湿地生态系统具有巨大的生态系统服务功能价值,健康的湿地生态系统是区域生态安全的重要组成部分和社会经济可持续发展的重要基础。目前全球湿地生态系统正面临着人类高强度活动的影响,尤其自20世纪以来,随着城市化进程的加快,城市湿地生态系统遭受不同程度的威胁,有关城市湿地保护、恢复和重建等方面的研究成为关注的焦点。杭州西溪湿地有着1800年的历史,受人为活动干扰强烈,在千余年人类渔耕经济的作用下西溪湿地逐渐演变成次生湿地,植被和水系性质发生根本性改变,西溪湿地生态系统结构和功能退化严重,鉴于西溪湿地在改善杭州生态环境质量以及提升杭州宜居城市内涵方面的重要作用,杭州市委市政府自2003年8月起通过疏浚清淤、截污纳管、植物复种、生物治理等措施实施西溪湿地综合保护工程,西溪湿地生态系统结构的时空属性发生了巨大变化,因此,需要对西溪湿地生态系统结构和功能开展持续研究。本项目研究以杭州西溪湿地生态系统为主要研究对象,着重开展了以下研究内容：(1)研究西溪湿地土壤营养元素的时空分布特征,并与下沙沿江滩涂湿地土壤营养元素含量进行了比较分析；(2)研究了西溪湿地主要群落中植物营养元素积累的时间动态特征和空间特征差异；(3)研究了西溪湿地水体营养元素时空变化,在此基础上,与杭州其它水域进行比较分析；(4)通过西溪湿地生态系统内土壤—植物—水体营养元素相关性分析,分析了西溪湿地生态系统的主要营养特征关系。主要研究结果如下：(1)比较分析结果表明：西溪湿地样地带土壤有机碳、全氮和全磷含量与国内同纬度湿地相当,低于高原湿地以及高纬度湿地；西溪湿地样地带土壤有机碳氮磷储量远远低于国内其他湿地,但其碳储量是我国自然土壤的7倍多,约是全国水稻土平均值的10倍多。西溪湿地样地带植物碳含量低于高原地区湿地植物,氮含量低于低纬度湿地植物,而磷含量差异不大；西溪湿地样地带植物碳氮磷储量和其它湿地相当,其碳储量相当于每年每公顷被燃烧6.67～14.58多吨碳或6.67～14.58吨标准煤,每公顷可以积累氮素0.194吨～0.369吨,可以积累磷素17.2公斤～32.4公斤。在西溪湿地公园内部,芦苇带植物的碳储量和氮储量要高于香蒲带植物,而香蒲对磷的积累能力较强。(2)在西溪湿地公园内部的四个样地带中,乔木带土壤的有机碳含量要高于芦苇带和香蒲带,同为湿地植物,芦苇带土壤有机碳含量高于香蒲带；乔木带土壤全氮含量高于芦苇带和香蒲带,而芦苇带土壤全氮含量高于香蒲带,也高于芦苇混交带；土壤铵态氮含量与全氮含量分布相似,而硝态氮却是香蒲带含量最高；芦苇带和乔木带土壤的全磷含量高于其他两个样地带；乔木带土壤的有效磷含量高于芦苇区和香蒲区,香蒲带土壤有效磷含量高于芦苇带,芦苇混交带土壤的有效磷含量远高于芦苇带。西溪湿地样地带土壤中有机氮含量占全氮94.56%～98.28%,铵态氮占全氮1.61%～5.35%,硝态氮仅占全氮0.04%～0.2%。土壤有机碳和全磷的垂直变化趋势是从土壤表层向下逐步减少；芦苇混交带和乔木带全氮含量也遵循这种规律,而香蒲带和芦苇带全氮在腐泥层中出现积累峰；铵态氮、硝态氮、有效磷分布与全氮相似；土壤有机碳在1月和7月出现峰值,而全磷在4月和10月较高,铵态氮和有效磷在4月较高,硝态氮在7月较高。杭州下沙沿江滩涂有机碳、铵态氮、有效磷的含量明显低于西溪湿地,而土壤全氮全磷含量远高于西溪湿地土壤。(3)研究结果表明,西溪湿地植物茎的生物量占地上生物量的64.10%～80.24%,叶的生物量占地上生物量的14.97%～21.12%,而穗和果实生物量在整个地上生物量中所占比例很小。植物地上生物量均于10月份达到高峰值。芦苇带和香蒲带生物量在4月-7月间的绝对增长速率大于7月-10月的,而芦苇混交带植物在4月-7月间的绝对增长速率小于7月-10月的。生物量在不同物种之间存在差异,在生长季内芦苇的生物量要高于香蒲的生物量；不同生境的同种植物生物量也不相同,芦苇带的生物量高于芦苇混交带的生物量。各种植物活体部分包括穗(花)、茎和叶的有机碳含量较高。芦苇带的植物有机碳含量要高于香蒲带的植物,而芦苇混交带的植物有机碳含量要高于芦苇带的植物有机碳含量；在4月-10月间,植物体内有机碳含量有不断增加的趋势；在植物体内,叶中氮磷含量最高,茎中氮磷含量仅低于叶中含量,根部的氮磷含量最低；香蒲带的植物氮磷含量要高于芦苇带的植物,而芦苇带的植物氮磷含量要高于芦苇混交带,4月份氮磷含量最高,夏秋季节地上部分的氮磷含量是一年中最低。(4)根据地表水环境质量标准(GB3838,2002),研究结果表明杭州水系中氮的状况较差。在西溪湿地公园内部设置的样带中,其水体中硝态氮浓度大约占总氮浓度的38.91%～64%之间,在无机氮中占有主要位置；香蒲带水体的全氮和铵态氮、总磷和磷酸盐含量均较高；流经西溪湿地水体的无机盐(TIN+TIP)含量低于西溪湿地外围的水体,表明西溪湿地对水体氮磷的滞留和富集作用较强；西溪湿地内部水系中通船河道的无机盐含量最高；西溪湿地外部水系的无机盐含量要远高于西溪湿地内部水系,其中南面水系最高；西湖毛家埠水体内的无机盐含量比西溪湿地内部水系量要稍高；杭州运河中杭州大厦段无机盐含量最高；下沙水系的无机盐含量最高,其中,下沙居民区水系最高,高校生活区次之；就水体N/P来看,杭州大部分水系处于磷过剩状态。(5)在C：N比值上,西溪湿地土壤较下沙沿江滩涂要优,其中西溪湿地芦苇混交带土壤有机质供肥状况最优；芦苇混交带土壤铵态氮养分系数和有效磷养分系数均也最高；植物地上部分茎中的C/N,C/P比其他器官高,而立枯部分的C/N,C/P比值比绿色部分高；植物地下部分C/N,C/P比值均大于地上部分；从植物N/P来看,香蒲带植物生长主要受氮限制,而芦苇带植物的茎叶主要受氮的限制,下沙的植物生长主要也受氮的限制；叶的富集能力最强,根和枯叶最差,芦苇混交带富集系数较高；芦苇混交带对磷的转运系数要大于氮,香蒲带植物对氮的转运系数要大于磷。(6)土壤各层元素与植物各器官元素之间均呈正相关关系,水体和土壤以及水体和植物之间营养元素的关系多为负相关,呈现出此消彼长的关系,部分土壤—植物—水体间的营养元素并不相关。