黄河口滨岸潮滩湿地土壤碳、氮的空间分异特征

doi:10.13249/j.cnki.sgs.2012.012.1521

地理科学 ›› 2012, Vol. 32 ›› Issue (12): 1521-1529.doi: 10.13249/j.cnki.sgs.2012.012.1521

黄河口滨岸潮滩湿地土壤碳、氮的空间分异特征

牟晓杰^1,^2,³(), 孙志高²(), 刘兴土¹

1.中国科学院东北地理与农业生态研究所湿地生态与环境重点实验室,吉林长春 130012
2.中国科学院烟台海岸带研究所海岸带环境过程重点实验室,山东烟台 264003
3.中国科学院研究生院,北京 100049

收稿日期:2011-09-13 修回日期:2011-11-10 出版日期:2012-12-20 发布日期:2012-12-20
作者简介:
作者简介: 牟晓杰 (1982-), 女, 山东栖霞人, 博士研究生, 主要从事湿地生物地球化学研究。 E-mail:xjmou@163.com
基金资助:
国家自然科学基金 (41171424), 国家海洋局海洋公益性行业科研专项经费项目子课题（2012418008-3）,山东省自然科学基金重点项目(ZR2010DZ001), 中国科学院战略性先导科技专项(XDA05030404),中国科学院人才专项（青年创新促进会）和中国科学院知识创新工程重要方向项目(KZCX2-YW-223)资助

Spatial Distribution Patterns of Carbon and Nitrogen in the Tidal Marsh Soil of the Yellow River Estuary

Xiao-jie MOU^1,^2,³(), Zhi-gao SUN²(), Xing-tu LIU¹

1.Northeast Institute of Geography and Agroecology, Chinese Academy of Sciences, Changchun,Jilin 130012, China
2.Key Laboratory of Coastal Environment Processes, Yantai Institute of Coastal Zone Research, Chinese Academy of Sciences, Yantai ,Shandong 264003, China
3.Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

Received:2011-09-13 Revised:2011-11-10 Online:2012-12-20 Published:2012-12-20

摘要/Abstract

摘要：

2009年5月,运用地统计学方法研究了黄河口滨岸潮滩湿地土壤碳、氮的空间分布格局。结果表明,潮滩湿地土壤的TC、TN和C/N含量具有明显的水平变异性,自表层向下均呈显著降低趋势,总体表现为TN>C/N>TC。潮滩湿地土壤不同土层TN和C/N含量的水平分布空间结构明显,分别符合不同的变异函数理论模型,且具有强烈/中等程度的空间相关性,其空间变异性均以向低潮滩延伸且受潮汐涨落影响较大的方向为最大,自然结构因素在引起TN和C/N空间异质性中的贡献占优,随机因素的影响相对较小。潮滩湿地土壤不同土层TN和C/N具有明显的空间分布格局,表层土壤的TN含量向低潮滩延伸方向形成明显斑块低值区,边缘则形成斑块高值区,而不同土层的C/N以及亚表层的TN则与之相反。研究发现,微地貌特征和潮汐微域物理扰动强度是导致空间异质性的重要随机因素,而水盐条件、土壤类型和潮汐物理扰动是重要结构因素。湿地有机质来源以陆源为主,且越靠近海的方向,潮滩湿地土壤中的有机质受陆源的影响越大。

关键词: 黄河口, 潮滩湿地, 碳与氮, 空间异质性, 空间分布格局

Abstract:

In May 2009, the spatial distribution patterns of carbon and nitrogen contents in the tidal marsh soil of the Yellow River estuary were studied by geostatistic methods. Results showed that the horizontal variability of TC, TN and C/N in the tidal marsh was significant and decreased with depths, in the order of TN> C/N> TC. The horizontal distribution of TN contents and C/N in different soil layers had significant spatial structure, which accorded with different variogram theoretical model and had a strong or moderate spatial correlation. The maximum spatial variability was observed in the direction extending to the low tidal marsh, which was greatly affected by the ebb and flow of tide. The natural structure factors had significant effects on the spatial variability, while the effects of random factors were relatively low. The spatial distribution patterns of TN contents and C/N in different soil layers were significant, the low TN contents in topsoil was generally observed in the direction extending to the low tidal marsh and the high value appeared on the edge of the study area, while the C/N ratio of the different soil layers and the TN content in subsurface layer were opposite. This study indicated that micro-physiognomy characteristic and tidal micro-domain physical disturbance were two important random factors to induce spatial heterogeneity, while water and salinity statuses, soil types and tide physical disturbance were three important structure factors. The sources of organic matter in the tidal marsh were mainly land-based sources, and the effects of land-based sources on organic matter in the tidal marsh were greater in the direction closer to the sea.

Key words: the Yellow River Estuary, tidal marsh, carbon and nitrogen, spatial heterogeneity, spatial distribution pattern

中图分类号:

Q145

牟晓杰, 孙志高, 刘兴土. 黄河口滨岸潮滩湿地土壤碳、氮的空间分异特征[J]. 地理科学, 2012, 32(12): 1521-1529.

Xiao-jie MOU, Zhi-gao SUN, Xing-tu LIU. Spatial Distribution Patterns of Carbon and Nitrogen in the Tidal Marsh Soil of the Yellow River Estuary[J]. SCIENTIA GEOGRAPHICA SINICA, 2012, 32(12): 1521-1529.

图/表 8

表1

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参考文献 25

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土层(cm)	项目	均值（mg/kg）	标准差（mg/kg）	变异系数( %)	最大值（mg/kg）	最小值（mg/kg）	偏度 S_k	峰度 K_u	P_K-S
0~10	TC	22139.31	3444.74	15.56	26782.65	11752.74	-1.440	2.157	0.043
	TN	743.90	218.59	29.38	1120.54	205.02	-0.695	0.395	0.226
	C/N	31.85	7.71	24.22	57.33	21.90	1.331	1.147	0.149
10~20	TC	22822.78	2403.24	10.53	26395.21	15384.72	-1.227	1.425	0.042
	TN	631.31	120.11	19.03	846.54	259.17	-0.745	1.010	0.355
	C/N	37.07	5.59	15.09	65.31	29.54	2.190	6.452	0.211

项目	土层（cm）	理论模型	块金值（C₀）	基台值（C₀+C）	块金/基台（C/C₀+C）	变程（a）	决定系数（R²）	残差（RSS）	分维数（D）
TN	0~10	球状模型	1500.00	67870.00	0.978	123.70	0.967	1.17E+08	1.614
TN	10~20	球状模型	4430.00	14900.00	0.703	59.70	0.765	2.08E+07	1.856
C/N	0~10	球状模型	4.50	91.37	0.951	152.90	0.982	89.50	1.614
C/N	10~20	指数模型	22.69	45.39	0.500	196.00	0.629	40.6	1.932

项目	土层（cm）	理论模型	块金值（C₀）	基台值（C₀+C）	块金/基台（C/C₀+C）	变程（a₁）	变程（a₂）	决定系数（R²）	残差（RSS）
TN	0~10	指数模型	100.00	117148.90	0.999	113.50	113.0	0.946	1.57E+10
TN	10~20	指数模型	9540.00	36277.59	0.737	372.90	372.90	0.493	8.37E+08
C/N	0~10	球状模型	5.10	153.84	0.967	269.70	269.70	0.942	25981.44
C/N	10~20	指数模型	23.91	79.77	0.700	1009.60	507.00	0.560	3689.43

样区	土层(cm)	容重 (g/cm³)	含水量（cm³/cm³）	电导率 (mS/cm)	pH	NH₄⁺-N (mg/kg)	NO₃^--N (mg/kg)	TC (%)	TN (mg/kg)	C/N
Ⅰ区(n=56)	0-10	1.30±0.01	0.428±0.012	11.52±2.29	7.75±0.06	11.88±4.61	3.76±1.39	2.31±0.28	820.54±184.00	29.36±6.11
Ⅰ区(n=56)	10-20	1.38±0.02	0.440±0.011	9.83±0.94	7.68±0.05	13.48±6.09	4.07±1.85	2.32±0.19	655.16±99.86	35.91±3.86
Ⅱ区(n=24)	0-10	1.47±0.02	0.467±0.009	7.85±0.75	8.30±0.16	10.31±8.10	3.32±1.46	2.00±0.39	565.06±188.37	37.65±8.05
Ⅱ区(n=24)	10-20	1.52±0.01	0.451±0.011	6.96±0.84	8.28±0.12	12.24±2.00	4.52±1.39	2.20±0.32	575.64±145.22	39.77±7.81

土层(cm)	项目	TC	TN	NO₃^--N	NH₄⁺-N	C/N
0~10	TC	1	0.891^**	0.293^**	0.355^**	-0.807^**
	TN		1	0.271^*	0.286^*	-0.931^**
	NO₃^--N			1	-0.028	-0.259^*
	NH₄⁺-N				1	-0.261^*
	C/N					1
10~20	TC	1	0.845^**	0.239^*	0.030	-0.559^**
	TN		1	0.281^*	0.118	-0.873^**
	NO₃^--N			1	-0.016	-0.154
	NH₄⁺-N				1	-0.139
	C/N					1

黄河口滨岸潮滩湿地土壤碳、氮的空间分异特征

Spatial Distribution Patterns of Carbon and Nitrogen in the Tidal Marsh Soil of the Yellow River Estuary

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