兴凯湖附近退耕还湿地、天然沼泽和稻田土壤的氧化亚氮、甲烷产生潜力和除氮能力模拟研究

作者：叶啸; 刘德燕; 郑慧杰; 张焕朝^*; 丁维新

来源：湿地科学, 2022, 20(02): 259-267.

DOI：10.13248/j.cnki.wetlandsci.2022.02.014

• 土壤
• 氧化亚氮产生潜力
• 甲烷产生潜力
• 模拟
• 退耕还湿
• 沼泽
• 稻田

于2019年10月12日至13日，在黑龙江省密山市兴凯湖国家级自然保护区毗邻区域，选取天然沼泽、由稻田退耕1 a、6 a和10 a的自然恢复沼泽、由天然沼泽开垦已经耕作5 a和50 a的稻田作为6处采样地，采集0～20 cm深度土壤样品，测定其理化指标；2021年4月6日至12日，开展了室内土壤样品培养实验，研究土壤氧化亚氮和甲烷产生潜力随培养时间的变化和土壤对外源氮的去除能力。研究结果表明，稻田退耕后，随着退耕时间的增加，其0～20 cm深度土壤p H逐渐减小，退耕10 a的自然恢复沼泽0～20 cm深度土壤的pH(5.18)最小，退耕6 a和10 a的自然恢复沼泽0～20 cm深度土壤中的无机氮和有机碳含量显著大于天然沼泽和稻田；在无外源氮输入条件下，天然沼泽0～20 cm深度土壤氧化亚氮产生潜力峰值[1.90 mg/(kg·h)]最大，退耕10 a的自然恢复沼泽0～20 cm深度土壤甲烷产生潜力峰值[1 387.67 mg/(kg·h)]最大；在外源氮输入条件下，各采样地0～20 cm深度土壤氧化亚氮产生潜力都大幅上升，而甲烷产生潜力则明显减小，退耕10 a的自然恢复沼泽0～20 cm深度土壤的氧化亚氮和甲烷产生潜力峰值都最大，分别为350 mg/(kg·h)和23.11 mg/(kg·h)；天然沼泽0～20 cm深度土壤对铵态氮的去除率(78.8%)最大；退耕6 a、10 a的自然恢复沼泽和天然沼泽0～20 cm深度土壤对硝态氮的去除率(分别为96.11%、99.79%和90.56%)和对总外源氮的去除率(分别为84.86%、73.98%和84.66%)都显著大于耕作稻田和退耕1a的自然恢复沼泽。退耕还湿工程的实施有利于土壤有机碳累积和外源氮去除。

• 单位
  南方现代林业协同创新中心; 中国科学院南京土壤研究所; 中国科学院大学; 土壤与农业可持续发展国家重点实验室; 南京林业大学