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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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。
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