降雨事件对黄河三角洲典型滨海盐沼湿地土壤碳矿化的影响及其机制

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滨海盐沼湿地是全球重要的蓝碳资源之一。随着全球气候变化的加剧,全球和区域的降雨格局正在发生改变,这将会影响滨海盐沼湿地的碳循环过程及碳汇功能。因此,研究降雨格局(包括降雨量和降雨时间)对滨海盐沼湿地土壤碳矿化(土壤CO2和CH4通量)输出的影响,对于深入理解盐沼湿地土壤碳的稳定性和积累机制具有重要意义。本研究以远离海岸带且不受潮汐影响的黄河三角洲原生碱蓬盐沼湿地作为研究对象,于2019-2020年采用野外降雨模拟实验和室内水盐梯度控制实验相结合的方法,通过测定土壤CO2和CH4排放、土壤理化性质以及微生物活性和群落结构等指标,研究了降雨事件对土壤碳矿化的影响及其机制。主要结论如下:(1)降雨时间与降雨量对土壤CO2通量的影响存在显著交互作用;在干旱期,大降雨事件(5 mm和10 mm)显著降低了土壤CO2通量;而湿润期的降雨事件对土壤CO2通量没有显著影响。同时研究发现降雨量、降雨时间及其交互作用对土壤CH4通量和CH4/CO2比率均没有显著影响,但相关分析表明随着土壤水分和盐分的升高,CH4/CO2比率呈升高趋势。(2)干旱期降雨事件显著降低了土壤微生物碳氮(MBC和MBN)含量,且土壤MBC含量与土壤CO2通量呈显著正相关关系,但与土壤CH4没有显著相关性;湿润期降雨事件对土壤MBC、MBN含量均没有显著影响,且土壤CO2、CH4通量与土壤MBC、MBN含量均没有显著相关性。(3)室内水盐梯度培养实验表明土壤水分和盐分对土壤CO2、CH4通量及土壤CH4/CO2比率的影响均不存在交互作用。土壤CO2通量随土壤水分的增加呈先增加后降低的单峰型变化趋势,土壤CH4通量则随土壤水分的增加而增加。同时发现土壤盐分的增加对土壤CO2、CH4具有显著抑制作用。(4)土壤水盐变化能显著改变土壤细菌群落组成。土壤水分的增加显著提高了土壤细菌数量和多样性指数,则土壤盐分的增加对土壤细菌数量和多样性指数产生了显著的抑制作用,且土壤CO2、CH4通量与其均呈显著正相关关系。综上,该地区降雨时间和降雨量的变化通过调控土壤水盐运移等条件显著改变土壤理化性质及微生物群落结构组成,进而影响滨海盐沼湿地土壤碳矿化过程。因此,未来降雨格局的改变可能会对滨海盐沼湿地碳循环过程和“蓝碳”的碳汇功能产生深远影响。
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