原位模拟盐水入侵及Fe3+增加对闽江河口潮汐淡水湿地N2O排放的影响

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为了愈加深刻讨论盐水入侵及上游径流Fe3+浓度增加对闽江河口区淡水潮汐湿地N2O排放的影响,本研究选择闽江河口塔礁洲淡水潮汐湿地为探讨对象,使用野外原位模仿盐水入侵及径流Fe3+浓度加强实验,野外气体采集静态箱法和和室内培养反硝化速率测定相结合的方法,研究揭示盐水入侵及Fe3+浓度增强对河口区淡水潮汐湿地N2O通量的影响,区别影响N2O排放的重要环境因子;运用改良后的乙炔抑制法通过室内培养测定样地土壤的反硝化速率,分析N2O排放过程中反硝化作用对其产生怎样的影响,揭示盐度及Fe3+浓度增加情形下河口淡水潮汐湿地沉积物N2O产生的排放通量及反硝化作用和其主要影响要素。主要研究结果如下:(1)闽江河口塔礁洲淡水潮汐湿地不同施加处理整体上均表现为N2O的排放源,N2O排放通量表现为盐水入侵+三价铁增强处理(以下简称盐水+三价铁处理)>盐水入侵处理(以下简称盐水处理)>三价铁增强处理(以下简称三价铁处理)>对照处理(以下简称对照),对照、三价铁处理、盐水处理、盐水+三价铁处理N2O通量的变化范围分别介于-54.44~63.53μg·m-2·h-1,4.38~157.15μg·m-2·h-1,5.92~235.74μg.m-2·h-1,14.34~362.03μg·m-2·h-1。平均值分别为 18.79±7.40 μg·m-2·h-1,51.89±12.13μg·m-2·h-1,72.32±16.82μg·m-2·h-1,130.84±20.85 μg·m-2·h-1。各处理 N2O排放通量均存在显著的季节变化,最低值(高值)均为冬季(夏季)。(2)影响N2O通量的主要环境因子有土壤温度、盐度、含水率、无机氮含量、pH值与Fe3+含量等,对照N2O通量主要受土壤温度的影响,三价铁处理N2O通量主要受土壤温度、电导率、SO42-含量、Fe3+含量的综合影响,盐水处理N2O通量主要受电导率和间隙水NH4+含量的影响,盐水+三价铁处理N2O通量主要受土壤温度、电导率、间隙水NO3-含量、Fe3+含量的综合影响。盐度及外源Fe3+施加是造成三价铁处理、盐水处理、盐水+三价铁处理N2O通量高于对照的重要原因。盐水处理N2O主要产生路径是反硝化作用,间隙水NH4+的浓度对其起抑制作用。SO42-含量对三价铁处理和盐水+三价铁处理N2O排放起促进作用,对对照和盐水处理起抑制作用,但不显著。土壤温度增加促进三价铁处理、盐水+三价铁处理N2O排放,pH值耦合外源Fe3+对N2O排放起调节作用。(3)对照、三价铁处理、盐水处理、盐水+三价铁四种处理反硝化速率最高值均出现于秋季,盐水+三价铁处理最低值出现于冬季,其它处理最低值出现于夏季。综合四种处理的沉积物反硝化速率,对照、三价铁处理、盐水处理、盐水+三价铁处理对应平均值表现为:盐水+三价铁处理(34.50O±8.11mmol·g-1·h-1)>三价铁处理(9.33±5.57mmol·g-1·h-1)>对照(-0.24±6.21mmol·hg-1·h-1)>盐水处理(-0.74±4.65mmol·g-1·h-1)。对照和盐水处理表现为N2O吸收,三价铁处理和盐水+三价铁处理表现为N2O排放。(4)反硝化速率测定培养实验表明,温度是影响沉积物反硝化速率重要要素,反硝化速率表现为负值,可能与N2O的被还原作用有关。四种处理反硝化速率的主要影响要素存在差异,对照组受沉积物Cl-含量和潮水NO3-含量抑制的影响,三价铁处理、盐水入侵反硝化速率受pH值、潮水NH4+含量、SO42-含量的作用,盐水+三价铁处理反硝化速率受潮水NH4+含量、SO42-含量的作用。(5)三价铁处理中,SO42-不断累积增加,Fe3+不断耗尽减少,反硝化速率随时间推移则出现下降的趋向,pH值耦合Fe3+也可以调节反硝化作用的进行。(6)潮水NH4+含量对含铁组处理的反硝化速率具有促进作用,硝化作用通过NH4+产生的NO3-被反硝化作用利用更直接,是三价铁处理和盐水+三价铁处理反硝化速率高于对照和盐水处理的一个原因。
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