不同植被和水文条件下苏北盐沼土壤TN、TP和OM剖面特征.docx

1、第32卷第3期2010年5月北京林业大学学报JOURNALOFBEIJINGFORESTRYUNIVERSITYVol.32,No.3May,2010不同植被和水文条件下苏北盐沼土壤TN、TP和OM剖面特征仲崇庆王进欣邢伟张维康(徐州师范大学城市与环境学院)插要：以盐城国家珍禽自然保护区盐沼湿地为例，分析了不同植被带土壤中全氮(TN)、全磷(TP)和有机质(0M)的剖面变化特征，探讨了盐沼植被和水文条件对TN、TP和0M制面变化的影响。结果表明：不同植被带土壤中TN、TP和0M含量变化显著，其中，互花米草带中的TN和0M含般最高，分别为(0.96±0.09)"kg和(17.

2、2680)g/kg;光滩中TN和0M含斌:最低，分别为(0.07±0.01)g/kg和(0.98±0.13)g/kg,而光滩中TP含量最高，为(0.98±0.03)g/kgo不同植被对土壤TN、TP和OM等养分的转化、吸收、累积过程其有不同程度的影响；另外，由人工围堰和淡水补给引起的水文条件变化通过影响土壤的盐分，进而影响植被的分布，最终对整个盐沼生态系统土壤中TN、TP和OM的剖面变化产生逾要的影响。关键词：盐沼；植被；水文条件；全敏；全磷；有机质中图分类号：X142;Q178.531文献标志码：A文童编号：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基金项目：中国博1：后科学基金项目(200801109)、“十一五”国家科技支撑计划项目(2006BAD03A1903)、江苏省商校自然科学研究计划-般项目(06KJB170112)、徐

8、卅师范大学基金理科培育项目(07PYL07)。第一作者：仲崇庆。主要研究方向：湿地生态学。电话maiLihongcq7981地址：221116江苏省徐州市铜山新区上海路29号徐州师范大学城市与环境学院。责任作者：王进欣.博副教授。主要研究方向：湿地生态学。电话mail：yujianw7l25I地址：同上。本刊网址：；http：/journal,海岸带盐沼受海陆两相的交互作用，土壤理化特征、植被的空间梯度性、植被-土壤连续体内部的分层性和优势植被的动态变化都非常明显，盐沼植被分布与土壤理化性质之间表现为很好的耦合性。另外，人工围堰和淡水补给等工

9、程措施的实施，引起了盐沼内水文条件的变化，起到了蒿淡降盐的作用，其结果可能使围堰内的植被状况和土壤环境发生定向变化。虽然土壤盐度和水分梯度下植被的空间带状分布"F、有机质°和营养盐的时空分布特征已经受到广泛关注和研究.但是在植被的分布和水文条件的变化对土壤理化特征的影响方面的关注还明显不够。植被作为维护湿地生态系统功能的重要组成部分，维持了湿地的物理、化学和生物等方面的功能，因此，研究不同植被和水文条件的改变在土壤理化特征变化过程中的作用，具有非常重要的理论意义和实践价值。通过深入探讨植被的分布和水文条件的变化对土壤营养元素含址变化的影响，能够为进一步研究盐沼湿地生态系统功

10、能和营养元素的转化及循环提供科学依据。本文选择江苏省盐城国家珍禽自然保护区的核心区为研究对象，通过对盐沼不同植被带营养元素剖面变化的分析，主要探讨：1）盐沼植被对全氮（TN）、全磷（TP）和有机质（0M）剖面变化的影响;2）水文条件变化对盐沼植被分布及TN、TP和0M剖面变化的影响。I研究区概况与研究方法11研究区概况本研究中典型的盐沼湿地生态剖面位于江苏省盐城国家珍禽自然保护区的核心区内（33。363.120。36T）（见图1）。研究区海滩为淤长型淤泥质盐沼湿地,地势西高东低，滩面高程为0.92.5m。由陆向海方向依次分布有芦苇（Phragmitesaustralis）群落、盐地碱蓬（S“a

11、e&皿如）群落和互花米草（Spartinaahem讯ora）群落。潮滩最上端的芦苇带在大潮时才被淹没，最下端是无植被生长的裸露光滩。K第阳港口普龙港口A.光滩；B.互花米或带下部；C.互花米章带中部；D.互花米草帝上部；E.盐地碱蓬帝下部；F.席地碱您带中部；G.处地碱蓬带上都（海水淹没区）；H.捻地碱蓬带上部（淡水淹没区）；1.声节带（淡水淹没区）图1苏北海岸带捻沼植被带分布及样地设!IFig.1DistributionofvegetationzonesandumpleplotsincoastalultmarshesofnorthernJianuProvince3射阳市清场县海1.2

12、研究方法在光滩、互花米草带、盐地碱蓬带和芦苇带等9个梯度设置采样区（AI）（见图1）。于2007年10月和2008年1、4和7月在AI9个采样点进行土壤样品的采集，每个梯度采3个重复，每个重复采3个层次（10cm个层次），测定土壤不同深度上的TN、TP、OM和可溶性盐含址。分析方法参照文献9。在采集土样的同时进行植被群落特征调杳：在植被带内随机选定9个1mxlm的样方，测定样方内植被的株数、株高、盖度和地上生物量。选取的芦苇样地（I）为人工灌溉的芦苇地，面积大约300hm2,四周已就地挖土筑堰。围堰的内外两侧形成与圉堰平行的水沟，职内是相对独立的芦苇带，形成海水不能自由进出的人工生态系统（见图

13、1）,通过补充淡水或者积蓄雨水实现水文条件的改变。淡水的主要来源是新洋港河，11月底芦苇收割后，随即灌入淡水，4月进行排水，夏季雨水多，圈堰内长期处于被淹状态,9月底又进行排水。互花米草和盐地碱蓬（样点B、C、D、E、F和G）属于开敞型样地，海水可以自由进出。盐地碱蓬样地（H）也实施与芦苇样地类似的生态工程措施。2结果与讨论2.1盐分梯度上植被的分布特征不同植被带上植被的株数、株高、盖度和地上生物量等指标差异显»（P<0.01,n=9）e芦苇株高最高，但地上生物址低于互花米草，盐地碱蓬株高和地上生物量均很小。4月份植物幼苗已萌生，株数、株高、盖度和地上生物量等指标均为一年中最低

14、，此时凋落物大部分已分解;7月份生长旺盛,10月份基本成熟，盖度和地上生物量达到一年中最高。互花米草在I月份已干枯，但植株仍然残存，地表出现较多凋落物；盐地碱蓬绝大部分干枯，凋落物较少;芦苇10月底开始收割，12月底收割完毕，地表出现大扯枯落物（见表1）。因长期对盐度的适应，盐沼植物群落表现为有规律的带状分布，同时在不同植被带的过渡地带表现出明显的演替现象。表1海岸带盐沼植被群落特征Tab.ICharacteristicsofvegetationcommunitiesincoastalsaltmarshes植被带月份盖度/%株数/（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盐地碱蓬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芦苇136*2160±14179±100.82±0.21432±5136±4549±60.35±0.12747±4143±27153±211.24±0.3210424691243.98注：表中数据为3个成筮的平均值（土SD）。2.2不同植被带土填中TN、TP和OM的水平变化特征土壤中TN、TP和0M的剖面水平变化显著（P<0.001,«=12）o植被生长区表层土壤中的TN

17、和0M含量高于光滩，最高值出现在互花米草植被区，分别为（0.96±0.09）g/kg和（17.26±0.80）g/kg；最低值出现在光滩，分别为（0.07±0.01）g/kg和（0.98±0.13）g/kg°TN和0M的这种空间差异性分布可能源于植被的分布和土壤沉积过程的不同。导致互花米草植被区中TN和0M含量最高的原因可能是：】）互花米草引种后滩面的沉积速率有了显著的提高滩面不断淤高，淤高的过程伴随着大鼠有机质和营养盐的累积。2）互花米草繁殖速度快，并且生长期越长的互花米草,其植株体内的TN和TP含址越高，对土壤有机质及营养盐的贡献越大。3）

18、与其他物种相比互花米草具有较大的生物量，在非生长季，凋落物分解后大量的营养元素心还土壤，尤其是互花米草具有较高的地下生物量"门，进一步增加了土壤中养分的累积。光滩中的TN和0M含量在一年中都是最低的，其原因可能是：1）光滩中没有植被生长，缺乏植被通过生长与凋谢过程对营养元素的吸收和累积。2）光滩滩面的沉积速率慢于互花米草滩面'，而植被的促淤作用也有利于促进营养元素在土壤中的不断积累。TP含虽的最高值出现在光滩，为（0.98±0.03）g/kg,TP含量随高程的增加而降低。引起这一差异的原因是：1）光滩中无植被生长，而互花米草、盐地碱蓬和芦苇等植被在生长过程中要吸收大

19、量的磷,尤其是互花米草在生长季对磷的需求量大，致使植被带表层土壤中磷的含址降低;2）光滩沉积物可能吸收了大量海水中的磷”。受淡水灌溉的盐地碱蓬区的TP含量要高于其他盐地碱蓬区，这可能与灌溉用水'和周围养殖鱼塘TP含虽较高有关（见图2）。7罗虺«妃舌12601.00.60.5图2海岸带盐沼不同植被带表层土壤中TN、TP和（）M含量水平变化Fig.2HorizontalvariationofTN,TPandOMintopsoilindifferentvegetationzonesofcoastalsaltmarshes注：图中数据为一年内4次（每次3个重复）测定

20、结果的平均依（土SD）。2.3不同植被带土壤中TN、TP和OM的剖面垂直变化特征七壤中TN、TP和0M剖面垂直变化显著（P<0.05,n=12）o光滩中，TN含量随深度增加而增加;互花米草和芦苇植被带中，TN含量随深度增加而减小;盐地碱蓬植被带中没有明显的变化规律,但底层TN含量明显高于表层。在不同植被带中，TP和0M含髭随深度增加而减小。互花米草与光滩过渡带上，不同层次士壤中TN和0M含量明显高于光滩，这主要是该区域互花米草开始生长，虽然生物鼠较小,但植株干枯后，凋落物和根系经分解归还土壤，仍会增加过渡带上的养分含量。过渡带上层的TP含量低于光滩，这可能与互花米草扩张过程中对养分的吸收

21、有关，但由于该区域互花米草生长时间较短，对土壤底部养分影响较小，致使底部的两个层次TP含量与光滩相近。在盐地碱蓬与互花米草过渡带,互花米箪上层TN和中层0M的含量与盐地碱蓬下层含虽已较为接近，这是因为原有的盐地碱蓬被互花米草替代后，滩面抬升，而互花米草属于多年生草本植物，根系发达U6】，并且养分含量高”，导致养分垂直变化明显大于盐地碱蓬核心区。在盐地碱蓬带上层与芦苇带下层，TN和0M含故相差不大，而且变化趋势几乎-,致。大最斑块状的芦苇已在过渡带生长，对土壤中养分含量已产生影响，但由于芦苇生物量大，尤其是地下生物量较大，对磷的富集作用要明显高于盐地碱蓬，使得其垂直变化差异大于盐地碱蓬带，但由于

22、芦苇的周期性收割，有可能会影响整个芦苇带内的养分循环与养分含量（见图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测点图3海岸带盐沼不同植被带土壤中TN、TP和OM含lit的削血垂直变化Fig.3VerticalvariationofTN,TPandOMinsoilprofilesindifferentvegetat

23、ionzonesofcoastalsaltmarshes注：图中数据为一年内4次（每次3个玫复）测定结果的平均值（±SD）O2.4水文条件变化下植被分布和土壤TN、TP和OM剖面变化特征盐分含玷空间分布差异和季方变化显著（P<0.001,n=9；P<0.001,n=12）o盐度作为盐沼植被生长的一个重要影响因子闵，决定着植被沿高程的带状分布及其生长范围。海水是盐沼土壤中盐分的主要来源，受潮汐周期涨落和人类活动引起的水文条件变化的影响，土壤中盐分含量也随之发生变化。一方面，芦苇带通过人工围堰和淡水补给，控制潮水进入芦苇区的频率和周期。芦苇带（I）和盐地碱蓬样地（H）的盐分含

24、量，冬春季低于夏秋季（见图4）。芦节生长的盐分条件的变化促使芦苇向盐地碱蓬带扩张，植被群落调查结果表明，芦苇已在盐地碱蓬带上部出现。另一方面，互花米草属于泌盐盐生植物，适宜在潮间带生长，尤其是互花米草具有茎干粗壮、坚韧和耐盐耐淹能力强的特点，致使互花米草生长范围不断扩大叫。在光滩与互花米草过渡带和盐地碱蓬带的下部，互花米草也大量出现。长时间和分季节的群落调查结果显示，互花米草有继续向光滩和盐地碱蓬带扩张的趋势.芦苇也会不断向盐地碱蓬带扩张，这和已有研究结果是一致的。人工围堰和淡水补给引起的水文条件变化通过影响土壤的盐分，进而影响植被的分布，同时盐分含鼠与TN和0M又具有显著的相关关系（见表2）

25、,因此最终将会影响整个盐沼生态系统土壤中TN、TP和0M含量的空间分布和季节变化。图4海岸带盆沼不同植被带土壤中盐分含量的时空分布Fig.4Temporalandspatialdistributionofsalinityindifferentvegetationzonesofcoastalsaltmarshes表2海岸带盐沼土填因子的相关分析Tab.2Half-matrixofcorrelationcoefficientofsoilfactorsalongcoastalsaltmarshes全绘TNTP0M全盐1TN0.86021TP-0.1531-0.469410M0.86930.9684-

26、0.30661注：n=36,P<0.05o3结论1) 土壤中TN.TP和OM含量的剖面(水平和垂直)变化显著。互花米草带中的TN和OM含鱼最高，分别为(0.96±0.09)g/kg和(17.26±0.80)g/kg,光滩中TN和0M含量最低，分别为(0.07±0.01)g/kg和(0.98±0.】3)g/kg；光滩中TP含量最高，为(0.98±0.03)g/kg。在生长季，植被吸收大量的养分，而在非生长季，植被凋落物和根系分解后，养分回归土壤，植被在土壤TN、TP和0M等养分的转化、吸收和累积过程中产生r重要的影响，并且不同植被的影响程度

27、也不同，从而影响了土壤中TN、TP和0M含量的剖面变化。2) 盐分含量随样商程和季节的变化同样显著。互花米草的生理特性决定其将会随着盐分条件的改变继续向光滩和盐地碱蓬带扩张，而人工围堰和淡水补给(包括降水)引起的蓄淡降盐，改变了芦苇带的盐分状态，也使其向盐地碱蓬带演替，结果使植被的分布状况发生变化，最终也影响了土壤中tn、tp和0M等养分的剖面变化。参考文献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杨永兴.王世岩，何太蓉.三江平原湿地生态系统P、K分布特征及季节动态研究J.应用生态学报，2001,12(4):522-526.I5刘吉平，日宪国，物育，等.三江平原环型湿地土壤养分的空间分布炭律JL土填学报，2006,43(2):248-254.I6高建华，杨桂山，欧推新.苏北潮滩湿地植被对沉积物N、P含缺的影响J】.地理科学，2006,26(2)：224-230.(7白军红，邓伟，王庆改，等.内陆盐沼湿地土壤碳敏磷制面分布的季B动态特征Ji.湖泊科学,2007,27(5):756-763.8WANGJX,LIKJ,GUOYY,eta/.Thefluxofmethylchloridealonganclevationalgradientofacoastalsaltmar»h,EasternChinaJ.AtmosphericEnvironment,2006,40:6592-6605.9 刘光诲.中国生态系统研究网堵观测与分析标准方法：土壤理化分析与制而描述M.北京：中国标准出版社,1996.10 王爱军，高抒.