黄河三角洲滨海盐沼湿地土壤氮矿化过程及其水盐驱动机理

滨海湿地是多种物质体系的交汇场所，发挥着物质的源、汇和转换器的功能。许多研究已发现氮是滨海湿地的限制因子，在海水入侵导致的水盐胁迫下,氮限制对滨海湿地生态系统结构和功能的影响将进一步加剧,因此研究滨海湿地生态过程对水盐变化的响应已成为维持滨海湿地健康和区域生态安全的重大需求，并跨入国际前沿领域。本项目以黄河三角洲滨海湿地为研究对象，系统研究不同水盐格局下滨海盐沼湿地土壤氮矿化过程的时空变化特征，阐明滨海湿地土壤氮矿化速率随水盐梯度的变化规律，探讨湿地形成时期对土壤氮矿化过程的影响规律；分析黄河三角洲湿地土壤氮矿化速率与环境要素和土壤理化性质之间的关系，综合诊别水盐信息与土壤氮矿化速率之间的关联性；阐释淹水频率、水位和盐分以及水盐交互作用对土壤氮矿化过程的影响作用，剖析土壤微生物对水盐变化的短期响应和长期适应机制，揭示滨海湿地土壤氮矿化过程的水盐驱动机理；为保护和恢复滨海湿地提供科学依据。

滨海湿地是多种物质体系的交汇场所，发挥着物质的源、汇和转换器的功能。许多研究已发现氮是滨海湿地的限制因子，在海水入侵导致的水盐胁迫下,氮限制对滨海湿地生态系统结构和功能的影响将进一步加剧,因此研究滨海湿地生态过程对水盐变化的响应已成为维持滨海湿地健康和区域生态安全的重大需求，并跨入国际前沿领域。本项目以黄河三角洲滨海湿地为研究对象，系统研究了不同淹水周期滨海盐沼湿地土壤矿质态氮、氮矿化速率和硝化速率的动态变化特征，阐明了滨海湿地土壤氮矿化速率随水盐梯度的变化规律；分析了黄河三角洲湿地土壤氮矿化速率与土壤理化性质之间的关系，综合诊别了水盐信息与土壤氮矿化速率之间的关联性；揭示了不同淹水周期湿地土壤氮矿化中微生物量碳氮的季节动态变化规律，从微生物熵的角度阐明了微生物活性与土壤矿质态氮的关系，并通过室内模拟实验揭示了水盐交互作用下氮矿化过程中土壤酶活性的变化规律, 进而阐明其土壤氮矿化过程的水盐驱动机理。研究结果发现三类湿地土壤年矿化量则均为正值，说明土壤通过矿化过程释放出无机氮并累积，且累积量最大的在短暂淹水湿地，硝态氮的矿化累积量占总矿化累积量的95%，季节淹水湿地和潮汐淹水湿地无机氮的累积量则较低，以铵态氮的累积为主。不同淹水周期湿地土壤矿质氮变化具有明显的季节差异，短暂淹水湿地土壤矿质氮变化可以划分为4个时段，季节淹水湿地4个时段，潮汐淹水湿地3个时段。土壤含水率、加入的土壤盐分及其交互作用都对实验土壤矿质氮的影响达到显著水平；培养时间、盐分类型及其交互对硝态氮和无机氮的影响显著，对土壤铵态氮的影响不显著。水盐变化条件下滨海盐沼湿地微生物活性和酶活性的变化是湿地土壤氮矿化过程的重要驱动，该研究成果为湿地土壤氮供给能力的水盐优化调控提供理论支持，为滨海湿地恢复和保护提供科学依据。