外来种互花米草入侵对九段沙湿地土壤硫库的影响研究

发布时间：2020-09-09 14:57

　　本论文以九段沙湿地生态系统为研究对象,通过比较外来种互花米草(Spartina alterniflora)与本土种海三棱呰草(Scirpus mariqueter)生态系统中土壤含硫量的变化,分析环境因子及微生物群落结构对土壤含硫量变化的影响,比较测定两种植物中各组织构件含硫量的差别。设立分解袋实验,探讨植物分解率对土壤硫贡献率大小的差别,从而完整的解释互花米草入侵九段沙湿地后,对湿地生态系统中硫循环的影响,以此来进一步认识和理解植物入侵对生态系统功能和进程的影响,为九段沙湿地硫循环研究提供基础数据资料,继而对湿地的功能管理提供理论指导和决策依据。本论文结合了野外湿地调查和实验室分析,于2016年的1月、4月、7月、11月进行采样,测定不同季节植被含硫量、硫释放量和植被群落覆盖土壤总硫含量,并进一步对土壤微生物群落进行测定和分析;从2016年4月到2017年4月,通过为期1年的野外分解袋实验,对互花米草和海三棱呰草的枯落物分解特征进行了研究。具体结论有以下几个方面。(1)互花米草群落植物含硫量随入侵时间的增加呈规律性变化,总体呈现出增长的趋势,互花米草植物含硫量显著高于海三棱呰草。说明互花米草入侵九段沙湿地后,提高了湿地系统植物硫储量,并且随入侵时间的增加,互花米草的储硫能力明显提高,显著高于海三棱呰草。(2)不同群落组织中的含硫量存在显著性差异。互花米草植物各组织中的含硫量均显著的高于本地种海三棱呰草,并且呈现明显的季节性变化。互花米草各组织之间含硫量的关系为:叶根茎。说明互花米草各组织对硫的吸收转化能力不同,并且受季节的影响显著。(3)互花米草枯落物的分解率要高于海三棱呰草,并且同种植物的凋落物分解速率要高于空中立枯物的分解速率。说明互花米草植物枯落物对土壤中硫的贡献率高于海三棱呰草,且土壤环境更有利于植物的分解。(4)植物枯落物的分解速率受植被种类、分解相和分解时间的影响。植被种类和分解相对分解速率的交互作用影响显著,同时植被种类和分解时间对分解速率的交互作用影响也显著。(5)枯落物中碳氮含量对于分解起到了关键性作用。枯落物中硫的释放率与C/N值呈显著负相关关系。(6)九段沙湿地不同群落土壤含硫量之间存在明显差异,互花米草土壤含硫量明显的高于海三棱呰草和光滩。互花米草随入侵年份的增加出现了硫积累的现象。说明互花米草入侵之后提升了九段沙湿地的硫储量,并且随时间增加有累积效应。(7)互花米草群落土壤含硫量呈现明显的季节性变化,春季时含硫量最高,夏季最低。说明季节条件及由此引发的其他环境因子对于湿地含硫量有非常重要的影响。互花米草土壤总硫在深度上呈现先增后减的变化,在40-60cm时浓度最高,20-40cm时最低,平均含硫量是海三棱呰草和光滩的1.9倍和2.1倍。说明互花米草入侵后,影响了湿地土壤总硫的垂直分布。(8)本地种海三棱呰草和光滩中土壤含硫量,在不同季节不同深度下的差别不明显,且波动不大,海三棱呰草群落土壤含硫量略高于无植被覆盖的光滩土壤含硫量。说明本地种海三棱呰草对湿地总硫在垂直深度上的分布无显著影响。(9)九段沙湿地群落土壤硫含量与土壤总碳含量呈显著正相关性,与土壤的总氮含量呈显著的负相关性。说明土壤理化因子对湿地硫的空间分布也起着非常重要的作用。(10)海三棱呰草群落土壤微生物物种的丰富度和均匀度要高于互花米草群落,但硫相关功能微生物的丰度后者高于前者。互花米草群落土壤微生物最优势菌目为脱硫杆菌目,其丰度远高于海三棱呰草和光滩土壤。说明互花米草入侵降低了九段沙湿地土壤微生物的丰富度,提高了硫相关微生物的丰度,尤其是硫酸盐还原菌的丰度,继而改变了土壤中硫的氧化还原进程。(11)随着互花米草入侵时间的增加,土壤中的硫酸盐还原菌丰度出现了先增加后减少的趋势,但相较于光滩和海三棱呰草有显著提高。在互花米草群落中,随土壤深度的增加,土壤中硫功能微生物的丰度先减小后增加,与土壤中含硫量的变化情况一致。说明互花米草入侵改变了土壤微生物的空间分布情况,通过增加硫功能微生物的丰度来增加土壤中的含硫量。
【学位单位】：上海大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X171
【部分图文】：

技术路线图,含硫量,互花米草,生态系统

上海大学硕士学位论文1.6 本研究的技术路线图通过比较外来种互花米草（Spartina alterniflora）与本土种海三棱呰草（Scirpusmariqueter）生态系统中土壤含硫量的变化，分析环境因子及微生物群落结构对土壤含硫量变化的影响，比较测定两种植物中各组织构件含硫量的差别。建立分解袋实验，探讨植物枯落物对土壤硫贡献率大小的差别，从而完整的解释互花米草入侵对九段沙生态系统硫分布的影响。

样点,九段沙,区域设置,互花米草

图 2.1 九段沙样点区域设置图Fig.2.1 Location of sampling in Jiuduansha Wetland（样点 S1 为 2014 年互花米草入侵区域的采样点；样点 S5 为 2010 年互花米草入侵区域的采样点；样点 S8 为 2007 年互花米草入侵区域的采样点；样点 S11 为 2004 年互花米草入侵区域的采样点；样点 S13 为 2002 年互花米草入侵区域的采样点；样点 SM 为本地种海三棱呰草区域的采样点；样点 Mudflat 为光滩区域的采样点）九段沙 7 个样点的具体坐标如表 2.1 所示。表 2.1 九段沙样点区域的坐标Table 2.1 Coordinate of sampling area in Jiuduansha Wetland区域位置样点经纬度下沙MF（光滩） N 31o09′43.9″ E 121o57′40.8SM（海三棱呰草） N 31o09′40.9″ E 121o57′40.1S1（互花米草入侵 1 年） N 31o09′46.3″ E 121o57′42.1S5（互花米草入侵 5 年） N 31o10′17.0″ E 121o57′06.9S8（互花米草入侵 8 年） N 31o10′33.0″ E 121o57′47.8S11（互花米草入侵 11 年） N 31o11′08.8″ E 121o58′00.5

互花米草,群落生物量,年限

图 2.2 不同入侵年限的互花米草群落生物量Fig.2.2 Biomass of S. alterniflora with chronosequence图 2.3 表示的是互花米草群落植物含硫量随入侵时间的变化情况，图中可以的看出，不同季节，不同入侵年限下，互花米草植物中的含硫量均远远地高于种海三棱呰草。秋季和冬季互花米草植物含硫量（28.79±1.91g/kg）明显高于季节，主要原因为这两个季节分别是互花米草群落植物生长的茂盛期和枯萎期花米草依靠其强大的生物量以及各植物组织对硫的分配，使这个时期的植物含明显高于其他季节。春季时最低，且各入侵年份变化不明显，此时互花米草植硫量为 6.15±0.62g/kg。在互花米草群落中，植物年平均含硫量随着互花米草入数的增加先增加，后趋于稳定。主要原因在于随着入侵时间的增加，群落的稳在不断调节中，再加上土壤中硫的含量也出现了积累，所以导致整个系统的硫都出现了增长的趋势，在入侵后期，互花米草群落整体趋于稳定。相比于入侵种

【参考文献】