互花米草入侵对中国亚热带滨海湿地土壤碳库及其稳定性影响

发布时间：2020-05-16 08:20

【摘要】：滨海湿地是地球生态系统的重要碳汇,而盐沼植被作为湿地土壤有机碳重要的来源,对土壤有机碳的含量和组成具有显著的影响。外来植被互花米草入侵会造成土壤碳库的增减。当前,从土壤有机碳稳定性方面解释互花米草入侵对土壤碳库的影响也备受国内外学者关注。因此,为了揭示互花米草(Spartinaalterniflora)入侵对中国亚热带滨海湿地生态系统土壤碳库构成及其稳定性的影响,本文以中国的广西、广东、福建、浙江和上海等五省、市的北海、湛江、漳江口、云霄、九龙江口、粗芦岛、鳝鱼滩、乐清湾、横沙岛和崇明岛共10个滨海湿地为研究区,比较互花米草和土著植物(白骨壤(Avicenniamarina)群落、秋茄(Kandeliacandel)群落、芦苇(Phragmits australis)群落)0-40 cm土壤样品的有机碳(SOC)含量和储量(SOCS)、土壤易氧化态碳(EOC)、微生物生物量碳(MBC)和可溶性有机碳(DOC))及土壤碳释放(CO2和CH4)特征,并分析互花米草入侵后土壤有机碳团聚体物理保护、化学键合保护及微生物稳定机制。研究结果表明:(1)白骨壤、秋茄、芦苇和互花米草土壤SOC含量分别介于5.72～21.05 g/kg、12.57～28.06 g/kg、、15.34～30.89 g/kg和4.50～31.80 g/kg。总体上,互花米草入侵红树林(白骨壤和秋茄)后,土壤SOC含量降低(除北海外),入侵芦苇后土壤SOC含量增加(除崇明岛外)。互花米草入侵红树林后,土壤SOCS含量降低,入侵芦苇后土壤SOCS含量增加。(2)白骨壤和互花米草湿地土壤活性有机碳组分(EOC、MBC、DOC)含量分别介于2.67～7.93 g/kg、69.90～746.05 mg/kg、33.99～205.36 mg/kg和 1.31～7.58 g/kg、54.60～620.72mg/kg、38.72～106.65 mg/kg;秋茄和互花米草湿地土壤EOC、MBC、DOC含量分别介于2.33～6.30 g/kg、96.14～525.93 mg/kg、42.13～102.39 mg/kg和2.42～6.90 g/kg、、30.69～714.92 mg/kg、32.87～125.38mg/kg;芦苇和互花米草湿地土壤活性有机碳组分(EOC、MBC、DOC)含量分别介于0.95～7.64 g/kg、109.81～453.81 mg/kg、、38.04～183.05 mg/kg和1.68～5.33 g/kg、、188.95～524.68 mg/kg、、52.74～246.78 mg/kg。总体上互花米草入侵不同土著植物后土壤EOC和DOC变化不显著(p0.05),而互花米草入侵红树林后土壤MBC含量降低,入侵芦苇后土壤MBC增加。(3)湛江白骨壤和互花米草湿地0-10 cm、10-20 cm、20-30 cm和30-40 cm土壤CO2累积释放量分别为:407.77、349.12、307.78、311.24 μg/g和327.48、373.24、358.29、325.68 μg/g;粗芦岛秋茄和互花米草湿地分别为:296.83、180.96、281.67、251.28μg/g和281.68、229.71、319.86、247.51μg/g;鳝鱼滩芦苇和互花米草湿地分别为:271.43、205.83、198.94、252.08 μg/g和251.63、234.38、255.35、278.46μ/g。总体上互花米草入侵增加了土壤CO2累积释放量。(4)湛江、粗芦岛、鳝鱼滩不同土层土壤CH4累积释放量表现为,粗芦岛、鳝鱼滩湿地土壤CH4累积释放量均表现为20-30 cm30-40 cm0-10 cm10-20 cm,湛江白骨壤则表现为10-20 cm(48.09 ng/g)0-10 cm(35.92 ng/g)20-30 cm(28.70 ng/g)30-40 cm(26.16 ng/g),互花米草湿地土壤CH4累积释放量则表现为20-30 cm(59.39 ng/g)10-20 cm(45.52 ng/g)0-10 cm(38.54 ng/g)30-40 cm(27.47 ng/g)。整体上互花米草入侵后增加了土壤CH4累积释放量。(5)互花米草入侵湛江、粗芦岛、鳝鱼滩后并未显著改变表层(0-10 cm)土壤团聚体粒级分布特征和各粒级有机碳含量分布特征(p0.05)。进一步计算团聚体稳定性指标,结果显示互花米草入侵白骨壤后表层土壤团聚体MWD、GMD和DR.25分别增加了48.40%、34.21%和33.38%,D减少了6.72%;入侵秋茄后分别增加了 16.86%、10.84%和16.94%,D减少了 10.07%;而入侵芦苇后土壤土壤团聚体MWD、GMD和DR0.25分别减少了23.18%、23.16%和21.53%,D增加了34.07%。总体上,互花米草入侵后并未显著改变土壤团聚体稳定性指标和分形维数。(6)湛江、粗芦岛、鳝鱼滩湿地表层土壤Ca-SOC含量介于0.52～0.74g/kg,Fe(Al)-SOC含量为2.58～7.01 g/kg,残渣态SOC含量介于10.14～24.65 g/kg。进一步计算其与SOC比值显示互花米草Ca-SOC/SOC高于土著植物,[Fe(Al)-SOC+残渣态SOC]/SOC低于土著植物(p0.05)。总体上互花米草入侵不同土著植物后,表层土壤有机碳化学稳定性降低。(7)互花米草入侵湛江白骨壤和粗芦岛秋茄后,表层土壤真菌/细菌的比值增加,而入侵鳝鱼滩芦苇后真菌/细菌比值降低。(8)湛江白骨壤和互花米草表层土壤EOC/SOC平均值分别为(19.12±2.14)%和(23.19±1.81)%;粗芦岛秋茄和互花米草表层土壤EOC/SOC平均值分别为(16.87±0.92)%和(23.34±1.33)%;鳝鱼滩芦苇和互花米草表层土壤EOC/SOC平均值为(15.09±1.82)%和(17.09±1.15)%。总体来看,互花米草入侵不同土著植物后,表层土壤EOC/SOC比值均增加,表明表层土壤有机碳稳定性降低。进一步计算土壤非活性有机碳含量,湛江、粗芦岛、鳝鱼滩互花米草湿地表层土壤非活性有机碳含量(13.08 g/kg、15.47 g/kg、20.26 g/kg)显著低于白骨壤、秋茄和芦苇(14.45 g/kg、22.47 g/kg、24.51 g/kg)。互花米草入侵后表层土壤非活性有机碳含量显著降低(p0.05),也进一步说明互花米草入侵不同土著植物后表层土壤稳定性降低。(9)将土壤团聚体物理、化学键合和微生物稳定性指标和EOC/SOC、非活性有机碳含量代表的土壤有机碳稳定性相对比得出,土壤化学键合稳定性机制可能是影响互花米草入侵后土壤有机碳稳定性变化的主导性机制。
【图文】：

图１－２研究技术路线逡逑Ｆｉｇ邋１－２邋Ｒｅｓｅａｒｃｈ邋ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ邋ｒｏｕｔｅ逡逑

侵鳝鱼滩芦苇的样地以下简称鳝鱼滩）、浙江乐清湾湿地（以下简称乐清湾）、上逡逑海横沙岛和上海崇明东滩鸟类国家级自然保护区（以下简称横沙岛和崇明岛）共５逡逑个省、市１０个采样点为研究区。采样点分布如图２－１。逡逑１１０ｏ０，，０＂Ｅ逦１２０°０＇０＂邋Ｅ逡逑５逦°逦１１５邋２３０逦４６Ｌ逦ｆ邋闽江口邋＿逦．，？邋ｆ逡逑ｆ逦北海邋江逦？逦￣ｆ逡逑！■邋０逦１０５邋２１０逦＊邋采样点－ｇ逡逑＾邋—Ｔ￣邋￣逦，逦？邋。逦邋匚＝］研宄区邋？逡逑１１邋ＯＷＥ逦１２０邋ＷＥ逡逑图２－１采样点分布逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｓａｍｐｌｉｎｇ邋ｓｉｔｅｓ逡逑－１９－逡逑
【学位授予单位】：福建师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X171.1;S153.6

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本文编号：2666449