盐度梯度对闽江口潮滩湿地N2O排放影响研究

The research of N2O emissions in estuary wetland has become one of the hottest issues and most important researches in estuarine environmental science. But, the role of salinity gradient played in affection mechanism of N2O emission in this tide alternation area is still unclear. In view of this, we picked Min river estuary with a significant salinity gradient as a typical research base to study the N2O emission temporal and spatial difference along with the natural salinity gradient differentiation, to analyze the salinity changing process affection on N2O generation, transmission and emission in this tidal flat wetland, and to reveal the salinity effect of N2O emissions of sediment-air interface and sediment water interface, to uncover the salinity gradient coupling mechanism on nitrogen recycling processes related to N2O emissions. This work will not only deepen and improve the coastal wetland nitrogen cycle research levels, but as well as to provide scientific basis for greenhouse gas emission reduction and the ecological environment protection in Min river estuary area.

N2O作为一种重要的痕量温室气体，对大气的相对增温潜势很大，河口湿地N2O排放研究已经成为当前国际河口滨岸环境研究的热点和重点问题之一。虽然已有研究表明河口水体中N2O的释放与盐度呈负相关关系，但是，在河口潮滩湿地这一受潮汐交替影响的复杂环境系统内，盐度梯度变化对N2O排放影响机制尚十分匮乏，且已有研究表明其影响机理与水体溶存N2O的释放迥异且更加复杂。鉴于此，本项目以盐度梯度差异显著的闽江口潮滩湿地为研究区，系统研究自然盐度梯度差异下潮滩湿地 N2O排放季节性变化和区域差异，分析盐度变化过程对潮滩湿地N2O生成、传输和排放的影响、并揭示盐度梯度变化对界面间N2O排放相关氮循环过程的耦合作用机制。通过开展本项目研究，不仅可深化河口近岸氮循环过程与机制研究，提升河口近岸氮循环研究水平；而且可为闽江口近岸温室气体减排以及近岸生态环境保护提供重要的科学依据。

N2O是一种重要的痕量温室气体，N2O排放研究已成为当前国际河口滨岸环境研究的热点和重点问题之一。虽然已有研究表明河口水体中N2O的释放与盐度呈负相关关系，但在河口潮滩湿地这一受潮汐交替影响的复杂环境系统内，盐度梯度变化对N2O排放影响机制尚十分匮乏。鉴于此，本项目以盐度梯度差异显著的闽江口潮滩湿地为研究区，通过野外实测和室内模拟相结合等研究手段，系统研究自然盐度梯度差异下湿地沉积物 N2O排放季节性变化和区域差异，分析盐度变化过程对潮滩湿地N2O生成、传输和排放的影响、并揭示盐度梯度变化对界面间N2O排放相关氮循环过程的耦合作用机制。结果表明：闽江口0-50 cm湿地沉积物有机碳和有机氮含量范围分别为 12.98-31.32 g•kg-1、1.37-2.46 g•kg-1，具备排放N2O气体的物源条件。不同咸淡水条件下的湿地沉积N2O排放通量的变化范围介于27.11-80.30 μg•m-2•h-1，平均值为48.81±9.01 μg•m-2•h-1。N2O排放通量存在明显的季节变化，排放通量最高值和最低值分别出现在夏季和秋季；闽江口不同咸淡水条件下的潮滩沉积物-水界面无机氮的迁移转化存在明显的空间差异与季节性变化特征，表现为鳝鱼滩、蝙蝠洲及塔礁洲的铵态氮与硝态氮通量均较大，且鳝鱼滩的铵态氮通量明显大于其他断面；闽江口湿地沉积物潜在硝化速率存在明显的季节性变化、空间差异以及深度差异特征，季节性变化表现为春季＞秋季＞夏季＞冬季，空间上呈现出高盐度湿地大于低盐度湿地（鳝鱼滩＞蝙蝠洲＞塔礁洲），以及表层明显大于底层的深度差异特征；闽江口湿地5-10 cm 土层的反硝化速率最高；同时5-10 cm土层反硝化活性最高，达 93.92%；对氮损失贡献率的剖面分异特征与反硝化速率和反硝化活性的剖面分异特征一致，表现为上层沉积物高于下层沉积物；发现半咸水湿地和淡水湿地的硝化作用在其所在洲滩的沉积物盐度范围内一般表现为线性正相关，且半咸水湿地硝化作用与盐度的相关性要优于淡水或淡水湿地。室内盐度控制模拟实验进一步证实半咸水湿地硝化作用与盐度的相关性要优于淡水或淡水湿地。半咸水湿地鳝鱼滩沉积物在盐度为5时，硝化作用最强；而淡水湿地塔礁洲在淡水条件下硝化作用最强。盐度对淡水和半咸水湿地沉巧物反硝化速率具有抑制作用，盐度不利于沉积物对铵态氮的吸收，进而可能影响硝化-反硝化的耦合作用。