Scientia Geographica Sinica  2016 , 36 (2): 247-255 https://doi.org/10.13249/j.cnki.sgs.2016.02.011

研究论文

影响海岸带盐沼土壤有机质、TN和TP含量时空变化的关键因子:潮水和植被

王进欣, 张威, 郭楠, 李超, 王今殊

江苏师范大学城市与环境学院,江苏 徐州 221116

The Key Factor of Impact on Temporal and Spatial Variation of Soil Organic Matter, TN and TP in Coastal Salt Marsh: Tide and Vegetation

Wang Jinxin, Zhang Wei, Guo Nan, Li Chao, Wang Jinshu

College of Urban and Environment, Jiangsu Normal University, Xuzhou, 221116 Jiangsu, China

中图分类号:  X142/Q178.531

文献标识码:  A

文章编号:  1000-0690(2016)02-0247-09

通讯作者:  王今殊,副教授。E-mail:jinshuw7410@163.com

收稿日期: 2015-04-16

修回日期:  2015-08-2

网络出版日期:  2016-02-20

版权声明:  2016 《地理科学》编辑部 本文是开放获取期刊文献,在以下情况下可以自由使用:学术研究、学术交流、科研教学等,但不允许用于商业目的.

基金资助:  国家自然科学基金面上项目(41271122)和国家自然科学基金青年项目(31100361)资助

作者简介:

作者简介:王进欣(1971-),男,副教授,博士,研究方向为湿地生态学。E-mail:yujianw7125@163.com

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摘要

为了更好地理解在潮水和植被交互作用梯度上有机质、全氮和全磷分布的特殊性,分别于生长季和非生长季在苏北盐沼沿近潮沟带和远潮沟带2条样线布设9个固定采样区,采集土壤样品,测定土壤有机质、全氮和全磷的含量。结果表明:植被和潮水的交互作用是决定土壤有机质、全氮和全磷时空变化的关键因素。相对于潮水,植被的影响更为稳定和持久;盐沼土壤有机质和全氮含量具有显著的空间和月份变化,空间变化主要包括植被带(潮水)梯度上和样带间(潮流)的差异,在植被带(潮水)梯度上植被带高于光滩,而植被带间呈现由海向陆的递减趋势,即互花米草(Spartina alterniflora)>盐地碱蓬(Suaeda salsa)>獐茅(Aeluropus littoralis)>芦苇( Phragmites australis);有机质样带间差异表现为在低位盐沼远潮沟带大于近潮沟带,而中位盐沼却是近潮沟带大于远潮沟带,全磷含量时间和空间变化上均不具显著性;pH、土壤含水量和盐分含量等与潮水作用直接相关的因子与距海距离呈负相关关系,土壤有机质、全氮和全磷与距海距离也表现为负相关关系,而土壤有机质、全氮和全磷含量与pH、土壤含水量及盐分含量等因子为正相关关系,一定程度上诠释了潮水对土壤有机质、全氮和全磷含量变化的影响。

关键词: 有机质 ; 全氮 ; 全磷 ; 时空分布 ; 植被分布 ; 潮水

Abstract

Coastal salt marshes are important terrestrial ecosystems, soil is one of the main accumulation pools of the organic carbon, nitrogen and phosphorus, which plays an important role in the global carbon, nitrogen and phosphorus cycles. In order to better define particularity of SOM, TN, and TP distribution along the spatial gradient about interactions between the tide and of vegetation, the contents of SOM, TN, and TP were seasonally measured along two elevational gradients of a coastal salt marsh of eastern China. Main results are as follows, the tide and vegetation interaction is factor of impact on temporal and spatial variation of SOM, TN, and TP in coastal salt marsh, with respect to the effects of tidal influence vegetation is more stable and persistent; Spatial and month variation of SOM and TN content of salt marsh are significant, spatial variation includes change along gradient of vegetation (tide) and differences between the (tidal currents) of transects, the content of vegetation zone is higher than that of tidal flat along gradient of vegetation (tide), the content of SOM, TN, and TP show decreasing from sea to land on vegetation zones, that is Spartina alterniflora>Suaeda salsa>Aeluropus littoralis>Phragmites australis; Difference between two transects of SOM shows that content of SOM, TN, and TP far tidal creeks greater than that of near tidal creek at low salt marsh, and content of SOM, TN, and TP near tidal creek greater than that of far tidal creeks at median salt marsh, spatial and temporal variation of TP is not significant; pH, soil moisture, salt content and other directly related to the tidal effect factor are negative correlation to distance away from the sea, contents of SOM, TN, and TP are also negative correlation to distance away from the sea, and the contents of SOM, TN, and TP are positively correlated to pH, soil moisture and salt content and other factors, to a certain extent, it explained that tidal influence on contents and variation of SOM, TN, and TP.

Keywords: SOM ; TN ; TP ; temporal and spatial distribution ; vegetation distribution ; tide

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王进欣, 张威, 郭楠, 李超, 王今殊. 影响海岸带盐沼土壤有机质、TN和TP含量时空变化的关键因子:潮水和植被[J]. , 2016, 36(2): 247-255 https://doi.org/10.13249/j.cnki.sgs.2016.02.011

Wang Jinxin, Zhang Wei, Guo Nan, Li Chao, Wang Jinshu. The Key Factor of Impact on Temporal and Spatial Variation of Soil Organic Matter, TN and TP in Coastal Salt Marsh: Tide and Vegetation[J]. Scientia Geographica Sinica, 2016, 36(2): 247-255 https://doi.org/10.13249/j.cnki.sgs.2016.02.011

在陆地生态系统中,土壤是有机碳、氮和磷的主要蓄积库之一,承担着碳、氮和磷等的源、汇或转化器的功能,在全球碳、氮和磷循环中发挥着重要作用[1]。湿地土壤中有机质、氮和磷是湿地生态系统中极其重要的生态因子,显著影响着湿地生态系统的生产力,已成为国际全球变化问题研究的核心内容之一。湿地土壤有机质(SOM)是气候变化的一种敏感指示物,它能够用来指示对气候变化的响应; 而氮和磷则是江河湖泊富营养化水平的重要指示物[2]。近年来国内外学者对湿地土壤中元素含量特征已有不少研究[3-10],尽管已有关于潮水和植被对海岸带盐沼有机质、全氮(TN)和全磷(TP)含量分布特征影响的研究,但关注更多的是潮水和植被的孤立影响,对受潮水和植被交互影响的海岸带盐沼有机质、TN和TP含量分布特征缺乏足够的重视[8-10],尤其在实验的设计上很少体现潮水和植被交互作用的空间梯度性,在实验方案上更多的是沿潮水作用和植被分布的梯度上设置样带[8-11],而缺乏在垂直于这一梯度的方向上设置样带,这样做的结果可能会形成2个忽略:潮沟的作用和影响;同一植被带内部潮流作用和影响的差异性,更多地关注盐分的差异性分布和影响[11],不能充分说明海岸带盐沼在潮水和植被交互作用梯度上有机质、氮和磷分布的特殊性。海岸带盐沼有机质、氮和磷含量及其变化涉及营养物质输入和输出等各个过程,这些过程均不同程度地受到周期性潮水的影响,而潮汐和潮流循环又是海岸带盐沼重要的自然过程,由潮汐作用引起的水盐同步入侵是海岸带盐沼典型的特征之一,潮汐和潮流循环过程与生物因子(如植物初级生产、微生物和相关酶的活性等)共同作用于盐沼的元素循环过程,影响着有机质、氮和磷的循环与转化。潮汐和潮流本身对海岸带盐沼有机质、氮和磷含量具有怎样的贡献?盐沼有机质、氮和磷时间变化和空间分布将发生怎样的改变?潮水、潮流和植被分布对盐沼土壤有机质、氮和磷含量及分布产生怎样的交互作用?目前,对这些特征和过程的了解是非常有限的,这些问题一直困扰着对海岸带盐沼碳、氮和磷等元素生物地球化学循环的深刻理解。因此,对海岸带盐沼潮水周期过程中有机质、氮和磷时空变化的关键问题进行充分的探讨和研究具有非常重要的理论意义和实践价值。

基于此,本文旨在研究:潮水和植被交互作用梯度上盐沼土壤有机质、全氮和全磷的时空变化特征;盐沼土壤有机质、全氮和全磷含量时空变化与潮水和植被交互作用的关系。

1 采样与研究方法

选择江苏盐城湿地自然保护区典型海岸带盐沼为研究对象,在盐沼的光滩和不同植被带布设近潮沟带(样线1:A-B1-C1-D1-E1)以及远潮沟带(样线2:A-B-C-D-E)2条样线(图1),沿2条样线分别在每个分布区(主梯度)设置10 m×10 m固定采样小区(A、B、C、D和E),共布设2条样线9个固定采样小区,每个固定采样小区随机设5个采样点。A、B、C、D和E等梯度的平均高程分别为0.87 m、0.90 m、0.95 m、1.79 m和2.18 m。其中A和B属于低位盐沼,C和D属于中位盐沼,E属于高位盐沼。

图1   苏北海岸带盐沼湿地生态类型分布及样带设置(注:A:光滩,B-B1:互花米草盐沼,C-C1:盐地碱蓬盐沼,D-D1:獐茅(Aeluropus littoralis)盐沼,E-E1:芦苇盐沼A-B1-C1-D1-E1:近潮沟带,A-B-C-D-E:远潮沟带。)

Fig. 1   The distribution of vegetation type in a coastal salt marsh of eastern China

于生长季(2004年6月、2007年10月、2008年7月和2013年8月)和非生长季(2003年11月、2004年11月和2008年1月和4月)在采样小区随机采集5个表层混合土壤样品,带回实验室分析,分析SOM、TN、TP、可溶性盐含量、pH和土壤含水量。土壤指标分析按照《中国生态系统研究网络(CERN)长期观测规范》丛书的《陆地生态系统土壤观测规范》进行[12]

利用二元方差分析营养物质含量的季节变化、空间分布的差异,对2013年8月的数据进行植被和潮水双因子可重复方差分析。

2 结果分析

2.1 盐沼土壤有机质的时空变化特征

光滩土壤有机质含量年际月变化显著,生长季大于非生长季(图2),但是生长季和非生长季平均含量的差异并不显著(图3c)。盐沼植被带土壤有机质含量生长季大于非生长季,但是年际月份和季节平均差异均不显著(图2图3c)。具体表现为,生长季芦苇、獐茅、盐地碱蓬和互花米草盐沼土壤有机质含量分别为(4.9±0.1) g/kg、(6.1±0.2) g/kg、(5.8±0.4) g/kg和(9.6±1.8) g/kg,分别是光滩的2.8倍、3.5倍、3.3倍和5.5倍;非生长季芦苇、獐茅、盐地碱蓬和互花米草盐沼土壤有机质含量分别为(4.6±0.3) g/kg、(4.8±0.4) g/kg、(5.1±0.3) g/kg和(6.0±1.7) g/kg,是光滩的2.7倍、2.8倍、2.9倍和3.4倍(图3c),生长季植被带土壤有机质含量相对于光滩的倍数高于非生长季。

图2   盐沼生态系统远潮沟带土壤有机质含量年际变化(注:*p<0.05,ns p>0.5,n=30。)

Fig.2   Annual variation of SOM content away from the tidal creek transects in salt marsh ecosystem

图3   盐沼生态系统远潮沟带土壤有机质、全氮和全磷含量季节变化(注:*p<0.05,**p<0.01,ns p>0.5。)

Fig.3   Seasonal variation of SOM, TN and TP content away from the tidal creek transects in salt marsh ecosystem

盐沼土壤有机质含量的空间差异总体上表现为植被带高于光滩,光滩有机质含量低于平均值(图2)。在植被带之间空间变化表现为2种梯度变化特征:潮水和植被带梯度顺向变化性和潮水和植被带梯度直交变化性。其中,梯度顺向变化性表现为在由海向陆的梯度上(近潮沟带和远潮沟带上),随潮水频率和强度的降低和植被类型的变化,土壤有机质含量总体呈递减趋势,即互花米草>盐地碱蓬>獐茅>芦苇(图2,图3c和图4c);梯度正交变化性表现为在与潮水和植被带梯度垂直的方向上(近潮沟带和远潮沟带对比),随潮流距离的增大,土壤有机质含量也发生了显著的变化,但是情况比较复杂,低位盐沼(互花米草盐沼)有机质表现为上升,而中位盐沼(盐地碱蓬和獐茅)则表现为下降(图4c)。

图4   盐沼生态系统土壤营养物质含量生长季空间变化(注:***p<0.001,ns p>0.5,n=12。)

Fig.4   Spatial variation of content of soil nutrition in salt marsh ecosystem in growing season

2.2 盐沼土壤全氮的时空变化特征

盐沼光滩沉积物和植被土壤全氮含量无论是年际、月变化还是生长季与非生长季的差异都显著大于有机质的差异,生长季明显大于非生长季(图3a和图5),表现为显著的季节变化性。具体表现为,生长季芦苇、獐茅、盐地碱蓬和互花米草盐沼土壤全氮含量分别为(0.42±0.02) g/kg、(0.34±0.01) g/kg、(0.41±0.05) g/kg和(0.56±0.10) g/kg,是光滩的3.1倍、2.5倍、3.0倍和4.1倍;非生长季芦苇、獐茅、盐地碱蓬和互花米草盐沼土壤全氮含量分别为(0.30±0.01) g/kg、(0.30±0.02) g/kg、(0.38±0.03) g/kg和(0.41±0.09) g/kg,是光滩的2.9倍、3.0倍、3.7倍和4.0倍(图3a),生长季植被带土壤全氮含量相对于光滩的倍数也是略高于非生长季。

图5   盐沼生态系统远潮沟带土壤全氮含量年际变化(注:*p<0.05,**p<0.01,***p<0.001。)

Fig.5   Annual variation of TN content away from the tidal creek transects in salt marsh ecosystem

盐沼土壤全氮含量的空间差异总体上与有机质相近,也表现为植被带高于光滩,光滩全氮含量低于平均值(图3a和图5),但是其空间分布差异的显著性高于有机质(图3a)。在植被带之间空间变化也表现为潮水和植被带梯度顺向变化性和潮水和植被带梯度直交变化性。其中,梯度顺向变化性表现为土壤有机质含量总体呈显著地递减趋势,即互花米草>盐地碱蓬>獐茅>芦苇(图3a和图5);梯度正交变化性表现为近潮沟带低而远潮沟带高的趋势,具有极显著的空间差异性(图4a)。

2.3 盐沼土壤全磷的时空变化特征

盐沼光滩沉积物和植被土壤全磷含量具有显著的年际月变化(图6),但是生长季和非生长季平均值间不存在显著的差异(图3b)。具体表现为,生长季芦苇、獐茅、盐地碱蓬和互花米草盐沼土壤全氮含量分别为(0.61±0.01) g/kg、(0.63±0.01) g/kg、(0.62±0.01) g/kg和(1.15±0.06) g/kg,是光滩的0.8、0.9、0.8和1.6倍;非生长季芦苇、獐茅、盐地碱蓬和互花米草盐沼土壤全磷含量分别为(0.62±0.05) g/kg、(0.59±0.01) g/kg、(0.76±0.02) g/kg和(0.88±0.18) g/kg,是光滩的0.8、0.8、1.0和1.2倍(图3b)。

图6   盐沼生态系统远潮沟带土壤全磷含量年际变化(注:*p<0.05,**p<0.01,***p<0.001。)

Fig.6   Annual variation of TP content away from the tidal creek transects in salt marsh ecosystem

盐沼土壤全磷含量在全植物带谱上(芦苇-獐茅-盐地碱蓬-互花米草-光滩)(图3b)以及样带间的空间差异性不显著(图4b),但是在局部带谱上(獐茅-盐地碱蓬-互花米草)却表现为显著的空间差异性(图4b)。互花米草盐沼全磷含量高于平均值,也高于其他植被带和光滩,光滩全磷含量低于平均值(图6)。梯度顺向变化性没有一致的规律,样带间的差异也不显著(图4b)。

3 讨论

3.1 盐沼土壤有机质、全氮和全磷含量时空变化与植被分布的关系

总体上,盐沼土壤(沉积物)有机质、全氮和全磷含量具有相对一致的空间分布样式,尽管在差异的显著性上存在局部的不同,但总的趋势和样式是一致的:在由海向陆的梯度上(植被分布递变和潮水进退)表现为相对一致的变化趋势,植被带高于光滩,植被带内表现为由互花米草-盐地碱蓬-獐茅-芦苇的递减趋势;在垂直于植被分布递变方向的梯度上表现为显著的样带间差异,尽管全磷含量的变化相对复杂。盐沼土壤有机质和全磷含量的季节差异不显著,但是年际间的月份差异是显著的,全氮具有显著的季节和年际月份差异(图2~6,表1),这种差异中可能包含由采样时间差异带来的影响,但是这种影响或数据噪声对分析潮水和植被的影响上其贡献不应该是主导。另外,季节变化的不显著并不说明植被不是影响营养元素变化的主要因素,可能源于植被对有机质、全氮与全磷贡献方面存在时滞效应。由此看来,潮水、潮流和植被的分布是盐沼土壤有机质、全氮和全磷空间变化的关键因素,尤其是高等植物的作用。

表1   植被和潮水双因子可重复方差分析结果

Table 1   The result of reusable two-factor (vegetation and tidal) analysis of variance

差异源SSdfMSFP-valueF crit
有机质样带间(潮流梯度)48.012148.01225.3470.0004.414
植被(潮水)梯度123.985261.99232.7280.0003.554
交互207.8392103.92054.8620.0003.554
内部34.096181.894
总计413.93123
TN样带间(潮流梯度)0.19510.19521.9810.0004.414
植被(潮水)梯度0.69820.34939.4160.0003.555
交互0.14320.0718.0760.0033.555
内部0.159180.009
总计1.19423
TP样带间(潮流梯度)0.00110.0011.3880.2544.414
植被(潮水)梯度0.06820.033948.4120.0003.555
交互0.00420.0022.8480.0843.555
内部0.013180.001
总计0.08523
可溶性盐总量样带间(潮流梯度)0.03610.0360.3350.5704.414
植被(潮水)梯度0.41020.2051.9320.1743.555
交互0.64120.3203.0170.0743.555
内部1.912180.106
总计2.99923

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首先,高等植物是盐沼生态系统的重要组分,高等植物是盐沼有机质、全氮和全磷的重要贡献者[3,7,13,14]。尽管不同类型的湿地以及同一湿地的不同部分有机质、全氮以及全磷输入、输出和滞留的主控因素不同,但是高等植物和藻类是这些营养物质的重要来源,这已是共识[6,13,14]。来自本研究区潮滩湿地的C、N的稳定同位素物源分析结果显示高等植物和藻类是有机质和全氮的重要来源[7,13,14] 。高等植物的地上凋落物和地下根残体、浮游植物、底栖生物的初级生产和次级生产的输入是盐沼有机物的内源输入[14],本区同位素研究结果认为互花米草植被对盐沼有机质贡献率达56%,对滩外潮间带水体有机质的贡献率可达57%[13],互花米草来源有机碳的输入显著改变了土壤SOC组分[7],而潮间带水体也是盐沼土壤有机质的重要来源,可通过潮流和潮水周期性地输送至盐沼。福建罗源湾研究结果也表明互花米草的引种使得盐沼土壤有机质提高35%~44%,含氮量提高80%,总磷变化不明显[15],这些结果均表明盐沼植物尤其是互花米草可以为盐沼土壤带来丰富的养分内源输入,并通过富集海水外源输送的营养物质于植物有机体,增加土壤有机质的含量,也为高等植物根际微生物的同化作用提供新氮源。因此,盐沼土壤营养物质内源输入的物种差异是造成盐沼土壤有机质、全氮和全磷时空差异的重要原因。

其次,高等植物及其根际的生理生态过程也是影响盐沼土壤有机质、全氮和全磷时空分布的重要原因。盐沼植被-土壤(沉积物)系统中高等植物及根际微生物参与的主要生理生态过程有:植物的光合作用(固定大气碳)与呼吸作用、高等植物有机碎屑、地下根残体以及根分泌物对土壤有机碳的归还作用、微生物的固氮作用、硝化与反硝化作用、植物对磷的摄入和归还作用[16],已有研究表明光滩表层沉积物中有机质、全氮和全磷含量主要受陆源颗粒物的输入的影响,而盐沼植被带表层沉积物除了受陆源颗粒物输入的影响外,同时还受到高等植物的内源输入的控制[7,13,16]。对比光滩沉积物和盐沼植被带土壤有机质、全氮和全磷的空间分布和季节变化发现(图2~6),为了更好地突出盐沼潮水、潮流和植被的综合影响,更好地减少采样时间带来差异对空间分布的干扰,仅对2013年8月的数据进行植被和潮水双因子可重复方差分析(表1),综合分析表1结果可见,潮水、潮流和植被对土壤碳、氮和磷的分布具有不同的差异性影响。其中,芦苇、獐茅、盐地碱蓬和互花米草对土壤(沉积物)碳、氮和磷具有较大的影响,随着高等植物的生长和枯死,盐沼带土壤有机碳、氮和磷的含量也呈现“盈”“亏”的交替变化(图2图5图6)。光滩沉积物有机质、氮和磷的“盈”、“亏”变化取决于陆源颗粒物的输入,盐沼土壤有机质、全氮和全磷含量的季节变化与长江口湿地的研究结果相似[16]。对盐沼土壤的古环境研究也显示,植被的作用在盐沼垂向增长和海向或者陆向的横向扩张过程中发挥着重要的作用[17]。另外,盐沼土壤高等植物根际微生物分布和酶活性也是影响有机质、全氮和全磷含量及分布的重要因素。本区微生物功能群和酶活性的研究结果也显示盐沼土壤微生物生长季数量最多,活性最强,微生物功能群中氨化细菌占优势,固氮细菌和硝化细菌次之,反硝化细菌最少,在潮滩分布上互花米草盐沼微生物和酶活性最强,光滩最弱[17],很好地解释了有机质、全氮和全磷的时空分布的原因(图2~6,表1)。

第三,高等植物的空间分布和生理过程的季节性差异本身就是盐沼土壤有机质、全氮和全磷含量时空差异的重要原因,因此,影响高等植物空间分布和生理过程季节性差异的生态因子也是影响土壤有机质、全氮和全磷含量时空变化的重要因素。已有研究表明不同的植被对潮浸率和土壤的盐度长期适应导致潮滩上各植被表现为有规律条带状的分布[3],在由海向陆的梯度上形成了互花米草-盐地碱蓬-獐茅-芦苇的植物演替带谱,而盐沼土壤有机质、全氮和全磷含量沿高等植物分布带谱的空间分异(表1)与高等植物的贡献是分不开的。因此,土壤pH值、土壤含水量以及可溶性盐含量等与潮水作用相关的因子既是影响盐沼高等植物空间分布和时间变化的生态因子,也是影响土壤有机质、全氮和全磷时空变化的重要因素。土壤有机质、全氮和全磷与这些影响高等植物分布的生态因子之间的相关正好表明了他们之间的关系(表2)。

表2   海岸带盐沼土壤pH值、含水量、TP、TN、盐分总量和有机质的相关系数矩阵

Table 2   Matrix of correlation coefficients between pH, moisture, TP, TN, total soluble salts, and SOM

pH(n=162)含水量(n=132)TPTN盐分总量有机质
n=570
pH1
含水量0.429**1
TP0.01890.0701
TN0.2019*0.807**-0.0181
盐分总量0.588**0.820**0.0400.619**1
有机质0.363**0.691**0.0300.845**0.649**1

注:*表示α=0.05,**表示α=0.01。

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3.2 盐沼土壤有机质、TN和TP含量时空变化与潮水的关系

盐沼土壤有机质、全氮和全磷含量季节差异可能更多源于植被的影响,潮水的作用可能更多的是影响这些物质的空间分布,有机质和全氮含量在植被带(潮水)梯度上和样带间均具有显著的差异性,而且植被带梯度上的差异性显著性强于样带间,全磷含量在植被带梯度上具有显著的差异性,而样带间不具差异显著性。植被带(潮水)梯度上的空间差异性是植被空间分布与潮水周期性淹没

的综合体现,但是在具有同样的植物分布背景,但潮流影响具有差异的样带间的差异显著性降低甚至表现为不具显著性,这在一定程度上表明,在影响盐沼土壤有机质、全氮和全磷含量空间差异的显著程度上,植被分布的影响要强于潮水,尽管潮水或潮流对养分的携带输送(包括外源输入,内源强化和系统输出)对土壤有机质、全氮和全磷的堆积和积累具有重要的贡献[14],但是,也正是由于潮水的养分输送作用减小了他们的空间分布的差异性,降低了空间差异的显著性程度,尤其表现在对磷的生态系统间的横向交换可能更为明显,减小了全磷含量的空间差异性程度(表1)。总之,潮水对土壤有机质、全氮和全磷含量及其分布的影响可能主要体现在:通过对这些物质的携带输入和系统输出的综合影响最终影响他们的沉积平衡;影响有机质、全氮和全磷的沉积和堆积条件,如pH、Eh、土壤含水量,土壤盐分含量以及水动力条件,而pH、土壤含水量及盐分含量与距海距离的负相关关系很好地说明了潮水对这些条件的影响(表3),土壤有机质、全氮和全磷与距海距离的负相关关系也说明了潮水的作用与他们空间分布的关系(表3),而土壤有机质、全氮和全磷含量与pH、土壤含水量及盐分含量等因子的正相关关系进一步诠释了潮水对他们影响的机理(表2)。低盐分含量区的研究结果却认为盐分可以增强参与有机碳分解的胞外酶等的活性,并正相关于细菌的丰度及组成,增加有机质的微生物分解的速率,降低土壤有机质的积累和堆积[11],这种关系的不一致性可能与参与有机质形成和分解的微生物种类和活性对盐分的适应范围有异有关,得出盐分含量与有机质积累呈负相关结果的论文也强调了的盐分含量的条件。

表3   海岸带盐沼土壤pH值、含水量、TP、TN、盐分总量及有机质与距海距离的关系

Table 3   Correlation coefficients between environmental factors and distance to the sea

理化因子abR2
pH (n=161)-3.1×10-58.470.067
含水量(n=61)-1.5×10-539.870.213
TP(n=621)-1.9×10-50.800.070
TN(n=621)-1.5×10-50.460.095
有机质(n=570)-3.9×10-58.310.156
可溶性盐总量(n=621)-5.3×10-510.370.192

注: 采用线性回归y=ax+b

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3.3 植被和潮水交互作用对盐沼土壤有机质、TN和TP含量时空变化的影响

很难将植被分布与潮水对盐沼土壤有机质、全氮和全磷时空变化的差异性的影响解析开来,因为他们对盐沼营养物质含量及变化的影响本身就存在着耦合关系,既包括他们各自的独立作用,更体现在他们之间的交互作用,方差分析结果显示他们对盐沼土壤有机质和全氮含量变化的交互影响也是显著的(表1)。他们之间的交互作用可能体现在两个方面,一方面,植被分布对潮流的作用主要体现在通过影响潮流的流速影响其携带输送外源的能力和选择性,有利于大颗粒物的近距离沉积和细颗粒物的远距离悬浮输送,提高矿物质的沉积作用,有机物和无机物的堆积对盐沼的增长非常重要[13,18-21]。另一方面,潮水或潮流对植被的作用也体现在3个方面,第一,携带输送外源物质到植物的根际,为植物的生长提供必要的营养物质,通过促进植物的生长提高植物对盐沼土壤有机质、全氮和全磷的内源输入;第二,直接影响植物的生长或通过影响植物的生长条件来影响植物的生长和分布,进而影响来自植物的内源输入;第三,带走植物代谢产物,影响盐沼物质的沉积平衡。由此看出,这两种作用往往是交互在一起对盐沼土壤有机质、全氮和全磷含量及其变化产生综合影响。

4 结论与建议

海岸带盐沼土壤有机质、全氮和全磷的时空变化既受其本身的理化性质的影响,同时又受植被分布和潮水交互作用的影响,植被和潮水的交互作用是决定土壤有机质、全氮和全磷时空变化的关键因素。相对于潮水的影响,植被的影响更为稳定和持久,对盐沼土壤有机质、全氮和全磷含量及变化的影响主要体现在内源物质直接输入、生理生态过程、影响潮水的外源输送能力以及自身的时空变化等4个方面;潮水或潮流的影响主要体现在外源输送能力、影响植被的内源输入和改 变沉积作用的水动力条件等3个方面。

海岸带盐沼土壤有机质和全氮含量具有显著的空间和月变化,空间变化表现在植被带(潮水)梯度上和样带间(潮流)的差异,在植被带(潮水)梯度上表现为植被带高于光滩,而植被带间呈现由海向陆的递减趋势,即互花米草>盐地碱蓬>獐茅>芦苇;有机质样带间差异表现为低位盐沼远潮沟带大于近潮沟带,而中位盐沼却是近潮沟带大于远潮沟带;全磷含量时间和空间变化上均不具显著性。

pH、土壤含水量,土壤盐分含量等与潮水作用直接相关的因子与距海距离呈负相关关系,土壤有机质、全氮和全磷与距海距离也表现为负相关关系,而土壤有机质、全氮和全磷含量与pH、土壤含水量及盐分含量等因子为正相关关系,一定程度上诠释了潮水对土壤有机质、全氮和全磷含量和变化的影响。

综上所述,植被分布和潮水对盐沼土壤有机质、全氮和全磷含量与变化具有重要的影响,可以用来解释与之相关的盐沼营养物质的源汇特点和分布,因此,在海岸带管理和生态系统服务功能及生态风险评价中需要将盐沼生态系统植被分布和潮水的交互作用作为重要的评估指标。

The authors have declared that no competing interests exist.


参考文献

[20] [Jia Qianwei,Liu Xiuzhuang,Xiao Peiyuan,et al.

Composition and distribution characteristics of organic matter in soil profiles of Yancheng flats]

.Wetland Science,2015,13(1):74-79.]

URL     

[21] 刘文龙,谢文霞,赵全升,.

胶州湾芦苇潮滩土壤碳、氮和磷分布及生态化学计量学特征

[J].湿地科学,2014,12(3):362-368.

URL      [本文引用: 1]      摘要

为了解胶州湾芦苇 (Phragmites australis)潮滩不同植物群落下土壤生态化学计量学特征,于2011年11月,对该区域的土壤有机碳含量、全氮含量、全磷含量、pH、盐度和含水 量等进行了测定与分析。结果表明,随着土壤深度的增加,芦苇潮滩土壤有机碳、全氮和全磷含量总体上在波动减小,其水平分布存在差异;0~60 cm深度土壤的有机碳、全氮和全磷质量比分别为5.73~15.07 g/kg、0.46~0.84 g/kg和0.03~0.39 g/kg,其平均值分别为8.93 g/kg、0.61 g/kg和0.15 g/kg;土壤碳与氮元素含量显著正相关(p=0.0190.05),土壤碳与磷元素含量显著正相关(p=0.0020.01),而土壤氮与磷元素含量不 相关(p0.05);0~60 cm深度土壤的C/N、C/P和N/P分别为11.50~29.05、80.19~506.22和4.44~38.24,其平均值分别为17.10、 182.60和11.60。土壤C/N相对稳定,而C/P和N/P变化较大;淹水频率影响土壤C/N、C/P和N/P剖面变异性,淹水频率越小,变异性也 越小;芦苇潮滩土壤C/N表现为芦苇群落最高,芦苇杂草混合群落最低;而土壤C/P和N/P则同时表现为芦苇杂草混合群落最高,杂草群落最低;土壤盐度是 芦苇潮滩土壤生态化学计量比最主要的影响因子。
[1] 白军红,邓伟,朱颜明,.

湿地土壤有机质和全氮含量分布特征对比研究—以向海与科尔沁自然保护区为例

[J].地理科学,2002,22(2):232-237.

URL      [本文引用: 1]     

[Bai Junhong, Deng Wei, Zhu Yanming, et al.

Comparactive study on the distribution characteristics of soil organic matter and total nitrogen in wetlands.—A case study of Xianghai and Horqin nature reserve

.Scientia Geographica Sinica, 2002, 22(2): 232-237.]

URL      [本文引用: 1]     

[2] 白军红,邓伟,张玉霞.

内蒙古乌兰泡湿地环带状植被区土壤有机质及全氮空间分异规律

[J]. 湖泊科学, 2002, 14(2): 145-152.

Magsci      [本文引用: 1]      摘要

本文以乌兰泡湿地为研究对象,对该区环带状植被区湿地土壤有机质及全氮的空间分布规律进行了初步研究,结果表明不同植被区养分含量垂直分异趋势一致,但水平分异显著,沿土壤水分梯度变化而变化,表现为蓼区>香蒲区>芦苇区,反映出距泡心越远含量越低的规律;各植被区土壤碳氮比都相对较低(在5-12之间),表层土壤碳氮比值也沿土壤水分梯度变化,表现为芦苇区>香蒲区>蓼区;泡沼湿地土壤与草原土壤的碳氮比对水分条件及有机质和全氮的含量的响应差异显著;水分和植被是影响其水平分异的关键因子,而湿地土壤pH值并不是影响土壤有机质及全氮分异的主要因子.

[Bai Junhong, Deng Wei, Zhu Yanming.

Spatial distribution of soil organic matter and nitrogen in soil of circular-zonary vegetation areas in Wulanpao wetland, Inner Mongolia

. Journal of Lake Sciences, 2002, 14(2):145-152.]

Magsci      [本文引用: 1]      摘要

本文以乌兰泡湿地为研究对象,对该区环带状植被区湿地土壤有机质及全氮的空间分布规律进行了初步研究,结果表明不同植被区养分含量垂直分异趋势一致,但水平分异显著,沿土壤水分梯度变化而变化,表现为蓼区>香蒲区>芦苇区,反映出距泡心越远含量越低的规律;各植被区土壤碳氮比都相对较低(在5-12之间),表层土壤碳氮比值也沿土壤水分梯度变化,表现为芦苇区>香蒲区>蓼区;泡沼湿地土壤与草原土壤的碳氮比对水分条件及有机质和全氮的含量的响应差异显著;水分和植被是影响其水平分异的关键因子,而湿地土壤pH值并不是影响土壤有机质及全氮分异的主要因子.
[3] 沈永明,曾华,王辉,.

江苏典型淤长岸段潮滩盐生植被及其土壤肥力特征

[J].生态学报, 2005,25(1): 1-6.

https://doi.org/10.3321/j.issn:1000-0933.2005.01.001      URL      [本文引用: 3]      摘要

江苏沿海中部在辐射沙洲的屏蔽下,成为典型的淤长性岸段.滩涂土 壤具有特殊的肥力特征.通过对东台市笆斗垦区这一典型淤长性海岸外侧潮滩断面的地形测量和盐土植被群落调查,结合历年TM遥感卫星影像图片,选择了5个地 点,分别代表海堤内茅草滩、海堤外茅草滩、原生盐蒿滩、由互花米草演替而来的盐蒿滩及互花米草滩,并对各代表点进行群落样方调查和土壤采样,对土壤样品进 行有机质含量、总氮含量等肥力特征的分析.结果表明:①1号点的有机质和全氮最高,分别为1.632%和0.067%,3号点的全磷最高,为 0.151%,而5号点的全钾和全盐最高,分别为1.724%和1.823%.②1号点的有机质和全氮在表层非常高,到第2层急剧下降,再往下变化也较 小,其变化幅度明显高于其他点.③各点土壤的平均粒径从1号点向5号点逐渐变粗.对这些土壤肥力特征和盐生植被的关系进行了分析和讨论,指出凡受互花米草 影响的土壤,其垂直变化梯度较小,而其它盐土植被类型土壤的垂直变化梯度较大.

[Shen Yongming, Zeng Hua, Wang Hui,et al.

Characteristics of halophyte and associated soil along aggradational muddy coasts in Jiangsu Province

.Acta Ecologica Sinica, 2005, 25(1): 1-6.]

https://doi.org/10.3321/j.issn:1000-0933.2005.01.001      URL      [本文引用: 3]      摘要

江苏沿海中部在辐射沙洲的屏蔽下,成为典型的淤长性岸段.滩涂土 壤具有特殊的肥力特征.通过对东台市笆斗垦区这一典型淤长性海岸外侧潮滩断面的地形测量和盐土植被群落调查,结合历年TM遥感卫星影像图片,选择了5个地 点,分别代表海堤内茅草滩、海堤外茅草滩、原生盐蒿滩、由互花米草演替而来的盐蒿滩及互花米草滩,并对各代表点进行群落样方调查和土壤采样,对土壤样品进 行有机质含量、总氮含量等肥力特征的分析.结果表明:①1号点的有机质和全氮最高,分别为1.632%和0.067%,3号点的全磷最高,为 0.151%,而5号点的全钾和全盐最高,分别为1.724%和1.823%.②1号点的有机质和全氮在表层非常高,到第2层急剧下降,再往下变化也较 小,其变化幅度明显高于其他点.③各点土壤的平均粒径从1号点向5号点逐渐变粗.对这些土壤肥力特征和盐生植被的关系进行了分析和讨论,指出凡受互花米草 影响的土壤,其垂直变化梯度较小,而其它盐土植被类型土壤的垂直变化梯度较大.
[4] 陈庆强,周菊珍,孟翊,.

长江口盐沼土壤有机质更新特征的滩面趋势

[J].地理学报,2007,62(1): 72-80.

Magsci      摘要

<p>通过对长江口崇明东滩高潮滩、中潮滩以及光滩柱状样的有机元素(C、N) 含量与碳稳定同位素组成(&delta;<sup>13</sup>C)、粒度组成等的测定, 研究盐沼土壤有机质更新特征及其滩面趋势。结果表明, 长江口盐沼土壤POC - &delta;<sup>13</sup>C 相关特征与山地土壤剖面上部土层的基本类似, 盐沼土壤有机质主要源于长江流域表层土壤, 有机质年龄不足100 年。不同高程柱样TN - C/N、POC - TIC 与POC - &delta;<sup>13</sup>C关系特征表明盐沼土壤有机质更新程度普遍较低, 有机质更新特征呈明显的滩面变化趋势。光滩有机质基本反映沉积母质特征, 更新程度极低; 中、高潮滩有机质更新作用已经发生, 随着滩面演变, 处于不同更新阶段的有机质组分混杂程度提高。盐沼滩面过程塑造垂向沉积层序, 层序中独特的沙、泥纹层构造导致物质上下运移困难, 有机质更新作用受到抑制。盐沼滩面过程直接影响有机质的累积与更新, 对于有机质更新的时空特征具有显著制约。</p>

[Chen Qingqiang, Zhou Juzhen, Meng Yi, et al.

Trends of soil organic matter turnover in the salt marsh of the Yangtze river estuary

. Acta Geographica Sinica, 2007, 62(1): 72-80.]

Magsci      摘要

<p>通过对长江口崇明东滩高潮滩、中潮滩以及光滩柱状样的有机元素(C、N) 含量与碳稳定同位素组成(&delta;<sup>13</sup>C)、粒度组成等的测定, 研究盐沼土壤有机质更新特征及其滩面趋势。结果表明, 长江口盐沼土壤POC - &delta;<sup>13</sup>C 相关特征与山地土壤剖面上部土层的基本类似, 盐沼土壤有机质主要源于长江流域表层土壤, 有机质年龄不足100 年。不同高程柱样TN - C/N、POC - TIC 与POC - &delta;<sup>13</sup>C关系特征表明盐沼土壤有机质更新程度普遍较低, 有机质更新特征呈明显的滩面变化趋势。光滩有机质基本反映沉积母质特征, 更新程度极低; 中、高潮滩有机质更新作用已经发生, 随着滩面演变, 处于不同更新阶段的有机质组分混杂程度提高。盐沼滩面过程塑造垂向沉积层序, 层序中独特的沙、泥纹层构造导致物质上下运移困难, 有机质更新作用受到抑制。盐沼滩面过程直接影响有机质的累积与更新, 对于有机质更新的时空特征具有显著制约。</p>
[5] 陈庆强,杨艳,周菊珍,.

长江口盐沼土壤有机质分布与矿化的空间差异

[J].沉积学报,2012, 30(1):128-136.

Magsci      摘要

在长江口崇明东滩两类植被(互花米草、土著植被)区域分别选择一条纵向剖面,在高潮滩、中潮滩及光滩取得柱状样,利用颗粒有机碳(POC)含量、碳稳定同位素组成、土壤C/N比与颗粒组成等资料,研究盐沼有机质的分布与矿化特征。结果表明,两个纵向剖面的相同高程部位柱样之间,颗粒有机碳&delta;13C与POC含量的深度特征均存在显著差异;两个柱样的&delta;13C与POC含量的平均值均相差较大。互花米草对高潮滩柱样有机质的含量与组成均产生了明显影响,对中潮滩柱样有机质组成已有一定影响;土著植被对高潮滩柱样有机质组成的影响显著。盐沼植被对土壤有机质的分布与矿化均产生了明显影响。高潮滩柱样矿化阶段不同的有机质组分混杂,中潮滩柱样有机质的组成相对简单,矿化程度较弱。柱样粘粒含量与含水量在垂向上变化频繁,盐沼原始沉积层序对柱样的物质分布特征具有本底制约。不同高程部位柱样之间,有机质的深度分布特征以及矿化程度差异显著,盐沼碳动态受到潮滩特征性动力沉积过程的显著影响。

[Chen Qingqiang, Yang Yan, Zhou Juzhen, et al.

Spatial differentiation of soil organic matter distribution and mineralization in the salt marsh of the Yangtze estuary

. Acta Sedimentologica Sinica, 2012,30(1): 128-136.]

Magsci      摘要

在长江口崇明东滩两类植被(互花米草、土著植被)区域分别选择一条纵向剖面,在高潮滩、中潮滩及光滩取得柱状样,利用颗粒有机碳(POC)含量、碳稳定同位素组成、土壤C/N比与颗粒组成等资料,研究盐沼有机质的分布与矿化特征。结果表明,两个纵向剖面的相同高程部位柱样之间,颗粒有机碳&delta;13C与POC含量的深度特征均存在显著差异;两个柱样的&delta;13C与POC含量的平均值均相差较大。互花米草对高潮滩柱样有机质的含量与组成均产生了明显影响,对中潮滩柱样有机质组成已有一定影响;土著植被对高潮滩柱样有机质组成的影响显著。盐沼植被对土壤有机质的分布与矿化均产生了明显影响。高潮滩柱样矿化阶段不同的有机质组分混杂,中潮滩柱样有机质的组成相对简单,矿化程度较弱。柱样粘粒含量与含水量在垂向上变化频繁,盐沼原始沉积层序对柱样的物质分布特征具有本底制约。不同高程部位柱样之间,有机质的深度分布特征以及矿化程度差异显著,盐沼碳动态受到潮滩特征性动力沉积过程的显著影响。
[6] 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.

Magsci      [本文引用: 1]      摘要

<p>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&gt;C/N&gt;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。</p>

[Mou Xiaojie, Sun Zhigao, Liu Xingtu.

Spatial distribution patterns of carbon and nitrogen in the tidal marsh soil of the Yellow river estuary

. Scientia Geographica Sinica, 2012,32(12):1521-1529.]

Magsci      [本文引用: 1]      摘要

<p>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&gt;C/N&gt;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。</p>
[7] 王刚,杨文斌,王国祥,.

互花米草海向入侵对土壤有机碳组分、来源和分布的影响

[J].生态学报, 2013, 33(8):2474-2483.

https://doi.org/10.5846/stxb201201100056      Magsci      [本文引用: 4]      摘要

在江苏盐城新洋港互花米草(<em>Spartina alterniflora</em>)盐沼选择光滩(MF),互花米草入侵1a(SAF-1),3a(SAF-3),5a(SAF-5)和12a(SAF-12)样地,采集0-20 cm表层土壤样品,分别测定土壤有机碳(SOC)、顽固性有机碳(RC)和活性有机碳(LC)含量,碳氮比(C/N),土壤有机碳和顽固性有机碳的<em>δ</em><sup>13</sup>C值,分析互花米草海向入侵过程中土壤有机碳组分、分布及来源变化。结果表明:(1)SOC、RC、LC含量分别介于 0.82-7.60 mg/g, 0.58-4.02 mg/g和0.23-3.58 mg/g,由海向陆呈递增趋势:SAF-5>SAF-12>SAF-3>MF>SAF-1。入侵12 a的SAF-12样地表土SOC储量最大,年均碳汇积累速率为1.8 t/hm<sup>2</sup>。(2)互花米草来源SOC、RC和LC含量分别为0.06-3.01 mg/g、0.04-1.06 mg/g和0.03-2.00 mg/g,各占5.75%-47.40%、6.77%-31.77%和3.20%-64.40%。互花米草来源SOC、RC、LC由海向陆均呈递增趋势:SAF-12>SAF-5>SAF-3> SAF-1> MF。(3)互花米草植物来源SOC、RC、LC含量、比例与入侵时间显著正相关(<em>P</em><0.01)。互花米草入侵对LC的影响较大,对RC的影响较小。(4)随着入侵时间的增长,互花米草来源有机碳的输入显著改变了土壤SOC组分。以上结果表明,短期内互花米草海向入侵能够提高土壤碳汇能力。

[ Wang Gang, Yang Wenbin, Wang Guoxiang, et al.

The effects of Spartina alterniflora seaward invasion on soil organic carbon fractions, sources and distribution

. Acta Ecologica Sinica, 2013, 33(8):2474-2483.]

https://doi.org/10.5846/stxb201201100056      Magsci      [本文引用: 4]      摘要

在江苏盐城新洋港互花米草(<em>Spartina alterniflora</em>)盐沼选择光滩(MF),互花米草入侵1a(SAF-1),3a(SAF-3),5a(SAF-5)和12a(SAF-12)样地,采集0-20 cm表层土壤样品,分别测定土壤有机碳(SOC)、顽固性有机碳(RC)和活性有机碳(LC)含量,碳氮比(C/N),土壤有机碳和顽固性有机碳的<em>δ</em><sup>13</sup>C值,分析互花米草海向入侵过程中土壤有机碳组分、分布及来源变化。结果表明:(1)SOC、RC、LC含量分别介于 0.82-7.60 mg/g, 0.58-4.02 mg/g和0.23-3.58 mg/g,由海向陆呈递增趋势:SAF-5>SAF-12>SAF-3>MF>SAF-1。入侵12 a的SAF-12样地表土SOC储量最大,年均碳汇积累速率为1.8 t/hm<sup>2</sup>。(2)互花米草来源SOC、RC和LC含量分别为0.06-3.01 mg/g、0.04-1.06 mg/g和0.03-2.00 mg/g,各占5.75%-47.40%、6.77%-31.77%和3.20%-64.40%。互花米草来源SOC、RC、LC由海向陆均呈递增趋势:SAF-12>SAF-5>SAF-3> SAF-1> MF。(3)互花米草植物来源SOC、RC、LC含量、比例与入侵时间显著正相关(<em>P</em><0.01)。互花米草入侵对LC的影响较大,对RC的影响较小。(4)随着入侵时间的增长,互花米草来源有机碳的输入显著改变了土壤SOC组分。以上结果表明,短期内互花米草海向入侵能够提高土壤碳汇能力。
[8] de Boer W F,Rydberg L, Saide V.

Tides,tidal currents and their effects on the intertidal ecosystem of the southern bay,Inhaca Island,Mozambique

[J].Hydrobiologia,2000,428(1):187-196.

URL      [本文引用: 2]     

[9] Tew K S,Meng P J,Lee H J,et al.

Dynamics of phytoplankton and picoplankton over a tidal cycle in a subtropical lagoon

[J].Chinese Science Bulletin,2010,55(23):2522-2528.

https://doi.org/10.1007/s11434-010-4107-2      URL      摘要

The influences of a tidal cycle on the distribution of autotrophic plankton were investigated in a hyper-eutrophic lagoon designated as a scenic area.Results showed that the highest concentrations of picoplankton and phytoplankton were found in the middle and inner part of the lagoon,irrespective of the tides.The MDS result also revealed that phytoplankton communities,dominated by Ceratium furca,were similar among stations in the inner bay during both flood tides and ebb tides.The time series sampling results at the inlet-outlet channel revealed that almost the same amounts of phytoplankton and picoplankton were carried through the channel during flood and ebb tides,with no trend in nutrient fluctuations except for phosphate which had a net loss from the lagoon.The results showed that tidal cycles do not effectively flush away phytoplankton and picoplankton from the lagoon,and the blooming of phytoand picoplankton is inevitable should the situation stay the same.Steps are needed to alleviate the eutrophication condition instead of depending on the natural process such as tidal cycle.
[10] Lewis D B,Brown J A,Jimenez K L.

Effects of flooding and warming on soil organic matter mineralization in Avicennia germinans mangrove forests and Juncus roemerianus salt marshes

[J]. Estuarine,Coastal and Shelf Science,2014,139(1):11-19.

[本文引用: 2]     

[11] Morrissey E M,Gillespie J L,Morina, J C,et al.

Salinity affects microbial activity and soil organic matter content in tidal wetlands

[J].Global Change Biology,2014,20(4):1351-1362,April.

https://doi.org/10.1111/gcb.12431      URL      PMID: 24307658      [本文引用: 3]      摘要

Abstract Climate change-associated sea level rise is expected to cause saltwater intrusion into many historically freshwater ecosystems. Of particular concern are tidal freshwater wetlands, which perform several important ecological functions including carbon sequestration. To predict the impact of saltwater intrusion in these environments, we must first gain a better understanding of how salinity regulates decomposition in natural systems. This study sampled eight tidal wetlands ranging from freshwater to oligohaline (0&ndash;2 ppt) in four rivers near the Chesapeake Bay (Virginia). To help isolate salinity effects, sites were selected to be highly similar in terms of plant community composition and tidal influence. Overall, salinity was found to be strongly negatively correlated with soil organic matter content (OM%) and C:N, but unrelated to the other studied environmental parameters (pH, redox, and above- and below-ground plant biomass). Partial correlation analysis, controlling for these environmental covariates, supported direct effects of salinity on the activity of carbon-degrading extracellular enzymes (β-1, 4-glucosidase, 1, 4-β-cellobiosidase, β-D-xylosidase, and phenol oxidase) as well as alkaline phosphatase, using a per unit OM basis. As enzyme activity is the putative rate-limiting step in decomposition, enhanced activity due to salinity increases could dramatically affect soil OM accumulation. Salinity was also found to be positively related to bacterial abundance (qPCR of the 16S rRNA gene) and tightly linked with community composition (T-RFLP). Furthermore, strong relationships were found between bacterial abundance and/or composition with the activity of specific enzymes (1, 4-β-cellobiosidase, arylsulfatase, alkaline phosphatase, and phenol oxidase) suggesting salinity's impact on decomposition could be due, at least in part, to its effect on the bacterial community. Together, these results indicate that salinity increases microbial decomposition rates in low salinity wetlands, and suggests that these ecosystems may experience decreased soil OM accumulation, accretion, and carbon sequestration rates even with modest levels of saltwater intrusion.
[12] 中国生态系统研究网络科学委员会.陆地生态系统土壤观测规范[M].北京:中国环境科学出版社,2007.

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[Scientific Committee of Chinese Ecosystem Research Network. Protocols for standard biological observation and measurement in terrestrial ecosystems.Beijing:China Environmental Science Press, 2007.]

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[13] 姜启吴,欧志吉,左平.

盐沼植被对江苏盐城湿地生态系统有机质贡献的初步研究

[J].海洋通报, 2012,31(5):547-551.

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[Jiang Qiwu, Ou Zhiji, Zuo Ping.

Primary study on the organic matter contribution of salt marsh vegetation to coastal wetland ecosystem in Yancheng Jiangsu

.Marine Science Bulletin, 2012,31(5): 547-551.]

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[14] 曹摇磊,宋金明,李学刚,.

滨海盐沼湿地有机碳的沉积与埋藏研究进展

[J].应用生态学报, 2013,24(7): 2040-2048.

Magsci      [本文引用: 5]      摘要

<p>滨海盐沼湿地有着较高的碳沉积速率和固碳能力,在缓解全球变暖方面发挥着重要作用,而盐渍土壤是滨海盐沼湿地碳收支研究中最大的有机碳库,研究其碳沉积与埋藏对于理解滨海湿地碳收支有着重要的意义.本文从滨海盐沼湿地土壤有机碳的来源、土壤有机碳库与沉积速率、盐沼湿地有机碳的埋藏机制、全球变化与滨海盐沼湿地碳封存等几方面对滨海盐沼湿地有机碳沉积与埋藏的相关研究进行综述.今后研究应侧重:1)加强对控制滨海盐沼湿地碳储存变异的基本因素的进一步研究;2)对测量滨海盐沼湿地沉积物碳储量和沉积碳埋藏速率的方法进行标准化;3)对潮汐影响下滨海盐沼湿地碳与邻近生态系统之间的横向交换通量进行量化;4)探明全球变暖的影响和生产力的提高是否可以抵消因呼吸增强而造成的有机碳降解速率的升高.确定固碳速率变化驱动因子,理解气候变化和人类活动对碳埋藏的影响机制,有助于提升我国滨海盐沼湿地的固碳能力.</p>

[Cao Lei1, Song Jinming, Li Xuegang, et al.

Deposition and burial of organic carbon in coastal salt marsh: Research progress

.Chinese Journal of Applied Ecology, 2013,24(7): 2040-2048.]

Magsci      [本文引用: 5]      摘要

<p>滨海盐沼湿地有着较高的碳沉积速率和固碳能力,在缓解全球变暖方面发挥着重要作用,而盐渍土壤是滨海盐沼湿地碳收支研究中最大的有机碳库,研究其碳沉积与埋藏对于理解滨海湿地碳收支有着重要的意义.本文从滨海盐沼湿地土壤有机碳的来源、土壤有机碳库与沉积速率、盐沼湿地有机碳的埋藏机制、全球变化与滨海盐沼湿地碳封存等几方面对滨海盐沼湿地有机碳沉积与埋藏的相关研究进行综述.今后研究应侧重:1)加强对控制滨海盐沼湿地碳储存变异的基本因素的进一步研究;2)对测量滨海盐沼湿地沉积物碳储量和沉积碳埋藏速率的方法进行标准化;3)对潮汐影响下滨海盐沼湿地碳与邻近生态系统之间的横向交换通量进行量化;4)探明全球变暖的影响和生产力的提高是否可以抵消因呼吸增强而造成的有机碳降解速率的升高.确定固碳速率变化驱动因子,理解气候变化和人类活动对碳埋藏的影响机制,有助于提升我国滨海盐沼湿地的固碳能力.</p>
[15] 钦佩,经美德,谢民.

福建罗源湾海滩互花米草盐沼中氮、磷、钾元素分布的研究

[J].海洋科学, 1988, (4): 62-67.

URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

互花米草引种到福建罗源湾两年后,使海滩盐沼土有机质提高35—44%,含N量提高80%左右,总P和总K没有多大变化,速效P含量降低3.5—7%。在互花米草盐沼生态系统中,不同相中的N、P、K元素分布量的关系是:植物〉土壤〉海水。10月中旬采样测试表明,互花米草的含N量,地上部分高于地下部分;含P及含K量则相反。在对N、P、K的吸收、分布方面,三个生态型差异不显著。

[Qin Pei, Jing Meide, Xie Min.

Distribution of N,P,K in salt marsh of Spartina alterniflora in tidal land Luoyuan, Fujian

. Marine Sciences, 1988, (4): 62-67.]

URL      Magsci      [本文引用: 1]      摘要

互花米草引种到福建罗源湾两年后,使海滩盐沼土有机质提高35—44%,含N量提高80%左右,总P和总K没有多大变化,速效P含量降低3.5—7%。在互花米草盐沼生态系统中,不同相中的N、P、K元素分布量的关系是:植物〉土壤〉海水。10月中旬采样测试表明,互花米草的含N量,地上部分高于地下部分;含P及含K量则相反。在对N、P、K的吸收、分布方面,三个生态型差异不显著。
[16] 陈华.

长江口滨岸湿地盐生植被对生源要素循环的影响

[D].上海:华东师范大学,2006.

[本文引用: 3]     

[Chen Hua.

Biogeochemical effects of salt-marshes on nutrients cycling at coastal tidal flat, Yangtze estuary

.Shanghai: East China Normal University, 2006.]

[本文引用: 3]     

[17] 孙炳寅,朱长生.互花米草 (

Spartina alterniflora) 草场土壤微生物生态分布及某些酶活性的研究

[J].生态学报,1989,9(3): 240-244.

Magsci      [本文引用: 2]      摘要

种植互花米草的盐沼土中,细菌、放线菌和真菌的数量比对照盐沼土中多。就不同深度来说,15—30厘米土层中,细菌数最多。细菌总数的增减趋势是:夏秋两季最多,冬春两季较少。在各生理类群中,氨化细菌占优势;固氮细菌、硝化细菌次之;反硝化细菌和硫酸盆还原细菌最少。内源呼吸作用强度、添加葡萄糖后的呼吸作用强度、氧化丙酮酸的能力和氧化多酚化合物的能力皆显示出同样的趋势,即三年生草场土壤中生物活性最强,光滩土壤中生物活性最弱。在光滩土壤中,脲酶和过氧化氢酶活性很低,而种植互花米草的土壤中这两种酶活性较强,但与种植年限和季节变化无显著相关性。

[Sun Bingyin, Zhu Changsheng.

A study on ecological distribution of microorganisms and some biochemical characteristics in the Spartina alternifloramarsh soil

. Acta Ecologica Sinica, 1989,9(3): 240-244.]

Magsci      [本文引用: 2]      摘要

种植互花米草的盐沼土中,细菌、放线菌和真菌的数量比对照盐沼土中多。就不同深度来说,15—30厘米土层中,细菌数最多。细菌总数的增减趋势是:夏秋两季最多,冬春两季较少。在各生理类群中,氨化细菌占优势;固氮细菌、硝化细菌次之;反硝化细菌和硫酸盆还原细菌最少。内源呼吸作用强度、添加葡萄糖后的呼吸作用强度、氧化丙酮酸的能力和氧化多酚化合物的能力皆显示出同样的趋势,即三年生草场土壤中生物活性最强,光滩土壤中生物活性最弱。在光滩土壤中,脲酶和过氧化氢酶活性很低,而种植互花米草的土壤中这两种酶活性较强,但与种植年限和季节变化无显著相关性。
[18] 赵锐锋,张丽华,赵海莉,.

黑河中游湿地土壤有机碳分布特征及其影响因素

[J].地理科学,2013, 33(3):363-371.

Magsci      [本文引用: 1]      摘要

<p>以黑河中游湿地为研究对象, 分析木本、高草、低草3 种湿地植被类型土壤有机碳的分布特征及影响因素, 结果表明, 土壤有机碳含量的大小依次为高草&gt;低草&gt;木本植被类型, 0~20 cm的差异均达到显著水平(<em>p</em>&lt;0.05)。低草植被类型有机碳的空间变异最大, 木本植被居中, 高草植被最小。高草、低草和木本植被0~40 cm土壤有机碳密度分别为7.33、5.44 和4.25 kg/m<sup>2</sup>。高草、低草植被以表层土壤(0~10 cm)有机碳含量更高, 分别占0~40 cm的32%, 31%, 木本植被以亚表层(10~20 cm)最高, 占33%。土壤有机碳含量与土壤含水量、磷素呈显著正相关(<em>p</em>&lt;0.05), 与土壤质量、pH值呈显著负相关(<em>p</em>&lt;0.05)。</p>

[Zhao Ruifeng, Zhang Lihua, Zhao Haili.

Distribution of soil organic carbon of wetlands in the middle reaches of the Heihe river and its influencing factors

. Scientia Geographica Sinica, 2013, 33(3): 363-371.]

Magsci      [本文引用: 1]      摘要

<p>以黑河中游湿地为研究对象, 分析木本、高草、低草3 种湿地植被类型土壤有机碳的分布特征及影响因素, 结果表明, 土壤有机碳含量的大小依次为高草&gt;低草&gt;木本植被类型, 0~20 cm的差异均达到显著水平(<em>p</em>&lt;0.05)。低草植被类型有机碳的空间变异最大, 木本植被居中, 高草植被最小。高草、低草和木本植被0~40 cm土壤有机碳密度分别为7.33、5.44 和4.25 kg/m<sup>2</sup>。高草、低草植被以表层土壤(0~10 cm)有机碳含量更高, 分别占0~40 cm的32%, 31%, 木本植被以亚表层(10~20 cm)最高, 占33%。土壤有机碳含量与土壤含水量、磷素呈显著正相关(<em>p</em>&lt;0.05), 与土壤质量、pH值呈显著负相关(<em>p</em>&lt;0.05)。</p>
[19] 孙志高,牟晓杰,王玲玲,.

黄河口潮滩盐沼沉积强度对碱蓬残体分解及氮动态的影响

[J].湿地科学,2015,13(2):135-143.

URL      摘要

2008年4月至2009年11月,基于野外原位分解实验,模拟研究了黄河口潮滩盐沼沉积强度对中潮滩碱蓬(Suaeda salsa)和低潮滩碱蓬残体分解及氮动态的可能影响。沿水盐梯度,设中潮滩和低潮滩2个分解小区,每个分解小区分别设无沉积(0 mm/a)、当前沉积增加(100 mm/a)和未来沉积增加(200 mm/a)3种固定沉积处理。结果表明,沉积强度对中潮滩和低潮滩碱蓬残体的分解具有一定影响,强沉积下残体的失重率和分解速率一般较高。当前或未来沉积增强后,二者残体的分解速率分别将增加138.10%~235.56%和8.89%~10.20%,95%分解时间分别将减少58.01%~70.24%和7.94%~9.13%。未来沉积增加处理下,中潮滩碱蓬残体的氮含量最大,其次为当前沉积增加处理下的氮含量,无沉积处理下的氮含量最小,3种处理下的氮含量无显著差异(p>0.5);低潮滩碱蓬残体在未来和当前沉积增加处理下的氮含量相当,无沉积处理下的氮含量最小,3种处理下的氮含量无显著差异(p>0.5)。当前或未来沉积增强后,中潮滩碱蓬残体在分解阶段将大多表现为氮累积特征,而低潮滩碱蓬残体将一直表现为较强氮释放特征,C/N对二者残体分解过程中氮养分的调控作用更为重要。研究发现,当不同沉积强度下潮滩环境养分状况不发生较大变化时,中潮滩和低潮滩碱蓬残体的相对分解速率可能取决于其基质质量;当养分状况发生较大改变时,其相对分解速率可能取决于分解环境的养分供给状况。

[Sun Zhigao, Mou Xiaojie,Wang Lingling,et al.

Effects of sedimentation intensity on decomposition and nitrogen dynamics of Suaeda salsa litters in salt marshes in tidal bank of the Yellow river estuary

. Wetland Science, 2015, 13(2): 135-143.]

URL      摘要

2008年4月至2009年11月,基于野外原位分解实验,模拟研究了黄河口潮滩盐沼沉积强度对中潮滩碱蓬(Suaeda salsa)和低潮滩碱蓬残体分解及氮动态的可能影响。沿水盐梯度,设中潮滩和低潮滩2个分解小区,每个分解小区分别设无沉积(0 mm/a)、当前沉积增加(100 mm/a)和未来沉积增加(200 mm/a)3种固定沉积处理。结果表明,沉积强度对中潮滩和低潮滩碱蓬残体的分解具有一定影响,强沉积下残体的失重率和分解速率一般较高。当前或未来沉积增强后,二者残体的分解速率分别将增加138.10%~235.56%和8.89%~10.20%,95%分解时间分别将减少58.01%~70.24%和7.94%~9.13%。未来沉积增加处理下,中潮滩碱蓬残体的氮含量最大,其次为当前沉积增加处理下的氮含量,无沉积处理下的氮含量最小,3种处理下的氮含量无显著差异(p>0.5);低潮滩碱蓬残体在未来和当前沉积增加处理下的氮含量相当,无沉积处理下的氮含量最小,3种处理下的氮含量无显著差异(p>0.5)。当前或未来沉积增强后,中潮滩碱蓬残体在分解阶段将大多表现为氮累积特征,而低潮滩碱蓬残体将一直表现为较强氮释放特征,C/N对二者残体分解过程中氮养分的调控作用更为重要。研究发现,当不同沉积强度下潮滩环境养分状况不发生较大变化时,中潮滩和低潮滩碱蓬残体的相对分解速率可能取决于其基质质量;当养分状况发生较大改变时,其相对分解速率可能取决于分解环境的养分供给状况。
[21] [Liu Wenlong, Xie Wenxia, Zhao Quansheng,et al.

Spatial distribution and ecological stoichiometry characteristics of carbon, nitrogen and phosphorus in soil in Phragmites australis tidal flat of Jiaozhou bay

. Wetland Science, 2014,12(3):362-368.]

URL      [本文引用: 1]      摘要

为了解胶州湾芦苇 (Phragmites australis)潮滩不同植物群落下土壤生态化学计量学特征,于2011年11月,对该区域的土壤有机碳含量、全氮含量、全磷含量、pH、盐度和含水 量等进行了测定与分析。结果表明,随着土壤深度的增加,芦苇潮滩土壤有机碳、全氮和全磷含量总体上在波动减小,其水平分布存在差异;0~60 cm深度土壤的有机碳、全氮和全磷质量比分别为5.73~15.07 g/kg、0.46~0.84 g/kg和0.03~0.39 g/kg,其平均值分别为8.93 g/kg、0.61 g/kg和0.15 g/kg;土壤碳与氮元素含量显著正相关(p=0.0190.05),土壤碳与磷元素含量显著正相关(p=0.0020.01),而土壤氮与磷元素含量不 相关(p0.05);0~60 cm深度土壤的C/N、C/P和N/P分别为11.50~29.05、80.19~506.22和4.44~38.24,其平均值分别为17.10、 182.60和11.60。土壤C/N相对稳定,而C/P和N/P变化较大;淹水频率影响土壤C/N、C/P和N/P剖面变异性,淹水频率越小,变异性也 越小;芦苇潮滩土壤C/N表现为芦苇群落最高,芦苇杂草混合群落最低;而土壤C/P和N/P则同时表现为芦苇杂草混合群落最高,杂草群落最低;土壤盐度是 芦苇潮滩土壤生态化学计量比最主要的影响因子。
[20] 贾乾威,刘秀状,肖培源,.

盐城滩涂土壤剖面有机质组成及分布特征

[J].湿地科学,2015,13(1):74-79.

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