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2018年冬季闽江河口鳝鱼滩湿地互花米草分布区土壤有机硫矿化特征

湿地科学 2020年第5期18卷 613-622页

作者：童晓雨孙志高陈冰冰毛立李亚瑾张鹏飞武慧慧福建师范大学湿润亚热带生态地理过程教育部重点实验室福建福州350007 福建师范大学地理研究所福建福州350007 福建师范大学福建省亚热带资源与环境重点实验室福建福州350007

为了研究冬季闽江河口鳝鱼滩湿地互花米草(Spartina alterniflora)分布区土壤的有机硫矿化特征,于2018年12月18日,分别在互花米草(已经入侵1 a和3 a)分布区和光滩设置采样地,采集0~10 cm和10~20 cm深度的土壤样品;在实验室内,采用开放... 详细信息

为了研究冬季闽江河口鳝鱼滩湿地互花米草(Spartina alterniflora)分布区土壤的有机硫矿化特征,于2018年12月18日,分别在互花米草(已经入侵1 a和3 a)分布区和光滩设置采样地,采集0~10 cm和10~20 cm深度的土壤样品;在实验室内,采用开放培养系统法,布设了厌氧环境(土壤表面积水深度为2 cm)和非厌氧环境(土壤处于无积水的自然状态)淋滤管各18个,在11.5℃(冬季平均气温)条件下,将土样恒温培养126 d,在第3天、第7天、第14天、第21天、第35天、第56天、第84天和第126天,测定淋滤管中土壤的有机硫矿化量、矿化速率和矿化潜势。研究结果表明,在厌氧环境中,入侵3 a和1 a的互花米草分布区以及光滩采样地0~10 cm深度土壤的有机硫矿化量都在实验的第7天达到峰值,其值分别为(34.81±1.39) mg/kg、(38.99±8.04) mg/kg和(44.83±7.74) mg/kg,3处采样地10~20 cm深度土壤有机硫矿化量较接近,也都在实验的第7天达到峰值;在非厌氧环境中,3处采样地0~10 cm深度土壤有机硫矿化量也在实验的第7天达到峰值,其值分别为(42.21±28.17) mg/kg、(50.84±1.83) mg/kg和(39.56±0.95) mg/kg,入侵3 a的互花米草分布区和光滩采样地10~20 cm深度土壤的有机硫矿化量都在第7天最大,其值分别为(34.54±1.73) mg/kg和(41.21±7.26) mg/kg,而入侵1 a的互花米草分布区采样地的土壤有机硫矿化量在第21天最大,其值为(107.51±10.29) mg/kg;在非厌氧环境中,入侵3 a和1 a的互花米草分布区采样地0~20 cm深度土壤的有机硫累积矿化量大于厌氧环境中的土壤有机硫累积矿化量,非厌氧环境中的土壤具有更大的供硫潜力;互花米草由陆向海扩张增加了土壤中的有机质含量,在一定程度上有利于土壤有机硫矿化过程的进行,从而提高了土壤的潜在供硫能力。

关键词：有机硫矿化互花米草入侵光滩闽江河口

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黄河口新生湿地土壤磷赋存形态及其动态变化对外源氮输入的响应

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生态学报 2020年第16期40卷 5793-5804页

作者：俞琳莺孙志高陈冰冰张鹏飞胡星云孙文广福建师范大学湿润亚热带生态地理过程教育部重点实验室福州350007 福建师范大学地理研究所福州350007 福建师范大学福建省亚热带资源与环境重点实验室福州350007 路易斯安那州立大学植物、环境与土壤科学系巴图鲁日70803

选择黄河口新生湿地为研究对象,基于野外原位氮输入模拟试验,探讨了不同氮输入梯度下(NN:对照处理;LN:低氮处理;MN:中氮处理;HN:高氮处理)湿地土壤磷赋存形态的动态变化特征。结果表明,不同氮处理下土壤中闭蓄态磷(HCl-Pi和Residual-P)... 详细信息

选择黄河口新生湿地为研究对象,基于野外原位氮输入模拟试验,探讨了不同氮输入梯度下(NN:对照处理;LN:低氮处理;MN:中氮处理;HN:高氮处理)湿地土壤磷赋存形态的动态变化特征。结果表明,不同氮处理下土壤中闭蓄态磷(HCl-Pi和Residual-P)均是TP的主体(87.75%—90.04%),而活性磷(Resin-P、NaHCO3-Pi和NaHCO3-Po)和中等活性磷(NaOH-Pi、NaOH-Po、Sonic-Pi和Sonic-Po)占TP的比例均较低,分别为4.81%—5.58%和5.14%—6.57%。相对于NN处理,MN和HN处理下的活性磷含量分别增加了9.16%和12.44%,而LN、MN和HN处理下的中等活性磷含量分别增加了2.25%,6.92%和24.24%,说明外源氮输入整体增加了土壤中的活性磷含量。与之相比,闭蓄态磷含量在LN、MN和HN处理下均呈降低趋势,其值相对于NN处理分别降低了3.08%、3.08%和5.22%。尽管不同氮处理下土壤养分条件、水盐及酸碱状况均是影响不同磷形态赋存的关键因素,但随着氮输入量的增加,影响磷赋存形态的养分类型发生了明显改变,即由NN和LN处理下主要受N和S影响逐步转变为MN和HN处理下主要受P影响。研究发现,外源氮输入不但可能影响不同磷形态之间的转化,而且亦可能通过改变植物生长节律以及土壤养分及酸碱状况来影响土壤中各形态磷的赋存。

关键词：磷赋存形态氮输入新生湿地碱篷黄河口

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闽江口互花米草淤积作用对其自身和短叶茳芏残体分解及硫养分释放的影响

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生态学报 2019年第10期39卷 3631-3642页

作者：王杰孙志高何涛高会王华李晓福建师范大学地理研究所福州350007 福建师范大学湿润亚热带生态地理过程教育部重点实验室福州350007 福建师范大学福建省亚热带资源与环境重点实验室福州350007

2016—2017年,以闽江口鳝鱼滩西北部互花米草(SA)入侵初期与短叶茳芏(CM)形成的典型交错带植物残体为研究对象,基于野外原位分解试验,通过设定无淤积强度(S0,0cm/a)、当前淤积强度(S5,5cm/a)和未来淤积增强(S10,10cm/a)3种处理,模拟互... 详细信息

2016—2017年,以闽江口鳝鱼滩西北部互花米草(SA)入侵初期与短叶茳芏(CM)形成的典型交错带植物残体为研究对象,基于野外原位分解试验,通过设定无淤积强度(S0,0cm/a)、当前淤积强度(S5,5cm/a)和未来淤积增强(S10,10cm/a)3种处理,模拟互花米草入侵初期导致的淤积作用对其自身以及短叶茳芏残体分解及硫养分释放的影响。结果表明,随着互花米草入侵导致的淤积强度的增加,互花米草和短叶茳芏残体的分解速率均明显降低;与S0相比,二者在S5与S10处理下的分解速率分别降低49.09%(SA)、35.14%(CM)和56.36%(SA)、44.59%(CM)。随着淤积强度的增加,互花米草和短叶茳芏残体分解过程中的TS含量整体均呈增加趋势,且其对短叶茳芏TS含量变化的影响较为明显;互花米草和短叶茳芏残体在分解过程中均表现为不同程度的硫释放,但随淤积强度的增加,二者硫释放量均呈降低趋势,且在相同淤积强度下,前者的硫释放量要高于后者。不同淤积强度下残体分解速率及硫养分释放强度的差异不仅与分解环境中的EC密切相关,且与残体残留率、初始基质质量(C/N和C/S)以及淤积导致养分条件改变而对分解过程中残体基质质量的影响有关。研究发现,随着淤积强度的增加,两种残体的分解速率及硫释放强度均降低;但在相同淤积强度下,短叶茳芏残体的分解速率和硫释放量均大于互花米草。

关键词：残体分解淤积作用硫潮滩湿地闽江河口

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闽江河口互花米草海向入侵对湿地土壤无机硫赋存形态的影响

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应用生态学报 2019年第10期30卷 3518-3526页

作者：童晓雨孙志高曾阿莹陈冰冰王华福建师范大学地理研究所福州350007 福建师范大学湿润亚热带生态地理过程教育部重点实验室福州350007 福建师范大学福建省亚热带资源与环境重点实验室福州350007

选择闽江河口鳝鱼滩互花米草海向入侵前的光滩(BF)、入侵过程中(入侵1年)的互花米草湿地(SA′)以及入侵后(入侵3年)的互花米草湿地(SA)为研究对象,基于时空互代法,研究了互花米草海向入侵对湿地土壤无机硫赋存形态(水溶性硫H2O-S;吸附性... 详细信息

选择闽江河口鳝鱼滩互花米草海向入侵前的光滩(BF)、入侵过程中(入侵1年)的互花米草湿地(SA′)以及入侵后(入侵3年)的互花米草湿地(SA)为研究对象,基于时空互代法,研究了互花米草海向入侵对湿地土壤无机硫赋存形态(水溶性硫H2O-S;吸附性硫Adsorbed-S;盐酸可溶性硫HCl-Soluble-S;盐酸挥发性硫HCl-Volatile-S)的影响.结果表明:互花米草海向入侵不同程度改变了湿地土壤中各形态无机硫的赋存状况及空间分布特征.相对于BF,SA土壤中的H2O-S、Adsorbed-S和HCl-Volatile-S含量分别增加52.6%、78.2%和21.0%,而HCl-Soluble-S含量降低3.4%.SA′土壤中H2O-S、Adsorbed-S和HCl-Soluble-S含量相较BF分别增加43.9%、70.6%和29.6%,而HCl-Volatile-S含量降低11.6%.总无机硫(TIS)含量在SA和SA′土壤中较BF分别增加40.7%和37.8%,而储量分别增加26.8%和31.4%.互花米草海向入侵导致影响湿地土壤中不同形态无机硫赋存的关键因素均发生了明显改变.尤其是H2O-S含量,影响其变化的关键因素由BF的土壤颗粒组成及容重逐步转变为SA′和SA的土壤有机质.研究发现,互花米草海向入侵明显提高了湿地土壤TIS含量,而TIS含量的增加主要取决于H2O-S和Adsorbed-S含量的增加,说明互花米草海向入侵明显增加了湿地土壤中有效硫的供给能力,从而在一定程度上加速其海向入侵.

关键词：无机硫形态光滩互花米草湿地海向入侵闽江河口

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黄河尾闾河道及河口区水体与悬浮颗粒物重金属和砷沿程分布及生态风险

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生态学报 2019年第15期39卷 5494-5507页

作者：黎静孙志高田莉萍陈冰冰福建师范大学湿润亚热带生态地理过程教育部重点实验室福州350007 福建师范大学地理研究所福州350007 福建师范大学福建省亚热带资源与环境重点实验室福州350007

基于2016年汛前和汛后获取的黄河尾闾河道与河口区(低盐区)表层和底层水体和悬浮颗粒物样品,研究了水体和悬浮颗粒物中重金属(Cr、Ni、Cu、Zn、Pb、Cd)和As含量的沿程分布特征,并评估了其生态风险。结果表明,汛前尾闾河道表层水体中仅C... 详细信息

基于2016年汛前和汛后获取的黄河尾闾河道与河口区(低盐区)表层和底层水体和悬浮颗粒物样品,研究了水体和悬浮颗粒物中重金属(Cr、Ni、Cu、Zn、Pb、Cd)和As含量的沿程分布特征,并评估了其生态风险。结果表明,汛前尾闾河道表层水体中仅Cd的平均含量高于河口区,而底层水体中As、Cr、Cu、Ni和Pb的平均含量均高于河口区;汛后尾闾河道表层水体中仅Ni的平均含量低于河口区,而底层水体中6种重金属和As的平均含量均高于河口区。汛前尾闾河道表层悬浮颗粒物中As、Cd、Cu、Ni、Pb和Zn的平均含量均低于河口区,而底层悬浮颗粒物中6种重金属和As的平均含量均低于河口区;汛后尾闾河道表层悬浮颗粒物中6种重金属和As的平均含量均高于河口区,而底层悬浮颗粒物中As、Cd、Cr、Cu和Pb的平均含量均高于河口区。汛前和汛后尾闾河道及河口区表层和底层水体中重金属和As污染较轻,其值大多分别低于地表水环境质量Ⅰ类标准和海水水质Ⅰ类标准限值。相对于汛前,汛后尾闾河道及河口区表层或底层悬浮颗粒物中As和6种重金属的毒性单位之和(ΣTUs)和平均PEL商数值均降低,说明汛期调水调沙工程的实施可降低汛后悬浮颗粒物中上述元素综合作用所产生潜在生态毒性风险。

关键词：重金属砷生态风险尾闾河道河口区

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黄河口生态恢复工程对湿地土壤不同形态无机硫动态变化的影响

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水土保持学报 2020年第6期34卷 150-158,165页

作者：武慧慧孙志高孙文广李新华福建师范大学湿润亚热带生态地理过程教育部重点实验室福州350007 福建师范大学地理研究所福州350007 福建师范大学福建省亚热带资源与环境重点实验室福州350007 路易斯安那州立大学植物、环境与土壤科学系巴吞鲁日700803 山东省农业科学院可持续发展研究所济南250000

选择黄河口生态恢复前后的未恢复区(R 0)、2007年恢复区(R 2007)和2002年恢复区(R 2002)的芦苇湿地为研究对象,探讨了生态恢复工程对生长季湿地土壤无机硫形态变化的影响。结果表明,生态恢复工程不同程度地改变了湿地土壤中各形态无机... 详细信息

选择黄河口生态恢复前后的未恢复区(R 0)、2007年恢复区(R 2007)和2002年恢复区(R 2002)的芦苇湿地为研究对象,探讨了生态恢复工程对生长季湿地土壤无机硫形态变化的影响。结果表明,生态恢复工程不同程度地改变了湿地土壤中各形态无机硫含量。相对于R 0,R 2002和R 2007土壤中的水溶性硫(H 2 O-S)含量分别降低46.7%和44.7%,吸附性硫(Adsorbed-S)和盐酸可溶性硫(HCl-Soluble-S)含量分别增加0.4%,116.0%和50.1%,29.1%,而盐酸挥发性硫(HCl-Volatile-S)含量在R 2002下降8.0%,在R 2007增加19.7%。不同恢复阶段湿地土壤中各形态无机硫含量在生长季呈不同的变化特征,这一方面与不同湿地植物生长节律以及地上与地下之间的硫养分供给关系密切相关;另一方面则与不同生态补水方式导致的环境因子,尤其是pH、EC和氮养分的变化有关。随着恢复年限的增加,湿地土壤的总无机硫(TIS)含量以及其占全硫(TS)含量的比例均呈降低趋势。湿地土壤的TIS储量整体随恢复年限的增加而降低,而这种降低主要取决于H 2 O-S、Adsorbed-S和HCl-Soluble-S的贡献,且以H 2 O-S占优(78%~80%)。研究发现,随着黄河口湿地的逐渐恢复以及每年冬季芦苇收割活动的进行,恢复湿地土壤中的无机硫养分逐渐趋于缺乏状态,长期来看将不利于维持湿地的稳定与健康。

关键词：无机硫形态总无机硫生态恢复芦苇湿地黄河口

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闽江口芦苇与短叶茳芏湿地土壤无机硫形态分布特征及其影响因素

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生态学报 2019年第13期39卷 4921-4932页

作者：王华孙志高李家兵何涛高会王杰福建师范大学地理研究所福州350007 福建师范大学湿润亚热带生态地理过程教育部重点实验室福州350007 福建师范大学福建省亚热带资源与环境重点实验室福州350007 福建师范大学环境科学与工程学院福州350007

选择闽江口鳝鱼滩的芦苇湿地、短叶茳芏湿地以及二者交错带湿地为对象,研究了不同类型湿地土壤无机硫赋存形态的分布特征及其主要影响因素。结果表明,芦苇与短叶茳芏在空间扩展过程中形成的交错带湿地土壤的水溶性硫(H2O-S)、吸附性硫(A... 详细信息

选择闽江口鳝鱼滩的芦苇湿地、短叶茳芏湿地以及二者交错带湿地为对象,研究了不同类型湿地土壤无机硫赋存形态的分布特征及其主要影响因素。结果表明,芦苇与短叶茳芏在空间扩展过程中形成的交错带湿地土壤的水溶性硫(H2O-S)、吸附性硫(Adsorbed-S)和盐酸可溶性硫(HCl-Soluble-S)含量在0-40 cm土层上整体要高于芦苇湿地和短叶茳芏湿地,而盐酸挥发性硫(HCl-Volatile-S)含量则与之相反。在垂直方向上,不同类型湿地土壤的H2O-S、Adsorbed-S和HCl-Soluble-S含量整体均自表层向下呈先降低而后增加的变化,而盐酸挥发性硫(HCl-Volatile-S)含量则与之相反。3种类型湿地土壤中不同形态无机硫平均含量整体均表现为HCl-Soluble-S>H2O-S>Adsorbed-S>HCl-Volatile-S,且其总无机硫(TIS)平均含量分别占全硫(TS)含量的22.29%-39.99%(芦苇湿地)、32.39%-33.33%(交错带湿地)和30.20%-30.86%(短叶茳芏湿地)。与芦苇湿地和短叶茳芏湿地相比,交错带湿地土壤的H2O-S、Adsorbed-S、HCl-Soluble-S和TIS平均含量整体均呈增加趋势,增幅分别为36.94%和54.31%、34.84%和13.03%、73.25%和67.59%以及45.72%和45.28%;与之不同,HCl-Volatile-S平均含量则呈降低趋势,降幅分别为2.78%和22.24%。不同类型湿地土壤中H2O-S、Adsorbed-S和TIS含量的变化主要受有机质含量和细颗粒组成的控制,而HCl-Soluble-S和HCl-Volatile-S含量主要受土壤氧化还原环境和金属元素分布的影响。研究发现,芦苇与短叶茳芏的空间扩展明显增加了交错带湿地土壤的H2O-S、Adsorbed-S、HCl-Soluble-S和TIS含量,但降低了HCl-Volatile-S含量,说明二者的空间扩展在整体提高交错带湿地土壤有效硫供给能力的同时,亦降低了挥发性硫化物可能对二者生长产生的不利影响,这对于保持二者在交错带湿地中的竞争力具有重要生态意义。

关键词：无机硫形态空间扩展芦苇湿地短叶茳芏湿地闽江口

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基于分解袋法的闽江河口芦苇和短叶茳芏枯落物的残留率和分解速率

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湿地科学 2019年第1期17卷 94-99页

作者：李晓孙志高何涛高会王华王杰福建师范大学地理研究所福建福州350007 福建师范大学湿润亚热带生态地理过程教育部重点实验室福建福州350007 福建师范大学福建省亚热带资源与环境重点实验室福建福州350007

以闽江河口鳝鱼滩的芦苇(Phragmites australis)群落、短叶茳芏(Cyperus malaccensis)群落和芦苇+短叶茳芏群落植物枯落物为研究对象,采用分解袋法,2016年2月19日～2017年2月28日期间,研究了不同群落中两种植物枯落物的残留率和分解速... 详细信息

以闽江河口鳝鱼滩的芦苇(Phragmites australis)群落、短叶茳芏(Cyperus malaccensis)群落和芦苇+短叶茳芏群落植物枯落物为研究对象,采用分解袋法,2016年2月19日～2017年2月28日期间,研究了不同群落中两种植物枯落物的残留率和分解速率。结果表明,芦苇群落和芦苇+短叶茳芏群落中的芦苇枯落物的残留率分别为35.87%和28.67%,短叶茳芏群落和芦苇+短叶茳芏群落中的短叶茳芏枯落物的残留率分别为7.00%和9.57%;短叶茳芏群落和芦苇+短叶茳芏群落中的短叶茳芏枯落物的分解速率分别为0.007 292 g/d和0.006 150g/d;芦苇+短叶茳芏群落和芦苇群落中的芦苇枯落物的分解速率分别为0.003 243 g/d和0.002 607 g/d。芦苇+短叶茳芏群落中的芦苇枯落物分解的更快;芦苇+短叶茳芏群落中的短叶茳芏枯落物分解的较慢。

关键词：枯落物分解分解袋法潮滩沼泽闽江口

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外源氮持续输入对相应氮梯度下碱蓬残体分解及硫养分释放的影响

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生态学报 2019年第8期39卷 2872-2882页

作者：陈冰冰孙志高孙文广胡星云福建师范大学湿润亚热带生态地理过程教育部重点实验室福州350007 福建师范大学地理研究所福州350007 福建师范大学福建省亚热带资源与环境重点实验室福州350007 路易斯安那州立大学植物环境与土壤科学系巴吞鲁日700803

以黄河口北部滨岸高潮滩的碱蓬残体为研究对象,将第一年度野外原位氮输入试验(N0:无额外氮处理;N1:低氮处理;N2:中氮处理;N3:高氮处理)获得的不同基质质量残体(NL0,NL1,NL2和NL3),原位投放至来源样区,并通过第二年度的持续输氮,探讨外... 详细信息

以黄河口北部滨岸高潮滩的碱蓬残体为研究对象,将第一年度野外原位氮输入试验(N0:无额外氮处理;N1:低氮处理;N2:中氮处理;N3:高氮处理)获得的不同基质质量残体(NL0,NL1,NL2和NL3),原位投放至来源样区,并通过第二年度的持续输氮,探讨外源氮持续输入条件下残体基质质量改变对其分解速率和硫养分释放的影响。结果表明,随着氮输入量的增加,不同基质质量残体的分解速率整体表现为NL1>NL3>NL2>NL0,说明外源氮持续输入条件下基质质量改变促进了残体的分解,且该促进作用在低氮处理下表现的最为明显,原因主要与其在残体分解过程中C/N比的改变程度最为明显有关。不同基质质量残体中的TS含量均呈不同程度波动变化特征,且其与相应的C/S比均呈相反规律变化,说明C/S比是调控不同氮持续输入条件下残体分解过程中硫含量变化的主控因素。不同基质质量残体的硫养分在分解期间均发生不同程度的净释放,且释放强度整体表现为NL3>NL1>NL2>NL0,说明外源氮持续输入条件下残体基质质量改变促进了其硫养分释放,且该促进作用在高氮处理下表现的最为明显。研究发现,未来黄河口氮养分负荷增加的情况下,碱蓬残体的基质质量(C/N和C/S)将发生改变,而持续增强的氮负荷又会促进不同基质质量残体的硫养分归还,从而加速硫的生物循环速率。

关键词：残体分解氮输入硫潮滩湿地黄河口

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外源氮输入对生长季黄河口碱蓬-土壤系统磷分布规律的影响

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环境科学研究 2019年第6期32卷 1052-1062页

作者：俞琳莺孙志高孙文广胡星云陈冰冰福建师范大学/湿润亚热带生态地理过程教育部重点实验室福建福州350007 福建师范大学地理研究所福建福州350007 福建师范大学/福建省亚热带资源与环境重点实验室福建福州350007 路易斯安那州立大学植物/环境与土壤科学系美国巴图鲁日70803

为研究氮负荷不断增强情况下黄河口湿地磷的生物循环状况,选择黄河入海口北部滨岸高潮滩的碱蓬湿地为研究对象,基于野外原位氮(N)输入模拟试验,研究不同氮输入梯度[N0(对照处理),6.0 g/(m^2·a);N1(低氮处理),9.0 g/(m^2·a);N2... 详细信息

为研究氮负荷不断增强情况下黄河口湿地磷的生物循环状况,选择黄河入海口北部滨岸高潮滩的碱蓬湿地为研究对象,基于野外原位氮(N)输入模拟试验,研究不同氮输入梯度[N0(对照处理),6.0 g/(m^2·a);N1(低氮处理),9.0 g/(m^2·a);N2(中氮处理),12.0 g/(m^2·a);N3(高氮处理),18.0 g/(m^2·a)]下生长季碱蓬湿地植物-土壤系统中w(TP)分布特征的差异.结果表明:外源氮输入对湿地表层(0~10 cm)土壤中w(TP)变化的影响较为明显,N2和N3处理下w(TP)整体高于N0和N1处理.不同氮处理下植物各器官的w(TP)生长初期表现为根>叶>茎,生长旺期和末期表现为叶>根>茎,说明叶是磷的主要累积器官.外源氮输入改变了碱蓬湿地的养分限制状况,随着氮输入量的增加,土壤和植物-土壤系统磷储量、氮供给的增幅远低于植物亚系统,说明氮、磷之间的养分供给存在不同步性.研究显示,在未来黄河口氮养分负荷不断增加的情况下,碱蓬湿地植物-土壤系统极有可能通过加速磷的生物循环来缓解日益加剧的磷养分限制状况,进而使得氮、磷养分之间可能形成正反馈机制,而这将有利于维持湿地系统的稳定与健康.

关键词：氮输入磷累积与分配植物-土壤系统碱蓬湿地黄河口

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