不同植被和水文條件下蘇北鹽沼土壤TN、TP和OM剖面特征.docx

1、第32卷第3期2010年5月北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)JOURNALOFBEIJINGFORESTRYUNIVERSITYVol.32,No.3May,2010不同植被和水文條件下蘇北鹽沼土壤TN、TP和OM剖面特征仲崇慶王進(jìn)欣邢偉張維康(徐州師范大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院)插要：以鹽城國(guó)家珍禽自然保護(hù)區(qū)鹽沼濕地為例，分析了不同植被帶土壤中全氮(TN)、全磷(TP)和有機(jī)質(zhì)(0M)的剖面變化特征，探討了鹽沼植被和水文條件對(duì)TN、TP和0M制面變化的影響。結(jié)果表明：不同植被帶土壤中TN、TP和0M含量變化顯著，其中，互花米草帶中的TN和0M含般最高，分別為(0.96±0.09)"kg和(17.

2、2680)g/kg;光灘中TN和0M含斌:最低，分別為(0.07±0.01)g/kg和(0.98±0.13)g/kg,而光灘中TP含量最高，為(0.98±0.03)g/kgo不同植被對(duì)土壤TN、TP和OM等養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化、吸收、累積過(guò)程其有不同程度的影響；另外，由人工圍堰和淡水補(bǔ)給引起的水文條件變化通過(guò)影響土壤的鹽分，進(jìn)而影響植被的分布，最終對(duì)整個(gè)鹽沼生態(tài)系統(tǒng)土壤中TN、TP和OM的剖面變化產(chǎn)生逾要的影響。關(guān)鍵詞：鹽沼；植被；水文條件；全敏；全磷；有機(jī)質(zhì)中圖分類(lèi)號(hào)：X142;Q178.531文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文童編號(hào)：1000-1522(2010)03-0186-05ZH

3、ONGChong-qing；WANGJin-xin；XINGWei；ZHANGWei-kang.EffectsofvegetationandhydrologicalconditionsontheprofilecharacteristicsofTN,TPandOMincoastalsaltmarshesinnorthernJiangsuProvince.JournalofBeijingForestryUniversity(20Q)32(3)186-190Ch,21ref.CollegeofUrbanandEnvironment,XuzhouNormalUniversity,JiangsuProv

4、ince,221116,P.R.China.Weinvestigatedthespatialdistributionoftotalnitrogen(TN),totalphosphorus(TP)andorganicmatter(OM)inthesoilsofcoastalsaltmarshesintheYanchengNationalRareBirdReserve,northernJiangsuProvince.WeanalyzedtheeffectsofvegetationandhydrologicalconditionsonthevariationsofTN,TPandOM.Results

5、indicatethatspatialvariationsofTN,TPandOMweresignificantlydifferentamongthevegetationzones.ThehighestamountsofTN(0.96±0.09)g/kg)andOM(17.26±0.80)g/kg)(mean±standarddeviation)werefoundattheSpartinaaltemifloramarsh,whilethelowestamountsofTN(0.07±0.01)g/kg)andOM(0.98±0.13)g/kg)

6、werefoundinmudflats.ThehighestamountofTP(0.98±0.03)g/kg)wasalsofoundinmudflats.OurfindingssuggestthatvegetationplayanimportantroleintheprocessoftransportationtabsorptionandaccumulationofTN,TPandOM.Bychangingthesaltinthesoilandthusvegetationdistribution,thevariationofhydrologicalconditions,dueto

7、theconstructionofacofferdamandfreshwatersupplies,indirectlyaffectsthedistributionofTN,TPandOMinthesoilproGiesofthesaltmarshecosystem.Keywordssaltmarsh；vegetation；hydrologicalcondition；TN;TP;OM收稿日期=2009-04-27基金項(xiàng)目：中國(guó)博1：后科學(xué)基金項(xiàng)目(200801109)、“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2006BAD03A1903)、江蘇省商校自然科學(xué)研究計(jì)劃-般項(xiàng)目(06KJB170112)、徐

8、卅師范大學(xué)基金理科培育項(xiàng)目(07PYL07)。第一作者：仲崇慶。主要研究方向：濕地生態(tài)學(xué)。電話(huà)maiLihongcq7981地址：221116江蘇省徐州市銅山新區(qū)上海路29號(hào)徐州師范大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院。責(zé)任作者：王進(jìn)欣.博副教授。主要研究方向：濕地生態(tài)學(xué)。電話(huà)mail：yujianw7l25I地址：同上。本刊網(wǎng)址：；http：/journal,海岸帶鹽沼受海陸兩相的交互作用，土壤理化特征、植被的空間梯度性、植被-土壤連續(xù)體內(nèi)部的分層性和優(yōu)勢(shì)植被的動(dòng)態(tài)變化都非常明顯，鹽沼植被分布與土壤理化性質(zhì)之間表現(xiàn)為很好的耦合性。另外，人工圍堰和淡水補(bǔ)給等工

9、程措施的實(shí)施，引起了鹽沼內(nèi)水文條件的變化，起到了蒿淡降鹽的作用，其結(jié)果可能使圍堰內(nèi)的植被狀況和土壤環(huán)境發(fā)生定向變化。雖然土壤鹽度和水分梯度下植被的空間帶狀分布"F、有機(jī)質(zhì)°和營(yíng)養(yǎng)鹽的時(shí)空分布特征已經(jīng)受到廣泛關(guān)注和研究.但是在植被的分布和水文條件的變化對(duì)土壤理化特征的影響方面的關(guān)注還明顯不夠。植被作為維護(hù)濕地生態(tài)系統(tǒng)功能的重要組成部分，維持了濕地的物理、化學(xué)和生物等方面的功能，因此，研究不同植被和水文條件的改變?cè)谕寥览砘卣髯兓^(guò)程中的作用，具有非常重要的理論意義和實(shí)踐價(jià)值。通過(guò)深入探討植被的分布和水文條件的變化對(duì)土壤營(yíng)養(yǎng)元素含址變化的影響，能夠?yàn)檫M(jìn)一步研究鹽沼濕地生態(tài)系統(tǒng)功

10、能和營(yíng)養(yǎng)元素的轉(zhuǎn)化及循環(huán)提供科學(xué)依據(jù)。本文選擇江蘇省鹽城國(guó)家珍禽自然保護(hù)區(qū)的核心區(qū)為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)鹽沼不同植被帶營(yíng)養(yǎng)元素剖面變化的分析，主要探討：1）鹽沼植被對(duì)全氮（TN）、全磷（TP）和有機(jī)質(zhì)（0M）剖面變化的影響;2）水文條件變化對(duì)鹽沼植被分布及TN、TP和0M剖面變化的影響。I研究區(qū)概況與研究方法11研究區(qū)概況本研究中典型的鹽沼濕地生態(tài)剖面位于江蘇省鹽城國(guó)家珍禽自然保護(hù)區(qū)的核心區(qū)內(nèi)（33。363.120。36T）（見(jiàn)圖1）。研究區(qū)海灘為淤長(zhǎng)型淤泥質(zhì)鹽沼濕地,地勢(shì)西高東低，灘面高程為0.92.5m。由陸向海方向依次分布有蘆葦（Phragmitesaustralis）群落、鹽地堿蓬（S“a

11、e&皿如）群落和互花米草（Spartinaahem訊ora）群落。潮灘最上端的蘆葦帶在大潮時(shí)才被淹沒(méi)，最下端是無(wú)植被生長(zhǎng)的裸露光灘。K第陽(yáng)港口普龍港口A(yíng).光灘；B.互花米或帶下部；C.互花米章帶中部；D.互花米草帝上部；E.鹽地堿蓬帝下部；F.席地堿您帶中部；G.處地堿蓬帶上都（海水淹沒(méi)區(qū)）；H.捻地堿蓬帶上部（淡水淹沒(méi)區(qū)）；1.聲節(jié)帶（淡水淹沒(méi)區(qū)）圖1蘇北海岸帶捻沼植被帶分布及樣地設(shè)!IFig.1DistributionofvegetationzonesandumpleplotsincoastalultmarshesofnorthernJianuProvince3射陽(yáng)市清場(chǎng)縣海1.2

12、研究方法在光灘、互花米草帶、鹽地堿蓬帶和蘆葦帶等9個(gè)梯度設(shè)置采樣區(qū)（AI）（見(jiàn)圖1）。于2007年10月和2008年1、4和7月在A(yíng)I9個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行土壤樣品的采集，每個(gè)梯度采3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)采3個(gè)層次（10cm個(gè)層次），測(cè)定土壤不同深度上的TN、TP、OM和可溶性鹽含址。分析方法參照文獻(xiàn)9。在采集土樣的同時(shí)進(jìn)行植被群落特征調(diào)杳：在植被帶內(nèi)隨機(jī)選定9個(gè)1mxlm的樣方，測(cè)定樣方內(nèi)植被的株數(shù)、株高、蓋度和地上生物量。選取的蘆葦樣地（I）為人工灌溉的蘆葦?shù)?，面積大約300hm2,四周已就地挖土筑堰。圍堰的內(nèi)外兩側(cè)形成與圉堰平行的水溝，職內(nèi)是相對(duì)獨(dú)立的蘆葦帶，形成海水不能自由進(jìn)出的人工生態(tài)系統(tǒng)（見(jiàn)圖

13、1）,通過(guò)補(bǔ)充淡水或者積蓄雨水實(shí)現(xiàn)水文條件的改變。淡水的主要來(lái)源是新洋港河，11月底蘆葦收割后，隨即灌入淡水，4月進(jìn)行排水，夏季雨水多，圈堰內(nèi)長(zhǎng)期處于被淹狀態(tài),9月底又進(jìn)行排水?；セ撞莺望}地堿蓬（樣點(diǎn)B、C、D、E、F和G）屬于開(kāi)敞型樣地，海水可以自由進(jìn)出。鹽地堿蓬樣地（H）也實(shí)施與蘆葦樣地類(lèi)似的生態(tài)工程措施。2結(jié)果與討論2.1鹽分梯度上植被的分布特征不同植被帶上植被的株數(shù)、株高、蓋度和地上生物量等指標(biāo)差異顯»（P<0.01,n=9）e蘆葦株高最高，但地上生物址低于互花米草，鹽地堿蓬株高和地上生物量均很小。4月份植物幼苗已萌生，株數(shù)、株高、蓋度和地上生物量等指標(biāo)均為一年中最低

14、，此時(shí)凋落物大部分已分解;7月份生長(zhǎng)旺盛,10月份基本成熟，蓋度和地上生物量達(dá)到一年中最高。互花米草在I月份已干枯，但植株仍然殘存，地表出現(xiàn)較多凋落物；鹽地堿蓬絕大部分干枯，凋落物較少;蘆葦10月底開(kāi)始收割，12月底收割完畢，地表出現(xiàn)大扯枯落物（見(jiàn)表1）。因長(zhǎng)期對(duì)鹽度的適應(yīng)，鹽沼植物群落表現(xiàn)為有規(guī)律的帶狀分布，同時(shí)在不同植被帶的過(guò)渡地帶表現(xiàn)出明顯的演替現(xiàn)象。表1海岸帶鹽沼植被群落特征Tab.ICharacteristicsofvegetationcommunitiesincoastalsaltmarshes植被帶月份蓋度/%株數(shù)/（株-m-2）株株/cm地上生物帔/（kgm互花米草144

15、77;2179±61161±81.97±0.11453±3158±2542±30.43±0.1077!±1208±46120±122.87±0.861080±3159±26133±163.76*0.47鹽地堿蓬121±2217±8142±60.20±0.04415±7271±2876±10.10±0.06736±3540±33722±50.64&#

16、177;0.191048±13364±17138±21.67*0.65蘆葦136*2160±14179±100.82±0.21432±5136±4549±60.35±0.12747±4143±27153±211.24±0.3210424691243.98注：表中數(shù)據(jù)為3個(gè)成筮的平均值（土SD）。2.2不同植被帶土填中TN、TP和OM的水平變化特征土壤中TN、TP和0M的剖面水平變化顯著（P<0.001,«=12）o植被生長(zhǎng)區(qū)表層土壤中的TN

17、和0M含量高于光灘，最高值出現(xiàn)在互花米草植被區(qū)，分別為（0.96±0.09）g/kg和（17.26±0.80）g/kg；最低值出現(xiàn)在光灘，分別為（0.07±0.01）g/kg和（0.98±0.13）g/kg°TN和0M的這種空間差異性分布可能源于植被的分布和土壤沉積過(guò)程的不同。導(dǎo)致互花米草植被區(qū)中TN和0M含量最高的原因可能是：】）互花米草引種后灘面的沉積速率有了顯著的提高灘面不斷淤高，淤高的過(guò)程伴隨著大鼠有機(jī)質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)鹽的累積。2）互花米草繁殖速度快，并且生長(zhǎng)期越長(zhǎng)的互花米草,其植株體內(nèi)的TN和TP含址越高，對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)鹽的貢獻(xiàn)越大。3）

18、與其他物種相比互花米草具有較大的生物量，在非生長(zhǎng)季，凋落物分解后大量的營(yíng)養(yǎng)元素心還土壤，尤其是互花米草具有較高的地下生物量"門(mén)，進(jìn)一步增加了土壤中養(yǎng)分的累積。光灘中的TN和0M含量在一年中都是最低的，其原因可能是：1）光灘中沒(méi)有植被生長(zhǎng)，缺乏植被通過(guò)生長(zhǎng)與凋謝過(guò)程對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收和累積。2）光灘灘面的沉積速率慢于互花米草灘面'，而植被的促淤作用也有利于促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)元素在土壤中的不斷積累。TP含雖的最高值出現(xiàn)在光灘，為（0.98±0.03）g/kg,TP含量隨高程的增加而降低。引起這一差異的原因是：1）光灘中無(wú)植被生長(zhǎng)，而互花米草、鹽地堿蓬和蘆葦?shù)戎脖辉谏L(zhǎng)過(guò)程中要吸收大

19、量的磷,尤其是互花米草在生長(zhǎng)季對(duì)磷的需求量大，致使植被帶表層土壤中磷的含址降低;2）光灘沉積物可能吸收了大量海水中的磷”。受淡水灌溉的鹽地堿蓬區(qū)的TP含量要高于其他鹽地堿蓬區(qū)，這可能與灌溉用水'和周?chē)B(yǎng)殖魚(yú)塘TP含雖較高有關(guān)（見(jiàn)圖2）。7羅虺«妃舌12601.00.60.5圖2海岸帶鹽沼不同植被帶表層土壤中TN、TP和（）M含量水平變化Fig.2HorizontalvariationofTN,TPandOMintopsoilindifferentvegetationzonesofcoastalsaltmarshes注：圖中數(shù)據(jù)為一年內(nèi)4次（每次3個(gè)重復(fù)）測(cè)定

20、結(jié)果的平均依（土SD）。2.3不同植被帶土壤中TN、TP和OM的剖面垂直變化特征七壤中TN、TP和0M剖面垂直變化顯著（P<0.05,n=12）o光灘中，TN含量隨深度增加而增加;互花米草和蘆葦植被帶中，TN含量隨深度增加而減小;鹽地堿蓬植被帶中沒(méi)有明顯的變化規(guī)律,但底層TN含量明顯高于表層。在不同植被帶中，TP和0M含髭隨深度增加而減小。互花米草與光灘過(guò)渡帶上，不同層次士壤中TN和0M含量明顯高于光灘，這主要是該區(qū)域互花米草開(kāi)始生長(zhǎng)，雖然生物鼠較小,但植株干枯后，凋落物和根系經(jīng)分解歸還土壤，仍會(huì)增加過(guò)渡帶上的養(yǎng)分含量。過(guò)渡帶上層的TP含量低于光灘，這可能與互花米草擴(kuò)張過(guò)程中對(duì)養(yǎng)分的吸收

21、有關(guān)，但由于該區(qū)域互花米草生長(zhǎng)時(shí)間較短，對(duì)土壤底部養(yǎng)分影響較小，致使底部的兩個(gè)層次TP含量與光灘相近。在鹽地堿蓬與互花米草過(guò)渡帶,互花米簞上層TN和中層0M的含量與鹽地堿蓬下層含雖已較為接近，這是因?yàn)樵械柠}地堿蓬被互花米草替代后，灘面抬升，而互花米草屬于多年生草本植物，根系發(fā)達(dá)U6】，并且養(yǎng)分含量高”，導(dǎo)致養(yǎng)分垂直變化明顯大于鹽地堿蓬核心區(qū)。在鹽地堿蓬帶上層與蘆葦帶下層，TN和0M含故相差不大，而且變化趨勢(shì)幾乎-,致。大最斑塊狀的蘆葦已在過(guò)渡帶生長(zhǎng)，對(duì)土壤中養(yǎng)分含量已產(chǎn)生影響，但由于蘆葦生物量大，尤其是地下生物量較大，對(duì)磷的富集作用要明顯高于鹽地堿蓬，使得其垂直變化差異大于鹽地堿蓬帶，但由于

22、蘆葦?shù)闹芷谛允崭睿锌赡軙?huì)影響整個(gè)蘆葦帶內(nèi)的養(yǎng)分循環(huán)與養(yǎng)分含量（見(jiàn)圖3）。0.61.00.7101M*2°一MM-.-30一W11-OM含)338<)18,1588388610»-i一»-1-20一*r-»-i-30一M>-T11一-.ABcDEFGH1測(cè)點(diǎn)圖3海岸帶鹽沼不同植被帶土壤中TN、TP和OM含lit的削血垂直變化Fig.3VerticalvariationofTN,TPandOMinsoilprofilesindifferentvegetat

23、ionzonesofcoastalsaltmarshes注：圖中數(shù)據(jù)為一年內(nèi)4次（每次3個(gè)玫復(fù)）測(cè)定結(jié)果的平均值（±SD）O2.4水文條件變化下植被分布和土壤TN、TP和OM剖面變化特征鹽分含玷空間分布差異和季方變化顯著（P<0.001,n=9；P<0.001,n=12）o鹽度作為鹽沼植被生長(zhǎng)的一個(gè)重要影響因子閔，決定著植被沿高程的帶狀分布及其生長(zhǎng)范圍。海水是鹽沼土壤中鹽分的主要來(lái)源，受潮汐周期漲落和人類(lèi)活動(dòng)引起的水文條件變化的影響，土壤中鹽分含量也隨之發(fā)生變化。一方面，蘆葦帶通過(guò)人工圍堰和淡水補(bǔ)給，控制潮水進(jìn)入蘆葦區(qū)的頻率和周期。蘆葦帶（I）和鹽地堿蓬樣地（H）的鹽分含

24、量，冬春季低于夏秋季（見(jiàn)圖4）。蘆節(jié)生長(zhǎng)的鹽分條件的變化促使蘆葦向鹽地堿蓬帶擴(kuò)張，植被群落調(diào)查結(jié)果表明，蘆葦已在鹽地堿蓬帶上部出現(xiàn)。另一方面，互花米草屬于泌鹽鹽生植物，適宜在潮間帶生長(zhǎng)，尤其是互花米草具有莖干粗壯、堅(jiān)韌和耐鹽耐淹能力強(qiáng)的特點(diǎn)，致使互花米草生長(zhǎng)范圍不斷擴(kuò)大叫。在光灘與互花米草過(guò)渡帶和鹽地堿蓬帶的下部，互花米草也大量出現(xiàn)。長(zhǎng)時(shí)間和分季節(jié)的群落調(diào)查結(jié)果顯示，互花米草有繼續(xù)向光灘和鹽地堿蓬帶擴(kuò)張的趨勢(shì).蘆葦也會(huì)不斷向鹽地堿蓬帶擴(kuò)張，這和已有研究結(jié)果是一致的。人工圍堰和淡水補(bǔ)給引起的水文條件變化通過(guò)影響土壤的鹽分，進(jìn)而影響植被的分布，同時(shí)鹽分含鼠與TN和0M又具有顯著的相關(guān)關(guān)系（見(jiàn)表2）

25、,因此最終將會(huì)影響整個(gè)鹽沼生態(tài)系統(tǒng)土壤中TN、TP和0M含量的空間分布和季節(jié)變化。圖4海岸帶盆沼不同植被帶土壤中鹽分含量的時(shí)空分布Fig.4Temporalandspatialdistributionofsalinityindifferentvegetationzonesofcoastalsaltmarshes表2海岸帶鹽沼土填因子的相關(guān)分析Tab.2Half-matrixofcorrelationcoefficientofsoilfactorsalongcoastalsaltmarshes全繪TNTP0M全鹽1TN0.86021TP-0.1531-0.469410M0.86930.9684-

26、0.30661注：n=36,P<0.05o3結(jié)論1) 土壤中TN.TP和OM含量的剖面(水平和垂直)變化顯著?；セ撞輲е械腡N和OM含魚(yú)最高，分別為(0.96±0.09)g/kg和(17.26±0.80)g/kg,光灘中TN和0M含量最低，分別為(0.07±0.01)g/kg和(0.98±0.】3)g/kg；光灘中TP含量最高，為(0.98±0.03)g/kg。在生長(zhǎng)季，植被吸收大量的養(yǎng)分，而在非生長(zhǎng)季，植被凋落物和根系分解后，養(yǎng)分回歸土壤，植被在土壤TN、TP和0M等養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化、吸收和累積過(guò)程中產(chǎn)生r重要的影響，并且不同植被的影響程度

27、也不同，從而影響了土壤中TN、TP和0M含量的剖面變化。2) 鹽分含量隨樣商程和季節(jié)的變化同樣顯著。互花米草的生理特性決定其將會(huì)隨著鹽分條件的改變繼續(xù)向光灘和鹽地堿蓬帶擴(kuò)張，而人工圍堰和淡水補(bǔ)給(包括降水)引起的蓄淡降鹽，改變了蘆葦帶的鹽分狀態(tài)，也使其向鹽地堿蓬帶演替，結(jié)果使植被的分布狀況發(fā)生變化，最終也影響了土壤中tn、tp和0M等養(yǎng)分的剖面變化。參考文獻(xiàn)IZEDLERJB,CALLAWAYJC,DESMONDJS,«al.Californiansaltmarshvegetation:AnimprovedmodelofspatialpattemJ.Ecoiyitems,1999,2

28、：19-35.2DENSLOWJS,BATTAGUAI.L.Standcompositionandstructureacrossachanginghydrologicalgradient：JeanNationalPark,Louisiana,USAJ.Wetlands,2002,22：738752.I3CIYIDANESS,1NCERAM,LOPEZJ.TemporalvariabilityinthebiochemicalcompositionofsedimentaryorganicmatterinanintertidalflatoftheGaliciancoast(NWSpain)J.Oce

29、anologicaActa,2002,25：1-12.41楊永興.王世巖，何太蓉.三江平原濕地生態(tài)系統(tǒng)P、K分布特征及季節(jié)動(dòng)態(tài)研究J.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2001,12(4):522-526.I5劉吉平，日憲國(guó)，物育，等.三江平原環(huán)型濕地土壤養(yǎng)分的空間分布炭律JL土填學(xué)報(bào)，2006,43(2):248-254.I6高建華，楊桂山，歐推新.蘇北潮灘濕地植被對(duì)沉積物N、P含缺的影響J】.地理科學(xué)，2006,26(2)：224-230.(7白軍紅，鄧偉，王慶改，等.內(nèi)陸鹽沼濕地土壤碳敏磷制面分布的季B動(dòng)態(tài)特征Ji.湖泊科學(xué),2007,27(5):756-763.8WANGJX,LIKJ,GUOYY,eta/.Thefluxofmethylchloridealonganclevationalgradientofacoastalsaltmar»h,EasternChinaJ.AtmosphericEnvironment,2006,40:6592-6605.9 劉光誨.中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)堵觀(guān)測(cè)與分析標(biāo)準(zhǔn)方法：土壤理化分析與制而描述M.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,1996.10 王愛(ài)軍，高抒.