2016年1-12月,选择闽江河口鳝鱼滩的短叶茳芏湿地、互花米草湿地以及二者的交错带湿地为研究对象,采用定位研究方法探讨了互花米草入侵影响下湿地土壤有效硅含量的时空变化特征.结果表明:互花米草入侵影响下3块湿地土壤有效硅含量随时间推移整体呈波动上升趋势;互花米草入侵显著提高了鳝鱼滩湿地30-60 cm土层土壤有效硅含量(P＜0.01),与短叶茳芏湿地相比,交错带湿地和互花米草湿地30-60 cm土层土壤有效硅含量分别增加了8.56％和19.97％,逐步线性回归分析表明土温和电导是影响其变化的重要因素(P＜0.01).研究互花米草入侵影响下湿地土壤有效硅含量的变化特征,对于揭示湿地生态系统生源要素硅生物地球化学循环过程以及互花米草入侵及其扩张机制具有重要意义.

深入理解土壤及团聚体元素有效性对氮沉降的响应机制,是研究全球变化背景下土壤养分供应及生态系统结构和功能的关键.本研究综合评述了草地生态系统土壤表土及团聚体内元素分布及其对氮沉降的响应机制.总体而言,草地表土内碳、氮、磷、硫有效性研究较多,且研究结果因氮添加形态、添加时间及生态系统类型而异.氮沉降通过改变碳、氮、磷、硫等生源要素的转化过程及其在土壤团聚体内的再分配,而影响这些元素的生物有效性.然而,氮沉降影响草地土壤交换性盐基及有效态微量元素的研究较少.氮沉降促进土壤酸化,导致各团聚体内钙、镁差异性流失,其中大粒径团聚体内盐基元素更易流失;酸化还有助于提高团聚体内铁、锰、铜、锌有效性.土壤小粒径团聚体内的养分对外界环境变化响应不敏感.当前研究的不足之处在于,较少关注氮沉降对土壤团聚作用及团聚体元素有效性的影响.今后应加强团聚体元素有效性与土壤酶活性耦合变化关系的研究,并分析氮沉降背景下土壤物理结构和化学组成的变化对植物群落的反馈作用.

硫是湿地中重要的生命元素,硫对环境变化极为敏感,在生源要素生物地球化学循环中扮演着重要角色.硫的价态多样,形式复杂,湿地垦殖使土地利用方式等发生显著改变,进而影响到土壤硫组分的变化.垦殖背景下,目前对湿地硫组分及其微生物驱动机制的研究尚不够深入.硫稳定同位素技术(δ34S)逐渐地被应用到硫生物地球化学循环过程的研究中,可以探究硫素的来源.硫氧化菌(Sulfate oxidizing bacteria,SOB)和硫酸盐还原菌(Sulfate reduction bacteria,SRB)是硫组分形态转化的主要驱动者,在湿地硫循环中发挥着重要的作用.土壤芳基硫酸酯酶是参与土壤硫循环的重要酶类,是反映湿地土壤质量的一个重要生物学指标.该研究主要从湿地土壤硫组分的分布特征、影响因素、硫同位素来源示踪和微生物驱动机制4个方面,综述了湿地土壤硫组分影响因素的研究动态.最后,文章总结了当前研究中存在的问题,提出了该领域今后深入探讨的一些建议.

土壤微生物是湿地生态系统中土壤-植物系统生源要素迁移转化的引擎.探究湿地生态系统地上植物群落、土壤理化性质和空间结构与土壤细菌间的相互关系是维护湿地生态系统健康和稳定的关键.本研究运用双向指示种分析法(TWINSPAN)对碧塔海湿地采集的35个样方中的植物群落进行分类,并采用高通量测序技术对样方的表层土壤细菌进行测序,分析植物群落、土壤理化性质和空间结构与细菌群落间的关系.结果 表明:双向指示种分析将样方的植物群落划分为3种群落类型,相同类型的植物群落在外貌和结构上相似,说明基于双向指示种分析的数量分类方法在高原湿地生态系统植物群落分类中有较好的适用性;细菌相对丰度统计结果表明,酸杆菌门(21.0％)、绿弯菌门(15.5％)、变形菌门(15.3％)和拟杆菌门(10.1％)是碧塔海湿地总丰度高于10％的门类,相似性分析(ANOSIM)显示,不同植物群落类型对应的土壤细菌群落存在显著差异,说明植物群落对土壤细菌组成有一定的影响;典范对应分析(CCA)结果显示,植物群落的多样性、含水率、pH、铁和空间结构是影响土壤细菌群落的重要因素.方差分解结果显示,细菌群落既受单一环境变量的影响,也受环境变量间复合作用的影响.综上,地上植物群落、土壤理化环境和空间结构共同塑造细菌群落,地上植物群落-细菌-土壤理化性质是不可分割的整体.

土壤生源要素生态化学计量和空间分异特征对指导土地利用优化具有重要意义.以京津冀生态屏障区组成部分的承德市为研究区,采集1597件土壤样品,运用地统计学、全局Moran's Ⅰ指数、克里金插值和冗余分析等方法对承德全域主要土壤生源要素的空间分异特征及其影响因素进行了系统分析.结果表明,承德市表层土壤生源要素全钾(STK)、有机碳(SOC)、全氮(STN)、全磷(STP)和全硫(STS)平均含量分别为21.962 g/kg、18.826 g/kg、1.168 g/kg、0.587 g/kg 和0.193 g/kg.垂向分布上STN、SOC和STS含量总体随深度增加而降低,STK和STP垂向分异受成土母质控制,高地质背景区STK和STP含量随深度增加逐渐升高.SOC和STN含量显著相关,空间耦合程度高,C:S与SOC含量显著正相关,C∶N和C∶S空间分布稳定,土壤生源要素的化学计量比主要受SOC含量控制.SOC空间自相关极显著,空间分异受结构性因素控制;STK空间自相关程度较高,分布稳定;STP空间自相关较显著,分布异质性较大;STS空间自相关相对最弱,受人为活动影响较明显.SOC和STN空间分异主要受土地利用和归一化差分植被指数(NDVI)影响,植被覆盖度较高的林地SOC和STN含量相对最高.STK、STP和STS空间分异受成土母质类型、岩石风化和工矿活动、农业生产等因素共同影响,火成岩成土母质区STK含量较高,角闪-闪长岩和片麻岩区STP含量较高,角闪-闪长岩、片麻岩和碳酸盐岩区STS含量较高.工矿活动和农业活动是土壤磷和硫矿化的重要驱动因子,土壤生源要素的生态化学计量对水土保护、水源涵养水环境保护和农业种植合理施肥具有重要指示意义.