三江平原不同水位梯度濕地植物—土壤系統(tǒng)氮循環(huán)特征研究.pdf

1、濕地氮循環(huán)過程不僅影響濕地系統(tǒng)自身的調(diào)節(jié)機(jī)制，其在地球表層系統(tǒng)中所表現(xiàn)出的特殊動力學(xué)過程還與一系列全球環(huán)境問題息息相關(guān)。濕地水文過程控制著濕地的形成與演化，是形成和維持特殊濕地類型與濕地過程的決定性因子。濕地水文條件的變化影響著濕地植被的空間格局、植物的生長狀況和植被的生存環(huán)境，并最終通過改變濕地植物群落特征而影響濕地氮循環(huán)過程。本文通過野外定位測定和室內(nèi)分析，對比研究了三江平原不同水位梯度上3種典型濕地植物-土壤系統(tǒng)的氮循環(huán)特征，采用

2、“空間代替時間”的方法，闡明濕地不同演替階段氮循環(huán)的基本特征，揭示了淡水濕地不同水位梯度下植物-土壤系統(tǒng)氮循環(huán)模式，建立了淡水濕地不同水位梯度下植物-土壤系統(tǒng)氮循環(huán)模型，為深入研究濕地氮循環(huán)的生物地球化學(xué)機(jī)制和規(guī)律提供理論基礎(chǔ)。 主要得出以下結(jié)論： 小葉章濕地、烏拉苔草濕地和毛苔草濕地土壤中，氮主要以有機(jī)氮的形態(tài)存在，有機(jī)氮在總氮中所占的比例高達(dá)99％以上，有利于氮的儲存。3種濕地土壤中各形態(tài)氮的含量和分布特征均存在

3、較大差異，這主要與由碟形洼地的中心向邊緣傾斜的地形差異所導(dǎo)致的水分條件和土壤類型差異以及氮素物理運(yùn)移的差異有關(guān)。3種濕地土壤中各形態(tài)氮的垂直分布和季節(jié)變化特征明顯不同，這與不同土層和不同時期影響氮分布的主導(dǎo)因素不同有關(guān)。 小葉章濕地、烏拉苔草濕地和毛苔草濕地植物地上部分各器官的總氮含量在生長季內(nèi)均逐漸降低；地下根系中總氮含量在生長季內(nèi)均波動較大；枯落物總氮含量在生長季內(nèi)均逐漸降低，并表現(xiàn)為烏拉苔草濕地>小葉章濕地>毛苔草濕地。

4、三者地上部分氮積累量表現(xiàn)為烏拉苔草濕地>小葉章濕地>毛苔草濕。毛苔草濕地地下根系氮積累量始終最高，烏拉苔草濕地和小葉章濕地則呈交替變化趨勢。三者各器官的氮積累量在生長期表現(xiàn)為根>葉>莖，在成熟期表現(xiàn)為根>莖>葉，說明根是植物亞系統(tǒng)中主要的氮儲庫。三者枯落物中氮積累量均隨時間的推移而逐漸增加。 無論在地表還是在土壤剖面的不同深度，棉布在小葉章濕地、烏拉苔草濕地和毛苔草濕地分解小區(qū)內(nèi)的分解速率均不同，說明環(huán)境條件對于物質(zhì)分解有著重

5、要影響。棉布的分解速率均與水溫以及不同深度地溫呈一定的正相關(guān)關(guān)系；與土壤含水量呈一定的負(fù)相關(guān)關(guān)系；與土壤容重正相關(guān)；與土壤pH值正相關(guān)。相同的環(huán)境條件下，小葉章、烏拉苔草和毛苔草濕地枯落物及根系的分解速率與棉布的分解速率明顯不同，說明枯落物和根系的質(zhì)量對物質(zhì)分解有重要影響?？萋湮锏姆纸馑俾逝c其最初的N和P濃度均呈正相關(guān)關(guān)系，與最初的C、C/N、C/P和N/P均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。根系的分解速率與C/P和N/P均呈顯著的正相關(guān)關(guān)系，而與P濃度呈

6、極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。分解過程中，小葉章、烏拉苔草和毛苔草濕地枯落物和根系均發(fā)生氮的凈釋放，枯落物各時期的氮絕對量表現(xiàn)為毛苔草濕地枯落物<烏拉苔草濕地枯落物<小葉章濕地枯落物。根系各時期的氮絕對量均表現(xiàn)為小葉章濕地根系最低，烏拉苔草和毛苔草濕地根系則呈高低交替的變化趨勢。 小葉章濕地、烏拉苔草濕地和毛苔草濕地植物-土壤系統(tǒng)中，土壤是主要的氮儲庫；植物亞系統(tǒng)的氮儲量所占比例較低，根和枯落物是植物亞系統(tǒng)中的主要氮儲庫。小葉章濕地、烏拉

7、苔草濕地和毛苔草濕地植物一土壤系統(tǒng)的氮儲量分別為714.93g·m-2、626.49g·m-2和552.59g·m-2。 小葉章濕地、烏拉苔草濕地和毛苔草濕地植物-土壤系統(tǒng)中，每年地上部分吸收的氮量表現(xiàn)為烏拉苔草濕地>小葉章濕地>毛苔草濕地；每年地上部分向枯落物分室轉(zhuǎn)移的氮量表現(xiàn)為毛苔草濕地<烏拉苔草濕地<小葉章濕地；每年從地上部分向根分室再轉(zhuǎn)移的氮量表現(xiàn)為烏拉苔草濕地>毛苔草濕地>小葉章濕地，并且烏拉苔草濕地是毛苔草濕地的3

8、倍，是小葉章濕地的5倍；每年根吸收的氮量和由根向土壤轉(zhuǎn)移的氮量均表現(xiàn)為小葉章濕地<烏拉苔草濕地<毛苔草濕地；從枯落物分室向土壤分室轉(zhuǎn)移的氮量則表現(xiàn)為小葉章濕地>烏拉苔草濕地>毛苔草濕地。 小葉章濕地、烏拉苔草濕地和毛苔草濕地植物-土壤系統(tǒng)氮循環(huán)特征明顯不同。雖然枯落物分解釋放的氮量隨水位降低而顯著增加，但3種濕地土壤庫的氮輸出均超過氮輸入，凈釋放量表現(xiàn)為烏拉苔草濕地<小葉章濕地<毛苔草濕地。植物從土壤中吸收的氮大部分存留在根系

9、中，只有小部分用于內(nèi)部循環(huán)。用于內(nèi)部循環(huán)的氮量表現(xiàn)為烏拉苔草濕地>小葉章濕地>毛苔草濕地。植物地上部分每年吸收的氮大部分通過枯落物歸還，小部分再轉(zhuǎn)移到地下。氮的年吸收量和年存留量均表現(xiàn)為小葉章濕地<烏拉苔草濕地<毛苔草濕地。氮的年歸還量則表現(xiàn)為小葉章濕地>烏拉苔草濕地>毛苔草濕地?？梢?，隨著水位的升高，濕地氮的年吸收量和存留量均增加，而氮的年歸還量減少。隨著水位的升高，濕地植物的吸收系數(shù)和利用系數(shù)均增高，循環(huán)系數(shù)降低?？梢?，在氮的吸收和