胶州湾潮滩湿地互花米草碳氮磷含量及生态化学计量学特征

发布时间：2020-10-14 13:42

　　 潮滩湿地位于海陆交界区,是一种特殊类型的海岸湿地,其生态系统内营养元素的供给与物质循环是整个湿地生态系统生物地球化学循环的重要组成部分。本文选择胶州湾潮滩湿地作为研究区域,选取互花米草生态带为研究对象,测定了互花米草活体、枯落物及土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)的含量,探究了互花米草各构件、枯落物、土壤C、N、P时空变化及其生态化学计量学特征,对比分析了2015年与2016年湿地土壤C、N、P含量,分析了土壤理化性质与湿地土壤C、N、P含量及化学计量比之间的相关性,本研究可以为胶州湾湿地主要营养元素的循环机制的研究提供数据支持。本研究主要得到以下结果:(1)胶州湾潮滩湿地植被互花米草的生物量季节动态表现为增加后下降的趋势,秋季最高,春季最低。植物不同构件的生物量与碳储量均表现为茎最高,叶次之,根最少,其中秋、冬季的碳储量要比春、夏季高。(2)植物各构件的C含量表现为叶茎根,季节动态表现为秋季较高,春季较低。各构件N含量现为叶根茎,季节分布特征为春季较高,秋季较低。不同构件的P含量分布呈叶根茎,季节分布特征表现为冬季(2.84 g/kg)最低,夏季(3.96 g/kg)最高。互花米草枯落物碳、氮、磷含量的分布特征,冬季较大,春季较小。(3)胶州湾潮滩湿地草地土壤的TOC含量变化范围为7.68~10.84 g/kg,平均值为9.28 g/kg,光滩土壤的TOC含量变化范围3.86~11.30 g/kg,平均值分别为6.87g/kg,垂直空间分布上呈逐渐下降的趋势,表层TOC含量高于底层。草地土壤TOC含量明显高于光滩土壤;季节分布上,冬、春季要比夏、秋季高。胶州湾潮滩湿地互花米草草地土壤TN含量范围为0.45~0.84 g/kg,平均值为0.60 g/kg,光滩土壤TN含量范围分别为0.30~0.66 g/kg,平均值为0.48 g/kg,垂直空间分布上整体呈下降趋势,季节分布上,表现为冬季相比其他季节明显偏高;NH~(4+)-N含量的变化范围在2.83~15.60 mg/kg,平均值为9.23 mg/kg,整体NH~(4+)-N含量表现为夏季较低,春季和秋季较高。NH~(4+)-N含量的垂直分布特征与草地土壤相同。草地土壤TN、NH~(4+)-N含量均高于光滩。草地和光滩土壤TP含量分别在0.31~0.76 g/kg和0.28~0.50 g/kg。随土壤深度增加,TP含量降低;草地和光滩土壤AP含量分别在13.72~24.90 mg/kg和14.68~28.80mg/kg范围内,均值为19.19 mg/kg和23.25 mg/kg。草地土壤AP含量明显低于光滩。(4)草地土壤的C:N、C:P及N:P分别在7.03~31.28、9.23~31.56和0.71~2.57内波动,对应化学计量比的均值依次为15.07、18.45及1.35,表现为C:PC:NN:P。(5)影响草地土壤C、N、P元素含量变化的主要因子有含水率、盐度和pH,其中盐度和含水率还与草地土壤的化学计量比显著相关;影响光滩C、N、P元素含量变化的主要因子为含水率,而盐度和pH与光滩土壤化学计量比C:P、N:P显著相关。
【学位单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X171
【部分图文】：

胶州湾隶属山东省青岛市，属于潮汐作用为主的海岸，潮汐为正规半日潮，平均潮差 2.71 mm。胶州湾湿地属于山东半岛面积最大的河口潮滩湿地，面积大约为 3.7万 hm2，受暖温带季风气候的影响，年平均气温在 12.2℃左右，年平均降水量为 775.6mm，全年降水分布不均匀，年际变化差异较大，且秋冬季节雾天较多，平均可达50 天左右[70]。自 20 世纪 70 年代，引进互花米草以来，在在胶州湾潮滩湿地洋河口附近，逐渐形成典型的互花米草草滩，成为研究外来物种入侵的代表性区域。作为一个典型的半封闭型海湾，胶州湾湿地的动植物资源非常丰富，是候鸟迁徙，濒危物种生存的良好栖居地。流经胶州湾湿地的河流包含了若干支流，其中以大沽河、白沙河、洋河等为主，其中大沽河流程最长，流域面积最大，有着青岛“母亲河”的赞誉，而洋河全长 27 km 拥有自己独立的河道注入胶州湾。本研究区域，选在了洋河的入湾口，沿岸潮滩湿地内生长着大量的互花米草，是上世纪 70 年代以保护滩涂、抗风消浪为目的引进的外来物种，虽然其起到了很大的积极作用，但是随着互花米草额疯狂生长扩散，占领了其他生物的生存空间，严重影响了沿海环境及生态系统的稳定[71]。具体研究区域及采样点的位置如图 2.1 所示。

青岛大学硕士学位论文第三章 胶州湾互花米草湿地碳氮磷含量时空分布研究花米草碳氮磷含量及生态化学计量季节动态互花米草不同构件生物量季节特征州湾潮滩湿地互花米草的生物量总量随季节推移呈现出先增大后微降的值出现在秋季(3588.02±1583.35 g/m2)，在春季最低(919.70±102.20 g/m2)各器官根、茎、叶的生物量如图 3.1 所示。

青岛大学硕士学位论文上的生物量部分转移至地下的根，使得茎、叶的生物量均有所下降，这也是互花米草根部生物量在冬季反而有所回升的原因。此外，互花米草地下根系的生物量随季节变化呈先升高后降低再升高的趋势，在夏季达到最大值，主要是由于在植物生长初期，其内部营养物质主要来源于根部，植物地下根系生长迅速，而进入生长旺季和成熟期后，植物体内营养物质主要用于地上器官构建，其储存的养分被大量消耗，生长尤为缓慢[80]，所以在生长旺季后，地下根系的生物量有所下降。3.1.2 互花米草不同构件内碳储量的季节特征潮滩湿地作为生态系统重要的碳库，与湿地植物具有良好的储碳固碳能力有着密切的联系，植物不同的器官对碳素的固定和储存能力也有所差异[81]。
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本文编号：2840739