闽江河口湿地土壤氮和磷沿潮滩水淹梯度分布及其影响因素

发布时间：2017-07-18 00:19

  本文关键词：闽江河口湿地土壤氮和磷沿潮滩水淹梯度分布及其影响因素

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【摘要】：水淹梯度是河口潮滩湿地最为显著的特征之一。研究土壤氮和磷含量沿水淹梯度的分布对于更好的认识河口湿地土壤氮和磷赋存能力、循环过程及其对海平面变化的响应等方面具有重要意义。目前关于土壤氮和磷含量沿潮滩水淹梯度分布及其驱动机制认识还比较匮乏。因此,本文以我国东南沿海闽江河口作为研究区,沿水淹梯度(从高潮滩到中潮滩)等间距(40 m)布设9个样地(样地A至样地Ⅰ),通过野外调查和室内实验,对闽江河口湿地土壤氮和磷含量沿潮滩水淹梯度分布格局及其影响因素(植物、水淹频率和土壤理化性质)开展研究。主要研究结果如下：(1)闽江河口湿地土壤全氮(TN)含量在1.29～3.52 g.kg-1之间(平均1.8 g-kg-1)。从样地A到样地Ⅰ,水淹频率增加,土壤TN含量显著减少(约降低50%)。土壤无机氮以NH1+-N为主(92.64%)。5月和8月,土壤NH4+-N含量从样地A到样地Ⅰ呈波动变化；11月其含量沿这一梯度则显著降低。土壤NO3-N的含量从样地A到样地Ⅰ波动减少,且高值出现在高潮滩和中潮滩交界(样地E)附近(8月除外)。(2)闽江河口湿地土壤全磷(TP)含量在338～846 mg·kg-1(平均660 mg·kg-1)。无机磷(IP)占TP的57%-81%；IP则主要由铁吸附态磷(Fe-P,38%)、闭蓄态磷(O-P,30%)和钙吸附态磷(Ca-P,25%)组成。土壤TP、IP和Fe-P含量沿潮滩水淹梯度呈波动变化(8月0-10 cm土壤除外)。有机磷(Org P)含量高值出现在样地A至样地E(高潮滩)0-20 cm土壤。Ca-P和铝吸附态磷(A1-P)含量则从样地A到样地I逐渐升高。O-P高值出现在高潮滩的芦苇湿地土壤(样地B到样地D)。(3)从样地A到样地Ⅰ,植物生物量、微生物丰度、土壤有机碳(TOC)含量和土壤Eh显著降低；土壤无机碳(TIC)含量、土壤pH和水淹频率显著升高。这些因子是驱动土壤氮和磷含量沿水淹梯度变化的潜在因素。一方面,从样地A到样地Ⅰ,水淹频率和pH升高,土壤硝化和反硝化促进,同时植物对氮的截留作用减弱(从49.06 g.m-2降低到15.19 g.m-2),使得土壤TN含量沿这一梯度显著降低。另一方面,从样地A到样地Ⅰ,pH和TIC含量升高,导致土壤Ca-P和Al-P含量升高；同时pH升高还可抑制Fe-P的释放,使得Fe-P含量沿水淹梯度波动变化；Org P高值出现在高潮滩0-20 cm土壤与区内植物具有较大的植物生物量密切相关。最后,在这些磷素(具有相反的变化趋势)的共同影响下,土壤TP含量沿潮滩水淹梯度呈波动变化。研究结果表明,水文和地形对河口潮滩湿地氮和磷循环具有深刻的影响。
【关键词】：湿地土壤 氮 磷 水淹梯度 闽江河口
【学位授予单位】：福建师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S153.6
【目录】：

• 中文摘要2-3
• Abstract3-5
• 中文文摘5-11
• 第一章 绪论11-29
• 1.1 选题背景与意义11-12
• 1.2 湿地土壤氮和磷含量沿水淹梯度分布及其驱动机制研究进展12-24
• 1.2.1 土壤氮和磷的形态及其生物地球化学特性12-13
• 1.2.2 土壤不同形态氮和磷含量沿水淹梯度分布13-15
• 1.2.3 土壤氮和磷含量及其关键转化过程的影响因素15-21
• 1.2.4 土壤不同形态氮和磷含量沿水淹梯度分布的驱动机制21-23
• 1.2.5 闽江河口湿地相关研究现状23
• 1.2.6 尚待解决的问题23-24
• 1.3 本文研究内容24-26
• 1.3.1 生物和非生物因子沿闽江河口潮滩水淹梯度分布24-25
• 1.3.2 闽江河口湿地土壤氮和磷含量沿潮滩水淹梯度分布25
• 1.3.3 闽江河口湿地土壤氮和磷含量沿潮滩水淹梯度分布的驱动力分析25-26
• 1.4 技术路线26
• 1.5 文中主要名词中英文对照及其缩写26-29
• 第二章 研究区概况与研究方法29-45
• 2.1 研究区概况29-32
• 2.1.1 地理位置29-30
• 2.1.2 气候30
• 2.1.3 地质地貌30-31
• 2.1.4 植被31
• 2.1.5 土壤31-32
• 2.1.6 水文32
• 2.2 研究方法32-45
• 2.2.1 实验设计与样品采集32-36
• 2.2.2 样品测定36-42
• 2.2.3 数据统计分析与图形制作42-45
• 第三章 生物和非生物因子沿闽江河口潮滩水淹梯度分布45-57
• 3.1 地形和水文特征45-47
• 3.1.1 地形45
• 3.1.2 水文特征45-47
• 3.2 植物生物量47-48
• 3.3 土壤理化性质48-52
• 3.3.1 土壤pH48
• 3.3.2 土壤EC48-49
• 3.3.3 土壤BD49-50
• 3.3.4 土壤TOC和TIC50
• 3.3.5 土壤机械组成50-51
• 3.3.6 土壤Eh51-52
• 3.4 土壤微生物群落结构与丰度52-54
• 3.5 讨论54-55
• 3.5.1 植物生物沿潮滩水淹梯度的变化54
• 3.5.2 土壤理化性质沿潮滩水淹梯度变化54-55
• 3.5.3 土壤微生物丰度沿潮滩水淹梯度变化55
• 3.6 小结55-57
• 第四章 闽江河口湿地土壤不同形态氮含量沿潮滩水淹梯度分布及其影响因素57-81
• 4.1 闽江河口湿地土壤TN、NH_4~+-N和NO_3~--N含量沿水淹梯度分布57-61
• 4.1.1 土壤TN含量沿潮滩水淹梯度分布57-59
• 4.1.2 土壤NH_4~+-N含量沿潮滩水淹梯度分布59-60
• 4.1.3 土壤NO_3~--N含量沿潮滩水淹梯度分布60-61
• 4.2 闽江河口湿地土壤氮素关键转化过程沿潮滩水淹梯度变化61-63
• 4.2.1 土壤R_(min)、NR和DNR61-62
• 4.2.2 沉积物—水界面NH_4~+-N和NO_3~--N交换通量62-63
• 4.3 不同氮素含量沿潮滩水淹梯度分布的驱动力分析63-70
• 4.3.1 植物的影响63-66
• 4.3.2 水淹频率的影响66-69
• 4.3.3 土壤理化性质的影响69-70
• 4.4 讨论70-77
• 4.4.1 植物对土壤TN、NH_4~+-N和NO_3~--N含量的影响70-72
• 4.4.2 水淹频率对土壤氮素含量及其关键转化过程的影响72-73
• 4.4.3 土壤不同形态氮含量沿潮滩水淹梯度分布及其驱动机制73-75
• 4.4.4 土壤R_(min)、NR和DNR沿潮滩水淹梯度变化及其驱动机制75-77
• 4.5 小结77-81
• 第五章 闽江河口湿地土壤不同形态磷含量沿潮滩水淹梯度分布及其影响因素81-101
• 5.1 土壤不同形态磷含量沿潮滩水淹梯度分布81-87
• 5.1.1 土壤TP、Org P和IP含量沿潮滩水淹梯度分布81-82
• 5.1.2 土壤IP分级含量沿潮滩水淹梯度分布82-84
• 5.1.3 土壤TOC/Org P和IP/Org P沿潮滩水淹梯度变化84-85
• 5.1.4 土壤IP分级比例沿潮滩水淹梯度变化85-86
• 5.1.5 土壤磷不同形态磷之间的相关关系86-87
• 5.2 不同形态磷含量沿潮滩水淹梯度分布的驱动力87-93
• 5.2.1 植物的影响87-89
• 5.2.2 水淹频率的影响89-92
• 5.2.3 土壤理化性质的影响92-93
• 5.4 讨论93-99
• 5.4.1 河口湿地土壤磷素组成93-94
• 5.4.2 植物对土壤磷素含量的影响94-96
• 5.4.3 土壤TP、Org P和IP分级含量沿水淹梯度分布及其驱动机制96-98
• 5.4.4 海平面上升对河口土壤不同形态磷含量的潜在影响98-99
• 5.5 小结99-101
• 第六章 结论与展望101-105
• 6.1 主要研究结论101-102
• 6.2 特色与创新102-103
• 6.3 研究不足与展望103-105
• 参考文献105-123
• 攻读学位期间承担的科研任务与主要成果123-125
• 致谢125-127
• 个人简历127-131

【参考文献】

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本文编号：555246