胶州湾洋河口湿地土壤溶解性有机质组分及结构对互花米草入侵的响应

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本文以胶州湾洋河口湿地为研究区,主要研究了互花米草(Spartina alterniflora)的分布、扩展进度、不同入侵时间下土壤溶解性有机质(Dissolved organic matter,DOM)的分布特征及其与土壤理化因子的相关性,通过光谱技术重点关注了互花米草入侵对DOM结构的影响。研究结论如下:(1)不同入侵时间对土壤DOM含量的影响程度各不相同。光滩(MF)和入侵1年、5年、8年(SAF-1、SAF-5、SAF-8)样地中溶解性有机碳(Dissolved organic carbon,DOC)含量平均值分别为35.67、47.31、130.67、168.99 mg/kg;MF和SAF-1样地在垂直剖面上土壤表层中DOC含量最高,在SAF-5和SAF-8样地中1020 cm土层的DOC含量最高。溶解性有机氮(Dissolved organic nitrogen,DON)和溶解性有机磷(Dissolved organic phosphorus,DOP)含量随着互花米草入侵时间延长而降低,SAF-5、SAF-8样地差异不明显;垂直方向上DON和DOP含量降低。互花米草枯落物的降解及根系分布是DOM变化的主要原因。(2)入侵后样地土壤中总有机碳(Total organic carbon,TOC)、总氮(Total nitrogen,TN)和总磷(Total phosphorus,TP)含量均有所增加;垂直方向上,TOC、TP含量变化总体表现为表层土壤高于下层土壤,各样地TN含量在垂直剖面上无明显变化规律。互花米草作为C4植物,可以促进TOC、TN、TP的累积,同时,湿地土壤中营养物质受潮汐作用、丛枝菌根真菌等微生物活动影响显著,是各个样地土壤TOC、TN、TP变化的主要原因。其次,互花米草入侵后3种样地土壤pH值逐渐降低;垂直方向上,pH变化均表现为pH逐渐减小。土壤容重最高值出现在MF样地中;垂直分布规律为沿剖面逐渐向下增加。湿地土壤含水率的变化趋势与容重相反。通过Pearson相关性分析土壤DOC与pH、含水率、容重、TOC均显著相关,土壤DON、DOP分别与pH、TN、TP显著相关。土壤容重越大,孔隙率越高,通气效果越好,越有利于土层中底栖动物和好氧微生物的活动,土壤有机质中可溶于水的DOC也会随之增加。。(3)入侵后土壤DOM的分子量及分子数量增加,主要集中在难降解的大分子芳香族、类蛋白物质当中,并且随着入侵年限的增大分子数量增加,说明芳香族、脂肪族、碳水化合物等物质增加。由此可见,DOM分子量大小、官能团、复杂度对互花米草入侵响应敏感,植物光合作用及根系分泌物的共同作用下导致土壤DOM结构发生改变。(4)DOM的组分及结构对互花米草响应敏感。主要表现在互花米草入侵后土壤DOC、DON、DOP含量均发生增加或降低的变化,而DOM中分子量增加,结构更趋于复杂。
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