Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tác động của độ mặn đến sự phân hủy carbon hữu cơ trong đất ở vùng ngập triều
Tóm tắt
Sự ấm lên của khí hậu và mực nước biển dâng có khả năng làm thay đổi mức độ muối của đất ở các vùng ngập triều. Việc làm rõ quá trình và cơ chế phân hủy carbon hữu cơ trong đất ở vùng ngập triều dưới các điều kiện độ mặn khác nhau là rất quan trọng. Mục tiêu của nghiên cứu này là đánh giá tác động của độ mặn của đất đến tỷ lệ phân hủy carbon hữu cơ (DROC) và carbon hữu cơ hòa tan (DOC) trong vùng ngập triều. Hai loại đất (đất mặt trong Suaeda salsa và bãi triều trống) đã được thu thập, phơi khô và đồng nhất hóa. Sau khi thêm các hàm lượng muối khác nhau (0 g/L, 3 g/L, 6 g/L, 9 g/L và 12 g/L), các mẫu đất được ủ trong 28 ngày ở nhiệt độ ổn định (25 ± 2 °C) và được bổ sung nước khử ion để duy trì độ ẩm của đất. Tỷ lệ phát thải khí (CO2 và CH4) của từng chế độ muối đã được đo trong suốt thời gian ủ 28 ngày. DROC được xác định bằng tổng tỷ lệ phát thải CO2-C và tỷ lệ phát thải CH4-C hàng ngày trong nghiên cứu này. Việc bổ sung muối đã ức chế quá trình phát thải khí và DROC. Tỷ lệ phát thải khí và DROC của hai loại đất cho thấy xu hướng tạm thời tương tự, với sự giảm đáng kể trong giai đoạn đầu thí nghiệm và không có sự giảm đáng kể nào sau đó. Sự khác biệt đáng kể về DOC giữa các chế độ muối đã được tìm thấy trong đất bãi triều trống. Sự biến thiên của tương quan phần giữa DROC và độ mặn của đất cũng như DOC cho thấy các xu hướng tương tự (ví dụ, trong các ngày 9-18, tác động tích cực của DOC đến DROC đã được thúc đẩy mạnh mẽ (R2 = 0.80, p < 0.001), và tác động tiêu cực của độ mặn đất đã được cải thiện rõ rệt (R2 = 0.93, p < 0.001)). Các tính chất của đất, đặc biệt là DOC, có thể là những yếu tố chính giải thích cho sự khác biệt của tỷ lệ phát thải khí và DROC của hai loại đất. Độ mặn của đất tăng đã có tác động tiêu cực đến DROC trong suốt giai đoạn ủ 28 ngày. Tác động của độ mặn của đất và DOC đến DROC đã thay đổi ở các giai đoạn khác nhau của thí nghiệm trong phòng thí nghiệm (độ mặn của đất thường có mối quan hệ tiêu cực ngày càng tăng với DROC, nhưng DOC thể hiện mối quan hệ tích cực rõ rệt nhất ở giai đoạn giữa của quá trình ủ). Cả sự hình thành và tiêu thụ DOC có thể có giá trị cho các nghiên cứu chi tiết hơn liên quan đến sự phân hủy carbon hữu cơ trong đất.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Ardon M, Helton AM, Bernhardt ES (2016) Drought and saltwater incursion synergistically reduce dissolved organic carbon export from coastal freshwater wetlands. Biogeochemistry 127(2–3):411–426
Bai JH, Lu QQ, Zhao QQ, Wang J, Gao Z, Zhang G et al (2015) Organochlorine pesticides (OCPs) in wetland soils under different land uses along a 100-year chronosequence of reclamation in a Chinese estuary. Sci Rep 5:17624
Bai JH, Ye XF, Jia J, Zhang G, Zhao Q, Cui B, Liu X et al (2017) Phosphorus sorption-desorption and effects of temperature, pH and salinity on phosphorus sorption in marsh soils from coastal wetlands with different flooding conditions. Chemosphere 188:677–688
Baldwin DS, Rees GN, Mitchell AM, Watson G, Williams J et al (2006) The short-term effects of salinization on anaerobic nutrient cycling and microbial community structure in sediment from a freshwater wetland. Wetlands 26(2):455–464
Bonneville MC, Strachan IB, Humphreys ER, Roulet NT et al (2008) Net ecosystem CO2 exchange in a temperate cattail marsh in relation to biophysical properties. Agr Forest Meteorol 148(1):69–81
Bramley H, Hutson J, Tyerman SD (2003) Floodwater infiltration through root channels on a sodic clay floodplain and the influence on a local tree species Eucalyptus largiflorens. Plant Soil 253(1):275–286
Chambers LG, Reddy KR, Osborne TZ (2011) Short-term response of carbon cycling to salinity pulses in a freshwater wetland. Soil Sci Soc Am J 75(5):2000–2007
Cheng CH, Lehmann J, Thies JE, Burton SD et al (2008) Stability of black carbon in soils across a climatic gradient. J Geophys Res-Biogeo 113(G2)
Chow AT, Tanji KK, Gao SD, Dahlgren RA et al (2006) Temperature, water content and wet-dry cycle effects on DOC production and carbon mineralization in agricultural peat soils. Soil Biol Biochem 38(3):477–488
Chowdhury N, Marschner P, Burns R (2011) Response of microbial activity and community structure to decreasing soil osmotic and matric potential. Plant Soil 344(1–2):241–254
Cook BD, Allan DL (1992) Dissolved organic carbon in old filed soils-compositional changes during the biodegradation of soil organic matter. Soil Biol Biochem 24(6):595–600
Erwin KL (2009) Wetlands and global climate change: the role of wetland restoration in a changing world. Wetl Ecol Manag 17(1):71–84
Fan X, Pedroli B, Liu G, Liu Q, Liu H, Shu L et al (2012) Soil salinity development in the yellow river delta in relation to groundwater dynamics. Land Degrad Dev 23(2):175–189
Guan B, Yu JB, Hou AX, Han G, Wang G, Qu F, Xia J, Wang X et al (2017) The ecological adaptability of Phragmites australis to interactive effects of water level and salt stress in the Yellow River Delta. Aquat Ecol 51(1):107–116
Han GX (2017) Effect of tidal action and drying-wetting cycles on carbon exchange in a salt marsh: progress and prospects. Actaecologica sinica 37(24) (in Chinese)
Han GX, Chu XJ, Xing QH, Li D, Yu J, Luo Y, Wang G, Mao P, Rafique R et al (2015) Effects of episodic flooding on the net ecosystem CO2 exchange of a supratidal wetland in the Yellow River Delta. J Geophys Res-Biogeo 120(8):1506–1520
Kirwan ML, Mudd SM (2012) Response of salt-marsh carbon accumulation to climate change. Nature 489:550–553
Liu XJ, Ruecker A, Song B, Xing J, Conner WH, Chow AT et al (2017) Effects of salinity and wet-dry treatments on C and N dynamics in coastal-forested wetland soils: implications of sea level rise. Soil Biol Biochem 112:56–67
Lucas KL, Carter GA (2013) Change in distribution and composition of vegetated habitats on Horn Island, Mississippi, northern Gulf of Mexico, in the initial five years following hurricane Katrina. Geomorphology 199:129–137
Marton JM, Herbert ER, Craft CB (2012) Effects of salinity on denitrification and greenhouse gas production from laboratory-incubated tidal forest soils. Wetlands 32(2):347–357
Maucieri C, Zhang Y, McDaniel MD et al (2017) Short-term effects of biochar and salinity on soil greenhouse gas emissions from a semi-arid Australian soil after re-wetting. Geoderma 307:267–276
McDaniel MD, Simpson RR, Malone BP et al (2017) Quantifying and predicting spatio-temporal variability of soil CH4 and N2O fluxes from a seemingly homogeneous Australian agricultural field. Agr Ecosyst Environ 240:182–193
McLeod E, Chmura GL, Bouillon S et al (2011) A blueprint for blue carbon: toward an improved understanding of the role of vegetated coastal habitats in sequestering CO2. Front Ecol Environ 9(10):552–560
Metternicht GI, Zinck JA (2003) Remote sensing of soil salinity: potentials and constraints. Remote Sens Environ 85(1):1–20
Moore TR, Dalva M (2001) Some controls on the release of dissolved organic carbon by plant tissues and soils. Soil Sci 166(1):38–47
Nathaniel B, Weston MA, Vile SC et al (2011) Accelerated microbial organic matter mineralizationfollowing salt-water intrusion into tidal freshwater marsh soils. Biogeochemistry 102:135–151
Nellemann C, Corcoran E, Duarte CM et al (2009) Blue Carbon. A Rapid Response Assessment. GRID-Arendal: United Nations Environment Programme. ISBN: 978-82-7701-060-1
Osland MJ, Enwright NM, Day RH, Gabler CA, Stagg CL, Grace JB et al (2016) Beyond just sea-level rise: considering macroclimatic drivers within coastal wetland vulnerability assessments to climate change. Glob Change Biol 22(1):1–11
Rath KM, Rousk J (2015) Salt effects on the soil microbial decomposer community and their role in organic carbon cycling: a review. Soil Biol Biochem 81:108–123
Sangiorgio F, Basset A, Pinna M, Sabetta L, Abbiati M, Ponti M, Minocci M, Orfanidis S, Nicolaidou A, Moncheva S, Trayanova A, Georgescu L, Dragan S, Beqiraj S, Koutsoubas D, Evagelopoulos A, Reizopoulou S et al (2008) Environmental factors affecting Phragmites australis litter decomposition in Mediterranean and Black Sea transitional waters. Aquat Conserv 18:S16–S26
Setia R, Gottschalk P, Smith P, Marschner P, Baldock J, Setia D, Smith J et al (2013) Soil salinity decreases global soil organic carbon stocks. Sci Total Environ 465:267–272
Valzano FP, Greene RSB, Murphy BW, Rengasamy P, Jarwal SD et al (2001) Effects of gypsum and stubble retention on the chemical and physical properties of a sodic grey Vertosol in western Victoria. Aust J Soil Res 39(6):1333–1347
Wang JJ, Bai JH, Zhao QQ, Lu Q, Xia Z et al (2016) Five-year changes in soil organic carbon and total nitrogen in coastal wetlands affected by flow-sediment regulation in a Chinese delta. Sci Rep 6:21137
Wong VNL, Dalal RC, Greene RSB (2008) Salinity and sodicity effects on respiration and microbial biomass of soil. Biol Fert Soils 44(7):943–953
Wong VNL, Dalal RC, Greene RSB (2009) Carbon dynamics of sodic and saline soils following gypsum and organic material additions: a laboratory incubation. Appl Soil Ecol 41(1):29–40
Wong VNL, Greene RSB, Dalal RC, Murphy BW et al (2010) Soil carbon dynamics in saline and sodic soils: a review. Soil Use Manage 26(1):2–11
Yu JB, Li YZ, Han GX et al (2014) The spatial distribution characteristics of soil salinity in coastal zone of the Yellow River Delta. Environ Earth Sci 72(2):589–599
Zhang JB, Song CC, Wang SM (2007a) Dynamics of soil organic carbon and its fractions after abandonment of cultivated wetlands in Northeast China. Soil Till Res 96:350–360
Zhang LB, Xu HL, Zhao GX (2007b) Salt tolerance of Suaeda salsa and its soil ameliorating effect on coastal saline soil. Soils 39:310–313 (in Chinese)
Zhang H, Chen XB, Luo YM (2016) An overview of ecohydrology of the Yellow River delta wetland. Ecohydrol Hydrobiol 16:39–44
Zhang GL, Bai JH, Jia J, Wang X, Wang W, Zhao Q, Zhang S et al (2018) Soil organic carbon contents and stocks in coastal salt marshes with Spartina alterniflora following an invasion chronosequence in the Yellow River Delta, China. Chin Geogr Sci 28(3):374–385
Zhao QQ, Bai JH, Lu QQ, Zhang G et al (2017) Effects of salinity on dynamics of soil carbon in degraded coastal wetlands: implications on wetland restoration. Phys Chem Earth, Parts A/B/C 97:12–18
Zhao QQ, Bai JH, Zhang GL, Jia J, Wang W, Wang X et al (2018) Effects of water and salinity regulation measures on soil carbon sequestration in coastal wetlands of the Yellow River Delta. Geoderma 319:219–229
Zimmerman AR, Gao B, Ahn MY (2011) Positive and negative carbon mineralization priming effects among a variety of biochar-amended soils. Soil Biol Biochem 43(6):1169–1179