植物多样性对湿地氨挥发和温室气体排放的影响

蒋跃平，于晨晨，韩文娟，王 海，罗 斌，施猛猛，常 杰，葛 滢

(1. 浙江大学生命科学学院, 浙江 杭州310058; 2. 杭州西溪国家湿地公园生态研究中心, 浙江 杭州 310030;3. 绍兴文理学院生命科学学院, 浙江 绍兴 312000)

植物多样性对湿地氨挥发和温室气体排放的影响

蒋跃平1,2，于晨晨1，韩文娟1，王 海3，罗 斌1，施猛猛1，常 杰1，葛 滢1

(1. 浙江大学生命科学学院, 浙江 杭州310058; 2. 杭州西溪国家湿地公园生态研究中心, 浙江 杭州 310030;3. 绍兴文理学院生命科学学院, 浙江 绍兴 312000)

为了综合评估植物多样性对湿地氨挥发和温室气体排放的影响，笔者调查研究了杭州西溪湿地常见物种香菇草(Hydrocotylevulgaris)和粉绿狐尾藻(Myriophyllumaquaticum)的单种及混种系统的氨挥发、甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)排放、氮浓度及植物生物量.研究结果表明：混种系统比单种系统降低了87%的氨挥发通量；混种系统比单种系统降低了67%的N2O通量；混种系统的植物生物量比单种系统增加了84%；物种特性对湿地氨挥发和温室气体排放等生态系统功能无显著影响.这些结果表明在湿地生态系统中，混种系统可以有效减少氨挥发和温室气体排放，并提升湿地的固碳能力.

物种丰富度；物种特性；生物量；温室气体; 氨挥发

湿地是介于水体和陆地之间的生态交错区，是地球上一种重要的生态系统，能够在生物多样性保护、涵养水源、净化水体、蓄洪防旱等方面发挥重要作用.湿地生态系统同时是氨(NH3)挥发、甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)的重要排放源，这3种气体均能对环境产生重要影响.湿地中NH3挥发到大气中后，一方面与氮氧化物和硫氧化物反应形成的铵盐(硫酸铵和硝酸铵)颗粒促进雾的形成，另一方面通过干、湿沉降返回下垫面，引起土壤酸化、生境富营养化、生物多样性减少等一系列环境问题[1-3].而CH4和N2O是两种重要温室气体，其100年的全球变暖潜势分别是CO2的28倍和265倍[4]，另有研究表明，CH4对全球气候变暖的贡献率为20%～39%[5]，而N2O对全球变暖的贡献也达到5%[6].因此，为了降低湿地系统NH3、CH4和N2O排放所产生的环境损害，我们有必要对其影响因素及机理开展研究.

湿地中NH3、CH4和N2O的排放受到诸多因素的影响.NH3挥发在湿地系统中主要由NH4+-N转化成NH3进而释放到大气中[7]，而N2O是湿地系统中硝化和反硝化过程的产物，这两者主要受系统中的NH4+-N浓度、NO3--N浓度以及pH等因素的影响[8].湿地CH4排放是有机物输入、分解、厌氧产CH4、CH4传输、氧化等环节综合作用的结果，环境中的有机碳(TOC)浓度、pH和温度等均为影响CH4排放的潜在因子[9-10].此外，湿地中植物生物量的大小、通气组织的丰富程度以及植物根际微生物活动也可能直接影响NH3、CH4和N2O的排放[11]，并且植物还可以通过影响湿地系统中的氮浓度、TOC浓度、pH等因素间接影响上述3种气体的排放.

植物多样性对湿地生态系统功能的影响已有许多研究，这些研究表明，植物物种多样性的增加通常会促进群落的生物量生产[12-13]，可能会降低NH3排放[14]，但多样性对湿地养分的存留、CH4和N2O排放的影响没有统一结论[12，15-17].并且，目前的很多实验是在人工湿地模式下研究[18-20]，或者研究自然湿地各气体通量变化规律[21-23]或气体排放的原因[24-28], 少有以自然次生湿地为基础研究植物多样性对植物生态功能影响的研究.本次实验调查测定杭州西溪湿地不同植物系统的生态系统功能，分析植物丰富度及其组合对环境氮浓度、氨挥发、植物生物量、CH4排放、N2O排放的影响，综合评估植物多样性对自然湿地生态系统功能的影响.

1 研究地区与研究方法

1.1 研究区概况

杭州西溪湿地位于杭州市区西部(N 30°14′55″～ N 30°16′56″, E 120°02′19″～E 120°05′08″)，总面积11.5 km2，为一片地势平坦、河流纵横的城市次生湿地，主要由河港、池塘和草本沼泽等多种湿地类型组成，对改善杭州的生态环境和提高城市环境质量具有非常重要的作用.西溪湿地自2003年来，通过湿地公园建设和科学管理，湿地生态系统得以修复，生物多样性逐步增加，同时西溪的湿地文脉也得以延续，实现了生态保护和合理利用的双赢[29].

1.2 研究方法

1.2.1 样方设置

2015年4月，在杭州西溪湿地核心区域的池塘调查了香菇草(Hydrocotylevulgaris)和粉绿狐尾藻(Myriophyllumaquaticum)2个物种的单种系统及混种系统，每个系统样方大小设定为1 m×1 m，样方间隔5 m以上，4个重复.

1.2.2 氨挥发测定

采用动态密闭箱法测定氨挥发通量[30]，密闭箱用PVC材料制成，体积为24 L(d=31cm,h=32cm).游泳圈固定密闭箱，在箱顶压稍重物品，入水面以下10 cm，开启真空泵，空气流入装有 60 mL 3.2 M稀硫酸的硫酸瓶中，空气流速设为1 Lmin-1，测定时间1 h.1 h后，关闭真空泵，立即将硫酸吸收液密封，置于4 ℃冷藏箱中保存.氨挥发样品采集当天用钠氏试剂比色法测定吸收液的NH4+-N含量，并计算氨挥发通量[31].计算公式如下：

式中，F1为氨挥发通量(μgm-2h-1)，M为吸收液中总铵氮量，t1为氨挥发取样时间，S为密闭装置底面积.

1.2.3 温室气体测定

采用静态密闭箱技术采集CH4和N2O[15]，与测定氨挥发采用相同的静态箱.用游泳圈固定密闭箱，在箱顶压稍重物品，入水面以下10 cm.扣箱密闭30 min后，用50 mL的注射器抽取箱内气体注射进气样袋内，并在取样记录表中记录箱内的温度T.

CH4和N2O均在安捷伦7820 气象色谱仪( Agilent Technologies Inc., USA) 上测定.色谱柱是Poropak Q Column ( 3 m, 80 /100 mesh )，载气用99.999%的高纯氮气，流速为30 mL•min-1.N2O检测器为电子捕获检测器(ECD)，用标准浓度为0.355 μL•L-1的N2O 标准气体(中国国家标准物质研究中心，北京)做校准气体，色谱柱、进样口和检测器温度分别为55、375和330 ℃.CH4检测器为火焰离子化检测器(FID)，用标准浓度为4.81 μL•L-1的CH4标准气体(中国国家标准物质研究中心，北京)做校准气体.柱温、进样口温度和检测器温度分别为70、120和200 ℃.根据密闭箱的体积、底面积、箱内气体浓度随时间的变化率、取样时箱内的温度计算CH4和N2O排放通量，温室气体通量计算公式如下[32]：

秧苗一叶一心期前棚内温度保持在30℃左右，一叶一心期至二叶一心期以25℃为宜，三叶一心期在20℃为宜。晴天下午棚内温度过高要揭两头通风降温，以防烧芽。阴雨寒流时则盖好压实。三叶期后除阴雨天外可日揭夜覆，增加秧苗抗逆性。移栽前3～5d撤膜。

式中，F2为CH4通量(mg m-2h-1)或N2O通量(μgm-2h-1)，ρ为标准状态下气体的密度(CH4：0.71kg·m-3、N2O：1.96 kg·m-3)，V和H分别为水面以上密闭箱的的体积(m3)和高度(m)，A为采样箱底面积(m2)，dc/dt为箱内气体浓度随时间的变化率(CH4：ppm·h-1、N2O：ppb·h-1)，T2为取样箱内的实际温度.

除此之外，我们还依据CH4和N2O在100年尺度的全球增温潜(GWP)分别为28和265[4]，进一步计算CH4和N2O的CO2当量.

1.2.4 氮浓度测定

用取水器在样方水面以下30 cm处取水样，取好的水样放在500 mL取样瓶中，暂存-18℃冰箱.水样分析实验前，先将冷冻保存的水样于4 ℃培养箱中解冻.水样经微孔滤膜(Φ=0.45 μm)过滤后，用流动分析仪(SAN plus, Skalar, the Nether-lands)同时测定水样中的硝态氮(NO3--N)和铵态氮(NH4+-N)浓度，总无机氮(TIN)浓度为NO3--N和NH4+-N浓度之和.

1.2.5 植物生物量测定

每个单种样方取2株植物、混种样方两种植物各取2株，同时统计样方中植物株数.植物样品在烘箱中105 ℃杀青30 min，65 ℃烘72 h后，称其干重，根据单株生物量及样方植物株数计算每个样方的植物生物量.

1.3 相关计算：超产效应和超减排效应的计算

本文用比例指数Dmax和Dmin[33-35]来检验混种系统是否存在生物量超产效应和气体的超减排效应.公式如下.

公式(4)中，On是混种系统气体排放通量的观测值，En是混种系统中所含物种中对应单种时的最低气体排放通量.Dminlt; 0意味着混种系统气体的排放通量比系统中的任何一个物种单种时的气体排放通量都低，此时，该混种系统存在超减排效应.

*：Plt;0.05.图1 植物多样性对氨挥发的影响Fig.1 Effect of plant diversity on ammonia volatilization

1.4 统计分析

数据采用Excel进行初步统计分析，所有数据以平均值±标准误(SE)表示.用SPSS 软件(SPSS 20.0, SPSS Inc,Chicago,USA)进行独立样本t检验，比较混种系统和单种系统间以及两单种系统间氮浓度、氨挥发通量、植物生物量和温室气体通量的差异，显著性水平α=0.05.单样本t检验分析Dmax和Dmin与0是否存在显著差异.

2 结果与分析

2.1 植物多样性对氨挥发排放的影响

粉绿狐尾藻单种系统的氨挥发通量低于香菇草单种系统，但两者之间没有显著差异(图1A).混种系统的氨挥发通量与单种系统的氨挥发通量有显著差异(图1 B)，与单种系统相比，混种系统降低了87%的氨挥发通量.

2.2 植物多样性对温室气体排放的影响

香菇草单种系统的CH4、N2O排放通量及温室气体CO2当量均低于粉绿狐尾藻，但两者之间的差异不显著(图2 A、B和C)，说明这两个物种对湿地温室气体排放产生的影响并无差异.

混种系统的CH4通量低于单种系统，但两者差异不显著(图2 D)，而混种N2O通量显著低于单种系统(图2E)，与单种系统相比，混种系统降低了67%的N2O通量.通过计算N2O和CH4的CO2当量，单种系统的CO2当量也高于混种系统的CO2当量，但差异不显著(图2F).这些结果说明混种系统更有利于减少湿地生态系统中温室气体的排放.

图4 植物多样性对系统生物量的影响Fig.4 Effect of plant diversity on plant biomass

*：Plt;0.05.图2 植物多样性对温室气体排放的影响Fig.2 Effect of plant diversity on greenhouse gas emissions

图3 植物多样性对系统氮浓度的影响Fig.3 Effect of plant diversity on nitrogen concentration

2.3 植物多样性对系统氮浓度的影响

香菇草单种系统的NH4+-N、NO3--N和TIN浓度均高于粉绿狐尾藻单种系统，但两者之间没有显著差异(图3 A、B和C).混种系统的NH4+-N和TIN浓度与单种系统间也无显著差异(图3 D、E和F).说明在自然湿地系统中，植物物种丰富度和物种特性不影响系统NH4+-N、NO3--N和TIN浓度.

2.4 植物多样性对系统生物量的影响

两单种系统的生物量无显著差异(图4A)，而混种系统的生物量显著高于单种系统的平均值(图4B), 相比于单种系统，混种系统的生物量提高了84%，说明提高植物物种丰富度促进了生物量生产.

2.5 超产效应和超减排效应

用比例指数Dmax和Dmin来检验超产效应和超减排效应，结果显示，生物量的Dmaxgt; 0(表1)，即表明混种系统的生物量存在超产效应；而N2O和氨挥发通量的Dminlt; 0(表1)，则表明混种的N2O排放和氨挥发排放均存在超减排效应.

表1 湿地中超产效应和超减排效应的检验Tab. 1 The test of over-yielding effect and under-emission effect in wetland

3 讨 论

研究发现，虽然湿地中单种系统的NH3挥发通量存在一定差异，但这种差异没有达到显著水平(图1 A)，说明物种特性并不影响系统中NH3挥发.但我们发现混种系统的氨挥发显著低于单种系统(图1B)，这表明增加物种丰富度有效抑制了湿地生态系统的氨挥发，这与Luo的结论相一致[14].Luo的研究中还发现系统生物量与氨挥发有负相关性，而本研究中也发现混种系统的生物量显著高于单种系统(图4B)，这可能是本研究中物种丰富度降低氨挥发的运用.随着城市机动车保有量的不断增加，城市氮氧化物污染也越来越严重[36]，而氨挥发与氮氧化物反应形成的铵盐颗粒是雾霾的主要成分之一，因此在城市湿地生态修复过程中，通过选择合理的湿地植物配置，可以减少城市湿地生态系统的氨挥发，从而减少雾霾颗粒的产生，有效改善区域环境空气质量.

湿地植物对N2O排放的影响主要有三个方面，一是植物体本身能够产生和排放N2O；二是植物体可将土壤中已产生并溶解于水中的N2O通过根系吸收进入植物体后，再通过浓度梯度排入大气；三是植物体可通过影响土壤微生物的活动而影响N2O释放[24].本实验结果显示，混种系统N2O通量明显低于单种系统，即湿地植物物种丰富度降低了系统N2O排放，原因可能是因为两种植物的混种系统提高了根区的氧环境，抑制了反硝化作用[37].本实验还发现，香菇草单种系统和粉绿狐尾藻单种系统对CH4排放存在一定差异，混种系统CH4排放量比单种系统低，但不显著，原因可能是因为香菇草和粉绿狐尾藻都是具有发达通气组织的水生植物，可以为根区甲烷氧化菌提供氧气从而减少CH4排放[38].

本实验中选取的样方虽然间隔5 m以上，但单种系统和混种系统之间的NH4+-N、NO3--N和TIN浓度均没有显著差异，说明香菇草和粉绿狐尾藻这样的湿地挺水植物及其混种系统对水体NH4+-N和NO3--N的影响不明显，既没有体现对水环境中有机N化合物降解方面的差异，也没有体现出在生长过程中向水环境释放无机N化合物的差异，这与沉水植物对水环境中N因子的影响还是有一定区别[39].

植物物种丰富度与地上生物量的关系通常发现是正相关关系[40-41].本实验结果显示，混种系统的生物量显著高于单种系统的生物量，说明高的物种丰富度提高了系统生产力，并且发现混种系统存在生物量的超产效应(表1)，这与Tilman的研究相符[42].湿地中的植物可以固碳，高的生物量说明可以固定更多的碳，尽管草本植物固定的碳将在短期释放回大气因而不被计入长期碳汇[43]，但如果利用这些植物固定的碳来生产生物燃料用于替代化石能源燃烧，就能达到减排CO2的目的，从而减少湿地生态系统的净温室效应[44].

4 结 论

在西溪湿地这样一个城市湿地中，混种系统相比单种系统具有更低的氨挥发通量、CH4通量和N2O通量，同时，物种丰富度促进植物生物量的增加，体现出更优的净温室效应.在我国国家湿地公园不断发展的大背景下，湿地生态修复过程中，考虑混种系统可以改善环境空气质量，并且有效减少温室气体的排放.本文仅选择了西溪湿地中2个物种的单种和混种系统，为更充分地探究湿地植物多样性的生态系统功能，今后的研究有必要设置更多的植物丰富度水平.

[1] MYLES LT. Atmospheric science: Underestimating ammonia [J]. Nature Geoscience, 2009, 2(7):461-462.

[2] BEHERA S N, SHARMA M, ANEJA V P, et al. Ammonia in the atmosphere: A review on emission sources, atmospheric chemistry and deposition on terrestrial bodies [J]. Environmental Science and Pollution Research, 2013，20(11): 8092-8131.

[3] FELIX D J, ELLIOTT E M, GISH T, et al. Examining the transport of ammonia emissions across landscapes using nitrogen isotope ration[J]. Atmospheric Environment, 2014，95: 563-570.

[4] IPCC. Climate change: fifth assessment report of the intergovernmental, panel on climate change[M]. Cambridge:Cambridge University Press, 2014.

[5] IPCC. Climate change: fourth assessment report of the intergovernmental, panel on climate change[M]. Cambridge:Cambridge United Press, 2007.

[6] YANG Z, ZHAO Y, XIA X. Nitrous oxide emissions from Phragmites australis-dominated zones in a shallow lake [J]. Environmental Pollution, 2012, 166:116-124.

[7] VANDERZAAG A C, GORDON R J, BURTON D L, et al. Greenhouse gas emissions from surface flow and subsurface flow constructed wetlands treating dairy wastewater [J]. Journal of Environmental Quality, 2010, 39(2):460-471.

[8] VYMAZAL J. Removal of nutrients in various types of constructed wetlands [J]. Science of the Total Environment, 2007, 380(1):48-65.

[9] BOUSQUET P, RINGEVAL B, PISON I, et al. Source attribution of the changes in atmospheric methane for 2006-2008 [J]. Atmospheric Chemistry amp; Physics Discussions, 2011,11(8):3689-3700.

[10] NIU X Y, GE Y, CHANG J, et al. The role ofCoixlacryma-jobiLinn. in wastewater treatment system of constructed wetland [J]. Journal of Anhui Agricultural Sciences, 2010,11(7):145-150.

[11] 刘意立, 李竺霖, 何云峰. 影响湿地甲烷产生、传输与氧化因素的研究进展 [J]. 西北农林科技大学学报(自然科学版), 2014, 42(9):157-162.

[12] ENGELHARDT K A M, RITCHIE M E. The effects of aquatic plant species richness on wetland ecosystem processes [J]. Ecology, 2002, 83(10): 2911-2924.

[13] CHANG J, FAN X, SUN H Y, et al. Plant species richness enhances nitrous oxide emissions in microcosms of constructed wetlands [J]. Ecological Engineering, 2014, 64:108-115.

[14] LUO B, GE Y, HAN W, et al. Decreases in ammonia volatilization in response to greater plant diversity in microcosms of constructed wetlands [J]. Atmospheric Environment, 2016, 142:414-419.

[15] SUN H Y, ZHANG C B, SONG C C, et al. The effects of plant diversity on nitrous oxide emissions in hydroponic microcosms [J]. Atmospheric Environment, 2013, 77:544-547.

[16] ZHAO Z Y, CHANG J, HAN W J, et al. Effects of plant diversity and sand particle size on methane emission and nitrogen removal in microcosms of constructed wetlands [J]. Ecological Engineering, 2016, 95: 390-398.

[17] HAN W J, SHI M M, CHANG J, et al. Plant species diversity reduces N2O but not CH4emissions from constructed wetlands under high nitrogen levels [J]. Environmental Science and Pollution Research , 2017,24(6):5938-5948.

[18] 徐希真, 黄承才, 徐青山, 等. 模拟人工湿地中植物多样性配置对硝态氮去除的影响 [J]. 生态学杂志, 2012, 31(5):1150-1156.

[19] 张培丽, 陈正新, 裘知, 等. 模拟人工湿地中植物多样性对铵态氮去除的影响 [J]. 生态学杂志, 2012, 31(5):1157-1164.

[20] 刘阳, 李丹, 孙红英, 等. 模拟人工湿地植物丰富度对硝氮去除及净温室效应的影响 [J]. 生态学杂志, 2015, 34(8):2173-2180.

[21] 周念清, 赵姗, 沈新平. 天然湿地演替带氮循环研究进展 [J]. 科学通报, 2014 (18):1688-1699.

[22] 马欣欣, 王中良. 湿地氮循环过程及其研究进展 [J]. 安徽农业科学, 2012, 40(17):9454-9458.

[23] 王玲玲, 孙志高, 牟晓杰, 等. 黄河口滨岸潮滩湿地CO2、CH4和N2O通量特征初步研究 [J]. 草业学报, 2011, 20(3):51-61.

[24] 孙志高, 刘景双, 于君宝, 等. 湿地土壤NH3挥发、N2O释放过程及影响因素 [J]. 湿地科学, 2008, 6(3):429-439.

[25] 张永勋, 曾从盛, 王维奇. 天然湿地N2O产生机理及排放异质性研究进展 [J]. 亚热带水土保持, 2011, 23(4):50-57.

[26] 杨继松, 刘景双, 王金达, 等. 三江平原生长季沼泽湿地CH4、N2O排放及其影响因素 [J]. 植物生态学报, 2006, 30(3):432-440.

[27] 卢妍, 宋长春, 王毅勇, 等. 植物对沼泽湿地生态系统CO2和CH4排放的影响 [J]. 西北植物学报, 2007, 27(11):2306-2313.

[28] 于君宝, 刘景双, 孙志高, 等. 中国东北区淡水沼泽湿地N2O和CH4排放通量及主导因子 [J]. 中国科学(D辑:地球科学), 2009, 39(2):177-187.

[29] 董鸣, 王慧中, 匡廷云, 等. 杭州城西湿地保护与利用战略概要 [J]. 杭州师范大学学报(自然科学版), 2013, 12(5):385-390.

[30] VAN DER STELT B, TEMMINGHOFF E J M, VAN VLIET P C J, et al. Volatilization of ammonia from manure as affected by manure additives, temperature and mixing [J]. Bioresource Technology, 2007,98(18):3449-3455.

[31] ZHOU S, NISHIYAMA K, WATANABE Y, et al. Nitrogen budget and ammonia volatilization in paddy fields fertilized with liquid cattle waste [J]. Water Air and Soil Pollution, 2009, 201(1-4):135-147.

[32] CHENG X, PENG R, CHEN J, et al. CH4and N2O emissions from Spartina alterniflora and Phragmites australis in experimental mesocosms [J]. Chemosphere, 2007, 68(3):420-427.

[33] HECTOR A, BAZELEY-WHITE E, LOREAU M, et al. Overyielding in grassland communities: testing the sampling effect hypothesis with replicated biodiversity experiments [J]. Ecology Letters, 2010, 5(4):502-511.

[34] PALMBORG C, SCHERER-LORENZEN M, JUMPPONEN A, et al. Inorganic soil nitrogen under grassland plant communities of different species compositions and diversity [J]. Oikos, 2005, 110(2): 271-282.

[35] 孙红英. 人工湿地高氮水平下植物多样性对温室气体释放的效应及机制 [D]. 杭州：浙江大学, 2013.

[36] 吴晓青. 我国大气氮氧化物污染控制现状存在的问题与对策建议 [J]. 中国科技产业, 2009 (8):13-16.

[37] 邹国元, 张福锁. 根际反硝化作用与N2O释放 [J]. 中国农业大学学报, 2002, 7(1): 77-82.

[38] BOUCHARD V, FREY SD, GILBERT JM, et al. Effects of macrophyte functional group richness on emergent freshwater wetland functions [J]. Ecology, 2007, 88(11):2903-2914.

[39] 马凯, 蔡庆华, 谢志才, 等. 沉水植物分布格局对湖泊水环境N、P因子影响 [J]. 水生生物学报, 2003, 27(3):232-237.

[40] BESSLER H, TEMPERTON V M, ROSCHER C, et al. Aboveground overyielding in grassland mixtures is associated with reduced biomass partitioning to belowground organs [J]. Ecology, 2009, 90(6):1520-1530.

[41] REICH P B,KNOPS J,TILMAN D,et al.Plant diversity enhances ecosystem responses to elevated CO2and nitrogen deposition [J].Nature,2001,410(6830):809-812.

[42] TILMAN D, REICH P B， ISBELL F. Biodiversity impacts ecosystem productivity as much as resources, disturbance, or herbivory [J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2012, 109(26):10394-10397.

[43] IPCC. Climate change: the physical science basis. Contribution of working group I to the fifth assessment report of the intergovernmental panel on climate change[M]. Cambridge:Cambridge University Press, 2013.

[44] GU B, LIU D, WU X, et al. Utilization of waste nitrogen for biofuel production in China [J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2011, 15(9): 4910-4916.

[45] SHI Y, DU Y, YANG G, et al. The use of green waste from tourist attractions for renewable energy production: The potential and policy implications [J]. Energy Policy, 2013, 62:410-418.

EffectsofPlantDiversityonAmmoniaVolatilizationandGreenhouseGasEmissioninWetland

JIANG Yueping1, 2, YU Chenchen1, HAN Wenjuan1, WANG Hai3, LUO Bin1, SHI Mengmeng1, CHANG Jie1, GE Ying1

(1.College of Life Sciences, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China; 2.Hangzhou Xixi National Wetland Park Research Center for Ecological Sciences, Hangzhou 310030, China; 3.College of Life Sciences, Shaoxing College of Arts and Sciences, Shaoxing 312000, China)

In order to evaluate the effects of plant diversity on ammonia volatilization and greenhouse gas emission in wetland, two common monocultures ofHydrocotylevulgarisandMyriophyllumaquaticumand the mixture of two species in Xixi Wetland National Park were studied, and the ammonia volatilization, emissions of methane and nitrous oxide, nitrogen concentration in water and plant biomass of the communities were investigated. The results showed the hybrid system reduced the flux of ammonia volatilization and N2O and by 87% and 67% respectively, compared to the monocultural system. Besides, the hybrid system increased plant biomass by 84% compared to the monocultural system. Species identity had no significant effect on ammonia volatilization and greenhouse gas emission. These results suggested that in wetland, hybrid system could effectively reduce ammonia volatilization and greenhouse gas emission, and enhance carbon sequestration in wetland ecosystem.

species richness; species identity; biomass; greenhouse gas; ammonia volatilization.

2017-04-16

国家自然科学基金项目(31470463, 31670329).

葛滢(1964—),女, 教授, 主要从事植物化学生态学和植物资源学研究. E-mail:geying@zju.edu.cn.

10.3969/j.issn.1674-232X.2017.05.008

Q948.1

A

1674-232X(2017)05-0491-07