《典型濱海濕地N2O排放的乾濕交替驅動機制》是依託南京林業大學，由韓建剛擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：典型濱海濕地N2O排放的乾濕交替驅動機制
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：韓建剛
- 依託單位：南京林業大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
濱海濕地是海-陸相互作用的敏感地帶，其氮匯功能的與日俱增對N2O排放的貢獻備受關注。立足濱海濕地周期明顯且伴隨鹽分表聚與淋洗的乾濕交替物理格架特徵，以淤泥質、蘆葦灘涂和高鹽鹼潮灘三類典型濱海濕地為對象，採取原狀土柱與現場海水樣品，利用自主試製的模擬裝置，研究乾濕交替相對獨立過程（由濕變乾、乾燥、由乾變濕、淹水）與連續過程（半月周期與日周期）中N2O排放通量的變化特徵；研究乾濕交替過程硝酸還原酶、亞硝酸還原酶、羥胺還原酶等N2O排放相關土壤酶（系）的活性及其表觀酶促反應動力學參數（Kｍ、Vｍａｘ），以及微生物群落結構的變化特徵，明確乾濕交替不同過程與周期N2O通量、酶學特徵以及微生物群落結構等性狀變化的規律、差異及相互關係，分析溫度變化的影響，揭示N2O排放的乾濕交替驅動機制。項目不僅對進一步認識該生態系統氮素循環與損失具有重要意義，而且有望為N2O排放的調控措施研究提供新的思路。
結題摘要
以典型濱海濕地——崇明東灘為原型區域，採集濕地沉積物與海水樣品，通過土柱培養實驗方法（15、20、25、30、35、40℃），分別模擬半月潮（淹水6h，去除上覆水後恆溫乾燥，15d為1個周期）、日潮（24h為1個周期）、持續淹水（30d）等乾濕交替水分生態過程，藉助氣相色譜、氣壓過程分離（BaPS）技術、流動注射分析、稀釋培養計數法（MPN）以及土壤酶學等技術與方法，系統的研究了周期性乾濕交替過程沉積物N2O排放速率的變化，同時系統測定了沉積物呼吸速率（Res）、硝化速率（Nir）和反硝化速率（Den），硝態氮（NO3--N）、亞硝態氮（NO2--N）、銨態氮（NH4+-N）、全氮（TN）、溶解性有機氮（DON）等氮素含量，硝酸還原酶（Nar）、亞硝酸還原酶（Nir）、羥胺還原酶（Hyr）、脲酶（Urease）等土壤酶活性，以及硝化與反硝化細菌群落數量等的變化特徵。 半月潮過程中，乾燥沉積物淹水引起N2O排放速率迅速增加；隨著沉積物的變乾，N2O排放速率下降；當含水量小於3%~7%時，N2O排放速率處於較低水平。隨著乾濕交替頻次的增加，N2O排放速率呈降低趨勢。15℃和20℃時，N2O排放速率<3.0μg•m-2•h-1；25℃和30℃時，N2O排放速率最高，分別達到85.5±55.8μg•m-2•h-1和49.3±77.0μg•m-2•h-1；當溫度為35℃時，N2O排放速率再次回落至較低水平。這表明，溫度變化對N2O排放速率產生顯著影響。日潮過程中（沉積物含水量為44%~62%），N2O排放速率相對較低。25℃時，N2O排放速率最高（＜20μg•m-2•h-1），其他溫度條件下，N2O排放速率＜0μg•m-2•h-1。由此可見，乾濕交替顯著的加劇了N2O的排放，而日潮過程則可能是濕地N2O重要的“匯”。相比較而言，持續淹水過程中，N2O排放速率較高。隨著淹水時間的延長（>7天），N2O排放速率迅速增加，尤其是25~35℃時，排放速率的增幅最為顯著。 半月潮過程中，沉積物Res、Nir和Den對水分變化的回響與N2O排放速率相一致，但三者對溫度變化的回響與N2O排放速率的不同。氨化途徑主導了半月潮過程NO3--N的還原。日潮過程中，DON迅速水解釋放NH4+-N可能是低潮灘帶水華頻發的重要誘因。持續淹水，尤其在高溫下，氨的揮發可能顯著降低了沉積物NH4+-N含量。
