详细信息

河口湿地是各种物理化学生物及地质过程最为集中和活跃的区域,对大气氮沉降的响应比较敏感.当前闽江河口氮负荷增强的问题不断突显,研究外源氮输入对湿地土壤硅含量的影响有重要意义.本研究于2021年3月-2022年4月在闽江河口鳝鱼滩芦苇湿地开展野外原位模拟试验方法,研究不同氮输入条件(CK:对照处理,LN:低氮输入,MN:中氮输入,HN:高氮输入)对湿地土壤硅形态、组分及其与碳氮化学计量比的影响.结果表明:氮输入在一定程度上导致鳝鱼滩芦苇湿地土壤pH下降、电导率上升,对全氮和全碳含量没有明显的影响,但是对土壤硅含量和组分产生了显著的影响.LN、MN、HN输入时鳝鱼滩芦苇湿地土壤中全硅含量分别比对照组下降了10.73%、2.14%、7.75%,而有效态硅含量分别增加了3.46%、2.54%、4.92%;氮输入未改变土壤全硅及有效态硅在0~10 cm深度分布的特征,均表现为表层亚表层.从土壤硅组成比例来看,有效态硅占全硅的年平均比例在LN、MN、HN输入时分别为6.29%、5.69%、6.17%,均高于对照组(5.44%),残渣态硅仍占土壤硅的主体地位(92.51%~95.95%).与CK相比,施氮组的土壤全碳/有效态硅和全氮/有效态硅值均呈下降趋势,这说明氮输入在一定程度上提高了土壤有效态硅的利用率,同时改变了土壤碳氮硅的化学计量比,对闽江河口湿地土壤生物地球化学循环过程的平衡性和稳定性有一定的影响.

关键词：氮输入硅形态有效态硅湿地土壤闽江河口

湿地土壤硫酸盐还原菌的分子检测及其与植物的相互作用

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湿地科学 2015年第2期13卷 223-232页

作者：佘晨兴王静仝川福建师范大学环境科学与工程学院福建福州350007 福建省污染控制与资源循环利用重点实验室福建福州350007 湿润亚热带生态一地理过程省部共建教育部重点实验室、福建师范大学亚热带湿地研究中心福建福州350007

硫酸盐还原菌(SRB)是一类利用硫酸盐作为末端电子受体进行有机物降解的厌氧微生物,在湿地土壤硫循环和碳循环中发挥着极其重要的作用。分子检测方法弥补了传统基于培养的检测方法的不足,可以充分描述湿地土壤硫酸盐还原菌的多样性,为硫... 详细信息

硫酸盐还原菌(SRB)是一类利用硫酸盐作为末端电子受体进行有机物降解的厌氧微生物,在湿地土壤硫循环和碳循环中发挥着极其重要的作用。分子检测方法弥补了传统基于培养的检测方法的不足,可以充分描述湿地土壤硫酸盐还原菌的多样性,为硫酸盐还原菌的多样性检测提供了一种更为精确和科学的工具。在有植被的湿地土壤中,特别是根际土壤中,硫酸盐还原菌与湿地植物之间存在着相互影响的复杂关系。综述了湿地土壤硫酸盐还原菌分子检测中两类重要的标记基因,硫酸盐还原菌定性和定量分子检测方法,包括末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)、变性梯度凝胶电泳(DGGE)、实时定量PCR(real-time q PCR)和荧光原位杂交(FISH),同时对硫酸盐还原菌与湿地植物之间相互作用的研究进行了总结,提出该领域今后应该深入研究的一些问题及建议。

关键词：湿地土壤硫酸盐还原菌分子检测植物相互作用

不同粒径湿地土壤高光谱特征及碳氮磷含量反演模型研究

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生态学报 2024年

作者：聂磊超曲柯莹崔丽娟翟夏杰赵欣胜王泽成王金枝雷茵茹李晶李伟北京汉石桥湿地生态系统国家定位观测研究站中国林业科学研究院湿地研究所湿地生态功能与恢复北京市重点实验室生态保护与修复研究所

河流湿地是非常重要的湿地类型，其中河流湿地土壤能够有效维持河流湿地生态系统的稳定性。土壤碳氮磷是支撑湿地土壤质量和植被生长的关键营养元素，利用高光谱遥感数据对其进行估算对实现湿地土壤养分信息的快速和准确检测具有重要意... 详细信息

河流湿地是非常重要的湿地类型，其中河流湿地土壤能够有效维持河流湿地生态系统的稳定性。土壤碳氮磷是支撑湿地土壤质量和植被生长的关键营养元素，利用高光谱遥感数据对其进行估算对实现湿地土壤养分信息的快速和准确检测具有重要意义。土壤粒径作为土壤最重要的属性之一，对土壤样本的光谱反射率有着重要影响，并且是影响土壤结构、阳离子交换能力、植物养分可用性等的重要因素。以陕西黄河湿地省级自然保护区为研究区，于2022年8—9月采集477份湿地表层土壤样本，经过室内过筛处理后得到1.0 mm、0.3 mm、0.2 mm、0.1 mm四种不同粒径的土壤样本。基于原始光谱数据及一阶微分转换光谱数据对土壤碳、氮、磷含量建立不同粒径的偏最小二乘回归、随机森林、高斯过程回归3种预测模型，比较建模R2以及RMSR选择最优模型，并筛选敏感波段构建模型进行评价。研究结果显示：(1)光谱反射率数值随土壤粒径的减小而增大，0.1 mm粒径的预测模型相比于其他粒径始终有着更好的精度；(2)基于一阶微分光谱建立的土壤有机碳、全氮、全磷含量估算模型均具有更高的精度；(3)基于敏感波段建立的偏最小二乘回归模型，建模R2范围0.62—0.98，验证R2范围0.36—0.94，相比其他模型具有更优秀更稳定的反演效果。研究结果表明通过控制土壤粒径建立土壤碳、氮、磷含量的估算模型是可行的，选择合适的粒径大小能够提高反演模型估算精度。而偏最小二乘回归作为具有较高精度的反演模型可以帮助提高模型的稳定性和预测能力，从而更准确地估算土壤中的碳、氮、磷含量。研究结果为基于高光谱遥感的不同粒径处理的湿地表层土壤碳、氮、磷定量反演提供坚实的理论支撑与技术支持。

关键词：高光谱粒径机器模型湿地土壤

东平湖湿地土壤不同形态无机硫含量及其时空分布特征

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土壤通报 2022年第5期53卷 1148-1155页

作者：路新格刘涛王子铭臧晓张菊邓焕广聊城大学地理与环境学院山东聊城252059

【目的】了解东平湖湿地土壤不同形态无机硫含量水平与分布特征。【方法】采集东平湖湿地表层土壤样品(0~5 cm)和不同植被区(芦苇区、菹草区、植被混生区和对照区)土壤柱样(0~10 cm),分析样品中总无机硫(TIS)及其各形态(水溶性硫、吸附... 详细信息

【目的】了解东平湖湿地土壤不同形态无机硫含量水平与分布特征。【方法】采集东平湖湿地表层土壤样品(0~5 cm)和不同植被区(芦苇区、菹草区、植被混生区和对照区)土壤柱样(0~10 cm),分析样品中总无机硫(TIS)及其各形态(水溶性硫、吸附性硫、盐酸溶解性硫及盐酸挥发性硫)的含量,探讨了不同形态无机硫含量的时空分布特征及其影响因子。【结果】东平湖湿地表层土壤总无机硫含量范围为31.26~117.36 mg kg^(-1),均值为75.85mg kg^(-1);各形态的平均含量占比为水溶性硫(43.49%)>盐酸溶解性硫(27.37%)>吸附性硫(26.78%)>盐酸挥发性硫(2.36%);其含量的空间分布总体表现为湖区码头附近显著升高,大汶河入湖口较低。柱状土壤总无机硫、水溶性硫、吸附性硫与盐酸溶解性硫含量总体表现为夏季和芦苇区最高,且随土层深度的增加逐渐降低;菹草区总无机硫、吸附性硫、盐酸溶解性硫由于受季节与植被区的交互作用影响而无显著季节变化。表层土壤和柱状土壤不同形态无机硫含量间存在一定的正相关关系,且与有机质多呈显著正相关;柱状土壤中各形态无机硫含量(除盐酸挥发性硫外)与pH显著正相关,而与Eh显著负相关。【结论】东平湖湿地土壤不同形态无机硫的时空分布主要受到人类活动、植被分布和水动力条件的影响,且土壤有机质、温度、pH和Eh为其关键影响因子。

关键词：无机硫形态湿地土壤分布特征影响因子东平湖湿地

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湿地土壤硝化微生物群落的高光谱研究

光谱学与光谱分析 2016年第10期36卷 3254-3260页

作者：卫亚星王莉雯辽宁师范大学海洋经济与可持续发展研究中心辽宁大连116029 辽宁师范大学自然地理与空间信息科学辽宁省重点实验室辽宁大连116029 辽宁师范大学城市与环境学院辽宁大连116029

氮循环是土壤生态系统元素循环的重要过程,其中硝化作用对于土壤氮循环有重要影响。硝化作用的主要完成者是硝化微生物群落,土壤微生物是湿地生态系统的重要组成部分,其可以指示湿地生态环境变化,对正确认识湿地生态系统氮循环和湿地污... 详细信息

氮循环是土壤生态系统元素循环的重要过程,其中硝化作用对于土壤氮循环有重要影响。硝化作用的主要完成者是硝化微生物群落,土壤微生物是湿地生态系统的重要组成部分,其可以指示湿地生态环境变化,对正确认识湿地生态系统氮循环和湿地污染净化功能具有重要意义。尝试从高光谱遥感技术角度,基于土壤氮素光谱监测机理,探索湿地土壤硝化微生物群落高光谱估算技术,进而为估测其时空分布状况提供新技术途径。研究对硝化作用中两个独立阶段的主要完成者氨氧化细菌和亚硝酸氧化细菌,采用最大可能数法分别计数,并以两者计数测量结果的合计,作为各采样区域土壤硝化微生物的数量值。采用光谱倒数的对数(LR)、光谱一阶微分(FD)、光谱二阶微分(SD)、包络线去除(CR)和光谱波段深度(BD)光谱变换技术,以及基于再抽样(bootstrap)技术的多元逐步回归(SMLR)和偏最小二乘回归(PLSR)建模方法,构建湿地土壤硝化微生物数量和全氮含量估算模型。研究结果表明:在采用bootstrap SMLR建模方法时,湿地土壤硝化微生物数量和全氮含量的估算波段位置存在一定的相似性(尤其对于原光谱实测数据R和SD光谱);对于湿地土壤硝化微生物数量和全氮含量的估算,bootstrap PLSR相比于bootstrap SMLR建模方法,具有较高的估算精度;对湿地土壤硝化微生物数量的估算,最高估算精度产生于SD光谱变换技术结合bootstrap PLSR建模;对湿地土壤全氮含量的估算,最高估算精度产生于CR光谱变换技术结合bootstrap PLSR建模。

关键词：高光谱模型硝化微生物湿地土壤再抽样的多元逐步回归