鄱阳湖湿地灰化苔草生长季氮磷含量与储量的变化
鄱阳湖不同湿地植物群落光合碳储量及分配
鄱阳湖不同湿地植物群落光合碳储量及分配纪昌品;张晓平【期刊名称】《水土保持研究》【年(卷),期】2022(29)3【摘要】稳定性碳同位素自然丰度(^(13)C)表征生态系统碳循环关键过程,为了追踪陆地生态系统碳的动态及其分配,通过采用^(13)C脉冲标记对不同植物光合碳分配及其向地下输入特征进行研究,探讨鄱阳湖不同湿地植物群落(藜蒿群落、水蓼群落、苔草群落和芦苇群落)连续4年(2015—2018年)光合碳储量及分配及其相关影响因素。
结果表明:(1)2015—2018年土壤有机碳含量和有机碳储量平均值均呈一致的变化规律,其中以表层土壤最高,随土层深度的增加逐渐降低,20—40 cm以下土壤有机碳含量变化范围相对较小;60—80 cm土壤有机碳含量最低;土壤^(13)C含量随土层深度的增加呈逐渐增加趋势,其中不同土层大致表现为藜蒿群落>水蓼群落>苔草群落>芦苇群落。
(2)2015—2018年不同湿地植物群落土壤养分含量、地上和地下生物量平均值呈一致的变化趋势,均表现为藜蒿群落<水蓼群落<苔草群落<芦苇群落,不同植物群落差异均显著(p<0.05);而全磷含量呈相反的变化趋势,不同植物群落差异均显著(p>0.05)。
(3)脉冲标记当天不同植物^(13)C值均表现为叶>茎>根>土壤,具体表现为藜蒿群落>水蓼群落>苔草群落>芦苇群落,这表明不同植物根部对光合固定新碳的富集程度较大。
标记当天,不同植物地上^(13)C固定百分比例较高,说明标记的效率较高且分配差异较大;脉冲标记21 d后,^(13)C值下降,固定的光合碳转移到土壤中的含量显著增加。
(4)标记后植物-土壤系统各组分固定^(13)C量占净光合^(13)C总量分配比例呈现茎>叶>根>土壤的趋势,光合碳在不同植物各部分以及土体中都有所增加,主要集中在地上部分。
鄱阳湖南矶山湿地土壤养分的空间分布特征
鄱阳湖南矶山湿地土壤养分的空间分布特征
彭桂群;刘星剑;敖子强
【期刊名称】《中国资源综合利用》
【年(卷),期】2017(035)007
【摘要】本文通过研究鄱阳湖南矶山湿地土壤在不同植被类型和不同土壤深度下总有机质、总氮、总磷、总钾的含量变化,分析了鄱阳湖南矶山湿地土壤养分的空间分布特征.结果表明荻,湿地土壤总有机碳和总氮含量极显著正相关,总有机碳和总磷含量、总氮与总磷含量之间则无相关性.这表明南矶山湿地土壤氮主要以有机质的结合形态存在,笔者推测土壤中磷以无机磷结合形态存在,则鄱阳湖轻度的富营养化现象可能由湿地土壤中无机磷淋溶所致.
【总页数】5页(P131-134,138)
【作者】彭桂群;刘星剑;敖子强
【作者单位】江西省科学院,南昌 330029;江西省林业调查规划研究院,南昌330046;江西省科学院,南昌 330029
【正文语种】中文
【中图分类】S158
【相关文献】
1.鄱阳湖南矶山湿地土壤重金属含量及其形态分布规律 [J], 彭桂群;敖子强
2.鄱阳湖南矶山湿地不同植被类型对土壤碳组分、羧化酶及cbbl基因的影响 [J], 曹煦彬;林娣;蔡璐;江玉梅;朱笃
3.鄱阳湖南矶山典型湿地重金属铜含量及污染评价 [J], 马丹丹
4.鄱阳湖南矶山湿地土壤养分的时空分布规律研究 [J], 胡维;葛刚;熊勇;吴兰
5.鄱阳湖南矶山湿地沉积物-植物体系中汞分布特征解析 [J], 张小龙;黄庭;张湘文;吴代赦;王香莲;王静岚;赖碧海;邓毓峡
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鄱阳湖洲滩湿地土壤-水-植物系统中磷的静态迁移研究
鄱阳湖洲滩湿地土壤-水-植物系统中磷的静态迁移研究徐进;徐力刚;丁克强;龚然【期刊名称】《土壤学报》【年(卷),期】2015(52)1【摘要】通过采集鄱阳湖典型洲滩湿地土壤和植物来开展磷的静态迁移模拟实验,研究了鄱阳湖洲滩湿地土壤-水-植物系统对磷的吸收、释放及转移规律,并对静态实验前后,不同形态磷素在系统中的迁移量进行了监测.在此基础上,利用Freundlich 模型和Langmuir模型对鄱阳湖洲滩湿地土壤基质对磷的吸附解吸特性进行了一元线性回归分析.结果表明:磷素不断从土壤和水体中释放出来,被植物大量的吸收.在培育之前,植物体内磷含量为1.0mg g-1,水样磷浓度为2.3 mg L-1;而试验后植物体内磷含量为2.1 mg g-1,水样磷浓度为0.062 mg L-1.随着植物根系的生长,对磷素需求不断变大.直至试验进行到28d时,植物体内的磷素含量趋于恒定.同时,由土壤磷分级试验可看出,试验前后A1-P含量变化较小,Ca-P含量略有增加,Fe-P含量增幅较大.相对于Freundlich模型而言,采用Langmuir模型对湿地土壤基质对磷的吸附过程进行模拟相关性更好.该研究成果旨在为防治湖泊水体污染、开展湿地污染物的环境效应研究提供科学的理论依据.【总页数】7页(P138-144)【作者】徐进;徐力刚;丁克强;龚然【作者单位】南京工程学院环境工程学院,南京211167;中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室,南京210008;中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室,南京210008;南京工程学院环境工程学院,南京211167;南京工程学院环境工程学院,南京211167【正文语种】中文【中图分类】X524【相关文献】1.湖滨湿地土壤-水-植物系统中磷的迁移机制研究 [J], 徐进;徐力刚;赵洪波2.水—土—植物系统中氟迁移转化规律的研究进展 [J], 易春瑶;汪丙国;靳孟贵3.鄱阳湖洲滩植物对沉积物磷赋存转化的影响研究 [J], 刘娜;吴小虎4.水—土壤—植物系统中盐分的迁移和植物耐盐性研究进展 [J], 李加宏;俞仁培5.4种水生植物除磷效果及系统磷迁移规律研究 [J], 陈志超;张志勇;刘海琴;闻学政;秦红杰;严少华;张迎颖因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
《2024年典型草原植物氮素分配和氮磷含量季节动态及其对放牧的响应》范文
《典型草原植物氮素分配和氮磷含量季节动态及其对放牧的响应》篇一一、引言草原生态系统是全球生物地球化学循环的关键环节，尤其是氮（N）和磷（P）等营养元素的循环过程。
对于典型草原而言，植物作为生态系统的核心组成部分，其氮素分配和氮磷含量的季节动态变化对于维持生态系统的稳定和功能具有重要作用。
此外，放牧作为人类活动的重要方式之一，对草原生态系统的影响不容忽视。
因此，研究典型草原植物氮素分配和氮磷含量季节动态及其对放牧的响应，有助于深入理解草原生态系统的营养循环和生态系统对人类活动的响应机制。
二、研究区域与方法本研究选取了我国某一典型草原为研究对象，通过野外调查和实验室分析相结合的方法，对植物氮素分配、氮磷含量季节动态及其对放牧的响应进行了研究。
具体方法包括：在春、夏、秋、冬四个季节采集不同放牧强度下的植物样品，测定其氮素含量和磷素含量。
三、结果与分析1. 氮素分配的季节动态本研究发现，在生长季内，典型草原植物的氮素分配随着季节变化呈现出明显的动态变化。
春季和夏季，植物体内的氮素主要分配在生长旺盛的部位，如叶片和嫩枝；而到了秋季，随着植物的生长逐渐减缓，氮素逐渐向根茎等部位转移。
这种分配模式有利于植物在生长季内最大化地利用营养元素，同时也有助于植物在冬季来临前储存足够的能量。
2. 氮磷含量的季节动态典型草原植物的氮磷含量也呈现出明显的季节动态。
春季和夏季，由于植物生长旺盛，对氮磷等营养元素的需求量大，因此植物体内的氮磷含量较高；而到了秋季和冬季，由于植物生长减缓或停止，对营养元素的需求减少，植物体内的氮磷含量逐渐降低。
此外，放牧活动也会影响植物体内的氮磷含量，导致其波动性增大。
3. 对放牧的响应放牧活动对典型草原植物的氮素分配和氮磷含量具有显著影响。
在放牧强度较大的区域，植物体内的氮素分配更加均匀，但总体上叶片和嫩枝的氮素含量较低；而根茎等部位的氮素含量相对较高。
这可能是由于放牧活动导致植物叶片等部位受到损伤，使得植物体内的氮素更多地流向根茎等部位进行修复和储存。
湖泊总磷浓度变化规律及治理技术
湖泊总磷浓度变化规律及治理技术一、湖泊总磷浓度变化规律湖泊总磷浓度是指湖泊水中总磷的含量，它对湖泊水质的影响非常重要。
总磷是一种重要的营养盐，是植物生长和湖泊富营养化的重要指标之一。
湖泊总磷浓度的变化受到多种因素的影响，包括自然因素和人为因素。
了解湖泊总磷浓度的变化规律对于湖泊治理和保护具有重要意义。
1. 自然因素对湖泊总磷浓度的影响自然因素是指自然界中存在的各种因素，如气候、地质、水体流向等。
这些因素会影响湖泊水体中总磷的生成和迁移过程。
气候变化会影响湖泊水温和水下生物的生长，进而影响湖泊总磷浓度的变化。
地质条件也会影响湖泊周围土壤中总磷的含量，从而影响湖泊水体中总磷的浓度变化。
2. 人为因素对湖泊总磷浓度的影响人为因素是指人类活动对湖泊水体中总磷浓度的影响。
工业废水、农业面源污染、城市生活污水等都会导致湖泊水体中总磷浓度的增加。
流域内的土地利用和规划、人类活动的集中度等也会对湖泊总磷浓度产生影响。
人类活动对湖泊水体中总磷浓度的影响不可忽视。
3. 湖泊总磷浓度变化规律通过对湖泊总磷浓度的变化规律进行研究可以发现，湖泊总磷浓度受到季节变化的影响较大。
一般来说，春夏季节湖泊总磷浓度较高，而秋冬季节总磷浓度较低。
这与气温、生物活动、水体混合等因素密切相关。
湖泊总磷浓度还受到湖泊自身水动力、沉积作用的影响。
湖泊总磷浓度的变化规律是一个复杂的系统工程，需要多方位的研究和分析。
二、湖泊总磷浓度治理技术由于湖泊总磷浓度的增加会导致湖泊富营养化，进而影响水质，因此湖泊总磷浓度的治理技术成为研究的热点之一。
目前，针对湖泊总磷浓度治理的技术主要包括以下几个方面：1. 湖泊水质改善项目湖泊水质改善项目是通过控制入湖总磷的输入途径，减少外源性污染物的输入，从而降低湖泊总磷浓度。
这种技术在一定程度上能够改善湖泊水质，但需要持续不断的管理和维护。
2. 内源性富营养化治理内源性富营养化治理是通过改变湖泊内部环境，减少湖底沉积物中总磷的释放和再循环，从而达到降低湖泊总磷浓度的目的。
湖泊富营养化与氮磷循环的相关性研究
湖泊富营养化与氮磷循环的相关性研究湖泊富营养化是指湖泊中营养物质过剩的现象，特别是氮磷元素。
这一现象会导致水体中生物生长的过度，进而破坏湖泊生物多样性和水生态系统的平衡。
为了深入了解湖泊富营养化的原因以及氮磷元素在其循环中的作用，科学家们进行了一系列研究。
湖泊富营养化主要是由人类活动引起的，如农业、工业和城市污水排放。
氮磷元素是植物和微生物生长所需的基本元素，它们在肥料和污水中含量较高。
当这些污染物进入湖泊时，它们会加速湖泊中藻类和植物的生长，形成藻华。
藻华会消耗水体中的氧气，导致水中生物无法存活，最终引发湖泊富营养化。
氮磷循环是湖泊富营养化中一个重要的过程。
氮循环包括氮化、硝化和脱氮过程。
氮化指的是将氨氮转化为氨基酸，而硝化则是将氨氮转化为硝酸盐。
这两个过程可以提供藻类和植物所需的氮源。
然而，氮化和硝化过程也会产生过量的氮，进而造成水体中氮的积累。
脱氮过程则是将水体中的氮还原为气体形式，从而减少氮的含量。
与氮循环不同，磷循环主要涉及到磷的吸附和释放过程。
磷是湖泊中限制生物生长的关键营养物质之一。
它主要通过沉积物进入湖泊，并与悬浮颗粒结合形成不溶性的磷酸盐。
然而，湖泊底部的缺氧环境能够导致这些不溶性磷酸盐释放，进而使水体中的磷含量增加。
此外，沉水植物和藻类的落叶也会导致磷释放，从而加剧湖泊富营养化。
在湖泊富营养化研究中，科学家们发现了一些控制因子，可以在一定程度上预测湖泊富营养化的发展趋势。
其中一个重要的控制因子是氮磷比。
研究表明，当水体中的氮磷比小于16∶1时，湖泊更容易出现富营养化现象。
这是因为氮磷比低于这个阈值时，氮成为限制生物生长的营养物质，从而刺激过度的藻类生长。
此外，湖泊富营养化还会对水质产生一系列影响。
高浓度的藻类和悬浮颗粒会降低水质的透明度，影响浮游植物和浮游动物的生存。
湖泊水体中的富营养化还会导致水生生物的死亡，进而干扰水生态系统的平衡。
因此，控制湖泊富营养化对恢复湖泊生态系统至关重要。
鄱阳湖沉积物间隙水中磷的含量及其分布特征
鄱阳湖沉积物间隙水中磷的含量及其分布特征向速林; 周文斌; 聂发辉【期刊名称】《《湖泊科学》》【年(卷),期】2011(023)006【总页数】5页(P868-872)【关键词】鄱阳湖; 沉积物; 间隙水; 磷; 分布特征【作者】向速林; 周文斌; 聂发辉【作者单位】南昌大学教育部鄱阳湖湖泊生态与生物资源利用重点实验室南昌330047; 华东交通大学环境工程系南昌330013【正文语种】中文湖泊沉积物是氮、磷等营养物质的重要储存库，同时也是湖泊水体中营养盐的重要内源.在沉积物氮、磷等营养盐的内源释放过程中，沉积物间隙水扮演着重要角色，是沉积物与水界面营养盐交换的重要介质［1-4］.沉积物间隙水中氮、磷含量对上覆水中营养盐供给非常重要，当间隙水中氮、磷含量超过上覆水中氮、磷含量时，溶解的氮、磷就可以释放到上覆水体［5-6］，从而成为影响湖泊水质的重要因素.沉积物间隙水中氮、磷提供了沉积物中生物生长所必须的营养物质，且间隙水中氮、磷剖面分布是沉积物中有机物质降解过程的一个敏感指示［7-8］，其氮、磷含量水平也可直接反映出沉积物环境的优劣，并在一定程度上影响到底栖生物的生存、发育和组成［9-10］.因此，研究湖泊沉积物间隙水中磷含量及分布有助于了解营养盐在沉积物与水界面的交换过程，是掌握营养盐生物地球化学循环的重要手段之一［1，10-11］，并有利于把握磷在沉积物中所发生的各种过程.鄱阳湖(28°24'-29°46'N，115°49'-116°46'E)位于江西省北部，长江中下游南岸，是中国第一大淡水湖，是一个过水性、吞吐型、季节性浅水湖泊.随着鄱阳湖区域经济的迅速发展，农药和化肥大量施用，城镇排污量和人口的增加使大量营养物质不断流入湖泊，鄱阳湖富营养化程度日渐增加，严重制约了区域经济的可持续发展，而研究鄱阳湖沉积物间隙水中磷的含量及其分布特征对于认识鄱阳湖富营养化进程具有重要意义.国内外学者对湖泊沉积物间隙水中氮、磷分布特征进行了相关的研究［1，3，6，8，10，12］，对于本研究的开展具有重要的指示意义.但由于鄱阳湖是一个过水性、季节性浅水湖泊，湖泊丰枯水期水位相差极大，且湖流特征明显，具有独特的湖泊水环境特征，从而导致其沉积环境的独特性.此外，鄱阳湖接纳了来自上游五大河流的来水，各河口区由于上游河水的冲刷等作用导致了鄱阳湖各河口区的水环境特征的动态变化，这些独特的区域环境特征也决定了鄱阳湖与其它湖泊的差异性.因此，对于鄱阳湖这种过水性、季节性浅水湖泊沉积物间隙水中磷含量与分布特征研究具有重要意义，对其它过水性、季节性湖泊沉积物间隙水中营养盐分布特征的研究具有重要的借鉴意义.目前，有关鄱阳湖磷的研究主要集中在湖泊水体中磷含量及时空分布特征，而有关鄱阳湖沉积物间隙水中磷的含量及其分布特征的系统性研究则鲜见报道，而对其它湖泊沉积物间隙水中营养盐的研究成果中所发现的分布规律也各有不同，因此有必要对鄱阳湖沉积物间隙水中磷的分布特征进行系统研究和探索.本文根据鄱阳湖表层及柱状沉积物间隙水样品中磷的分析结果，探讨了沉积物间隙水中的总溶解性磷(DTP)与可溶性正磷酸盐(DIP)含量的空间和垂向分布特征，并分析了表层沉积物及其间隙水中磷含量的相关性.本研究的开展对于掌握鄱阳湖营养盐的内源污染机理具有重要意义，并可为鄱阳湖水体富营养化的控制与治理提供重要的参考依据.在枯水季节(2010年1月)，即河口或湖泊水面显著下降时，在鄱阳湖各入湖河口处或湖滩近岸点水位较浅处设置10个站点(图1)，利用柱状采样器(直径为50 mm)采集厚度约为28-30 cm的沉积物柱状样品，在现场按照2 cm间隔进行切割分装，并且在4 h之内以4000 r/min的转速离心30 min，吸出上清液，用孔径为0.45 μm的尼龙膜过滤后加入HgCl2固定，在4℃下保存备测.其中，用2 cm间隔分层后的沉积物分别进行离心获取离心液，用于研究间隙水营养盐垂直分布，采用表层0-2 cm的沉积物进行离心获取离心液，用于研究间隙水营养盐空间分布.沉积物间隙水中磷的物理状态一般可分为溶解态、悬浮态及胶体态.无论是悬浮态或溶解态，又可分为正磷酸盐磷、聚合磷酸盐磷和有机磷三种主要形态，其中溶解态正磷酸盐是能够被植物吸收的主要形式.因此，本研究中主要探讨沉积物间隙水中总溶解性磷(DTP)与可溶性正磷酸盐磷(DIP).鄱阳湖沉积物中形态磷含量及其间隙水中DTP测定采用过硫酸钾消解法;DIP测定采用钼-锑-抗分光光度法［13］. 沉积物间隙水中的营养盐含量水平是沉积物中有机物含量及其分解速率、界面的水动力因素以及底栖生物的数量等多种因素综合作用的结果［11］，一般认为，沉积物间隙水中氮、磷等营养盐含量主要来源于生物死亡后的一部分碎屑、壳体的分解和陆源物质的溶解，而且沉积物间隙水中氮、磷含量的高低，直接影响着沉积物与上覆水之间营养盐的交换［6］.鄱阳湖各站点表层沉积物(0-2 cm)间隙水中DTP的含量在0.101-0.163 mg/L之间变动，平均含量为 0.134 mg/L，DIP 的含量范围为 0.057-0.098 mg/L，平均含量为 0.082 mg/L.鄱阳湖各站点表层沉积物间隙水中DTP与DIP含量的空间分布差异不显著，其中赣江等河口站点(L1、L2、L3与L4)中DTP与DIP含量略低于主湖区及湖口站点(L5、L6、L7、L8、L9 与 L10)(图2)，其主要原因可能是河口地区站点湖流运动强烈，水力冲刷作用明显，加速了沉积物间隙水中的磷向上覆水的释放，减少了这些站点沉积物中磷的蓄积量，从而降低了沉积物间隙水中DTP与DIP含量;而L5、L6等站点则位于小岛屿附近，受风浪影响相对较小，水动力作用较弱，沉积物间隙水中磷的释放作用较弱，且这些站点也在一定程度上受到周围陆地污染物排放的影响，从而导致这些站点表层沉积物间隙水中DTP与DIP含量略高于河口地区;此外，L7站点位于人口相对密集区域以及排污口附近，上游含磷工业、农业和生活污水的直接排放导致了该监测点上覆水体中磷含量增加，从而使得该站点沉积物中磷的积累量相对较高;其它站点(L8、L9、L10)位于湖区的北部水道区，湖水较深，沉积物与水界面间的水动力等作用相对较弱，有利于磷等物质的沉积，从而使得这些站点沉积物间隙水中磷的含量相对更高.此外，鄱阳湖表层沉积物间隙水中DTP 与DIP含量的空间差异也可能与各监测点水生高等植物的分布以及沉积环境有关.沉积物中磷的释放与沉积物氧化还原条件密切相关，一般而言，沉积物氧化环境会促进沉积物对上覆水体中磷的吸附过程，而厌氧环境则加速了沉积物中磷的释放过程，因此影响了表层沉积物间隙水中磷的含量.站点L1、L2与L3的表层沉积物间隙水中DTP与DIP浓度最低，可能是由于这些站点附近区域大量生长的浮游植物消耗了上覆水体中的磷，引起了上覆水体与间隙水较大的浓度差，从而使得沉积物间隙水中磷的释放速率增加，并且这些站点沉积物与水界面的还原环境也加速了表层沉积物间隙水中磷向上覆水的转移，因而降低了这些站点表层沉积物间隙水中DTP与DIP浓度;站点L8、L9与L10的表层沉积物间隙水中DTP与DIP的高含量可能与这些站点沉积物所处的氧化环境及沉积物自身特性有关，通过对获取的沉积物样品的定性比较可知，相对其它站点，这些站点沉积物颗粒的粒径相对较细，有利于其对上覆水体中磷的吸附，从而也使得这些站点表层沉积物间隙水中磷含量相对其它站点较高.沉积物间隙水中营养盐的剖面分布趋势是沉积物中有机物质降解过程与生源要素生物地球化学循环过程的一个敏感指示，了解沉积物间隙水中营养盐的分布剖面有助于掌握沉积物中有机物矿化作用及测定沉积物与水界面营养盐交换通量［7-8］.鄱阳湖各个监测点柱状沉积物(0-28 cm)间隙水中DTP平均含量范围为 0.120-0.174 mg/L，DIP 平均含量范围为 0.067-0.111 mg/L.鄱阳湖各监测点柱状沉积物间隙水中DTP与DIP的含量随深度的变化趋势基本一致，在表层沉积物与水界面附近，其浓度较低，与上覆水中磷的浓度相差不大(图3).随着深度的增加，其含量开始逐步增加，但在达到一定深度后又开始随着深度的增加呈减小的趋势.沉积物间隙水中的DTP与DIP可以滞留在沉积物中，也可转移到上覆水体中而被浮游植物吸收利用，其浓度的垂向分布可能受到有机物的分解、铁氧化物浓度以及微生物活动等各种因素的影响.鄱阳湖柱状沉积物间隙水中磷的剖面变化特征与Williams等研究结果基本一致［14］，产生这种变化特征的主要原因是在沉积物与水界面以下的氧化带中，有一层没有完全结晶的对磷具有较强吸附能力的铁的氢氧化物，由于铁的氢氧化物的吸附作用，导致表层沉积物间隙水中磷的含量降低.而随着深度的增加，铁的氢氧化物的还原作用则逐步加强，降低了其对磷的吸附作用，从而引起磷的含量增加.而在到达一定深度后，深层沉积物中磷的浓度越来越低，从而导致可溶入间隙水中磷的浓度也逐渐降低，因此间隙水中磷浓度随沉积深度增加而降低［14-15］.此外，湖泊底层沉积物相对比较密实，受到上覆水动力扰动及其他扰动作用相对较小，存在活性的有机碎屑减少，有机质含量降低，沉积物中微生物活动亦减少，所以湖泊底层沉积物间隙水中磷含量也相应降低［12］.沉积物间隙水中营养盐的垂向分布差异表明了沉积物间隙水中磷具有向上覆水体释放的趋势.鄱阳湖各监测点表层沉积物中TP的含量与其间隙水中DTP含量具有较好的相关性，而各监测点表层沉积物中IP含量与其间隙水中DIP含量相关性不明显(图4)，说明沉积物中TP可能是间隙水中DTP的重要决定因素.【相关文献】［1］胡俊，刘永定，刘剑彤.滇池沉积物间隙水中氮、磷形态及相关性的研究.环境科学学报，2005，25(10):1391-1396.［2］王雨春，万国江，尹澄清.红枫湖、百花湖沉积物全氮、可交换态氮和固定铵的赋存特征.湖泊科学，2002，14(4):301-309.［3］Barbara S，Stefan P，Yoram A et al.Phosphorus mobility in interstitial waters of sediments in Lake Kinneret，Israel.Hydrobiologia，1990，207:167-177.［4］罗玉兰，徐颖，曹忠.秦淮河底泥及间隙水氮磷垂直分布及相关性分析.农业环境科学学报，2007，26(4):1245-1249.［5］Kalervo M，Liisa T.Pore water nutrient profiles and dynamics in soft bottoms of the northern Baltic Sea.Hydrobiologia，2003，492:43-53.［6］张水元，刘瑞秋，黎道丰.保安湖沉积物和间隙水中氮和磷的含量及其分布.水生生物学报，2000，24(5):434-438.［7］高磊，李道季，余立华等.长江口崇明东滩沉积物间隙水中营养盐剖面及其数学模拟.沉积学报，2006，24(5):722-731.［8］高磊，李道季，王延明等.长江口最大浑浊带沉积物间隙水中营养盐剖面研究.环境科学，2006，27(9):1744-1752.［9］Li QM，Zhang W，Wang XX et al.Phosphorus in interstitial water induced by redox potential in sediment of Dianchi Lake，China.Pedosphere，2007，17(6):739-746. ［10］范成新，杨龙元，张路.太湖底泥及其间隙水中氮磷垂直分布及相关性分析.湖泊科学，2000，12(4):359-366.［11］周伟华，吴云华，陈绍勇.南沙群岛海域沉积物间隙水营养盐(氮、磷、硅)的研究.热带海洋学报，2001，20(4):49-55.［12］李宝，范成新，丁士明等.滇池福保湾沉积物磷的形态及其与间隙水磷的关系.湖泊科学，2008，20(1):27-32.［13］金相灿，屠清瑛.湖泊富营养化调查规范(第二版).北京:中国环境科学出版社，1990. ［14］Williams LD，Jaquet JM，Thomas RL.Forms of phosphorus in the surficial sediments of lake.Journal of the Fisheries Research Board of Canada，1976，33:413-429. ［15］翁焕新，刘云峰，Armstrong D.滨海沉积物和间隙水中磷的研究.环境科学学报，1997，17(2):148-153.。
湿地生态系统的氮磷循环研究
湿地生态系统的氮磷循环研究概述湿地是一种特殊的生态系统，它是水、土壤和植被相互作用的产物。
在湿地生态系统中，磷和氮是生物生长必需的元素，它们通常通过氮循环和磷循环来进行循环。
磷循环和氮循环是生态系统中一个非常重要的环节，它对湿地生态系统的健康和功能发挥起着至关重要的作用。
因此，研究湿地生态系统中的氮磷循环，对于保护湿地生态系统的稳定性和可持续性有着重要的意义。
磷循环的研究湿地中的磷来源主要是来自强化处理排水和河流输入。
湿地生态系统中的磷主要通过植物吸收和沉积物沉积两个途径来循环利用。
研究表明，湿地植被对磷的吸收主要是通过根系和吸附两种方式进行，而湿地底泥是磷的主要沉积物质。
底泥中包含着一些磷酸盐结晶和有机物质，这些物质能够被水中的磷离子吸附，形成与底泥颗粒表面的弱化学键。
此外，底泥中的微生物也可以促进磷的沉淀和吸附过程。
磷的吸附和沉积作用能够促进湿地生态系统中磷的循环利用，但过多的磷的输入也会导致遗留磷和磷的富集，对湿地生态系统构成威胁。
氮循环的研究湿地生态系统中的氮同样是生物生长必需的元素，也是湿地生态系统重要的营养源之一。
氮的来源主要包括沉降、养分输入、土地利用变化以及生物发生作用等多种途径。
在湿地生态系统中，氮主要通过植物吸收和细菌转化两个途径来循环利用。
光合作用是植物将二氧化碳和水合成有机物的过程，而植物在进行光合作用的同时也会吸收氮素。
此外，氨氧化和硝化是湿地生态系统中氮转化的两个重要过程。
氨氧化是通过硝化细菌将氨氧化成为亚硝酸根离子和硝酸根离子，而硝化是通过硝化细菌将亚硝酸根离子和硝酸根离子转化为固体硝酸盐，将氮转化为可供细菌和植物利用的形式。
影响氮磷循环的因素除了湿地生态系统中的物理化学特性外，还有其他种种因素能够影响氮磷循环。
其中，人类活动是湿地生态系统氮磷循环的主要干扰因素之一。
强化处理排水、农业活动以及城市化进程都会导致氮磷输入增加。
过度输入氮磷会导致湿地生态系统中氮磷的富集，从而破坏湿地生态系统的平衡稳定，导致生态系统逐渐退化。
人工草地土壤碳氮磷含量变化及化学计量特征研究
第32卷 第3期V o l .32 No .3草 地 学 报A C T A A G R E S T I A S I N I C A2024年 3月M a r . 2024d o i :10.11733/j.i s s n .1007-0435.2024.03.019引用格式:阿的哈则,常 涛,秦瑞敏,等.人工草地土壤碳氮磷含量变化及化学计量特征研究[J ].草地学报,2024,32(3):827-837A D I -h a -z e ,C HA N G T a o ,Q I N R u i -m i n ,e t a l .C h a n g e s i nS o i l C a r b o n ,N i t r o g e n ,P h o s p h o r u sC o n t e n t a n dS t o i c h i o -m e t r i cC h a r a c t e r i s t i c s o fA r t i f i c i a lG r a s s l a n dS o i l s [J ].A c t aA gr e s t i aS i n i c a ,2024,32(3):827-837人工草地土壤碳氮磷含量变化及化学计量特征研究阿的哈则1,4,常 涛1,4,秦瑞敏1,4,魏晶晶1,2,苏洪烨1,4,胡 雪1,4,马 丽1,张中华1,史正晨1,4,李 珊1,袁 访1,李宏林1,3,周华坤1*(1.中国科学院西北高原生物研究所,青海省恢复生态学重点实验室,青海西宁810008;2.青海师范大学,青海西宁810016;3.青海大学,青海西宁810016;4.中国科学院大学,北京100049)收稿日期:2023-08-27;修回日期:2023-12-18基金项目:国家自然科学基金联合基金项目(U 21A 20186);青海省自然科学基金创新团队项目(2021-Z J -902);第二次青藏高原综合科学考察研究项目(2019Q Z K K 0302-02)资助作者简介:阿的哈则(1997-),男,彝族,四川冕宁人,硕士研究生,主要从事恢复生态学研究,E -m a i l :2548414897@q q.c o m ;*通信作者A u -t h o r f o r c o r r e s p o n d e n c e ,E -m a i l :h k z h o u @n w i pb .c a s .c n 摘要:人工草地建植是治理三江源地区草地退化最有效的方法之一㊂本研究以三江源地区不同牧草播种的土壤为研究对象,通过分析土壤中关键养分元素的含量及其比例关系,揭示了土壤养分的可获得性碳㊁氮㊁磷元素循环和平衡机制㊂研究结果显示,人工草地土壤有机碳㊁全氮和全磷含量明显高于退化草地;混播人工草地对土壤养分改善效果优于单播人工草地;进一步的相关性分析表明,土壤CʒN 比值受到碳素和氮素限制,土壤CʒP 比值受到碳素限制,土壤NʒP 比值受到碳素和氮素的限制㊂综上所述,碳和氮是该地区主要限制养分元素,因此可以适当添加碳氮养分来改善人工草地的土壤质量㊂研究结果对于三江源地区通过合理牧草混播方式改善土壤质量提供了重要参考依据㊂关键词:三江源;人工草地;碳氮磷;化学计量特征中图分类号:T B 99 文献标识码:A 文章编号:1007-0435(2024)03-0827-11C h a n g e s i nS o i l C a r b o n ,N i t r o g e n ,P h o s ph o r u sC o n t e n t a n d S t o i c h i o m e t r i cC h a r a c t e r i s t i c s o fA r t i f i c i a lG r a s s l a n dS o i l sA D I -h a -z e 1,4,C H A N G T a o 1,4,Q I N R u i -m i n 1,4,W E I J i n g -j i n g 1,2,S U H o n g -y e 1,4,HU X u e 1,4,MA L i 1,Z H A N GZ h o n g -h u a 1,S H I Z h e n g -c h e n 1,4,L I S h a n 1,Y U A NF a n g 1,L IH o n g-l i n 1,3,Z H O U H u a -k u n 1*(1.Q i n g h a i P r o v i n c i a lK e y L a b o r a t o r y o fC o l dR e g i o n sR e s t o r a t i o nE c o l o g y ,N o r t h w e s t I n s t i t u t e o f P l a t e a uB i o l o g y,C h i n e s e A c a d e m y o f S c i e n c e s ,X i n i n g ,Q i n g h a i P r o v i n c e 810008,C h i n a ;2.C o l l e g e o fG e o g r a p h y S c i e n c e ,Q i n g h a iN o r m a lU n i v e r s i t y ,X i n i n g ,Q i n g h a i P r o v i n c e 810016,C h i n a ;3.C o l l e g e o fE c o -E n v i r o n m e n t a l E n g i n e e r i n g ,Q i n g h a iU n i v e r s i t y ,X i n i n g ,Q i n gh a i P r o v i n c e 810016,C h i n a ;4.U n i v e r s i t y o fC h i n e s eA c a d e m y o f S c i e n c e s ,B e i j i n g 100049,C h i n a )A b s t r a c t :A r t i f i c i a l g r a s s l a n de s t a b l i s h m e n t i sa ne f f e c t i v e m e t h o df o rm a n a g i n gg r a s s l a n dd e gr a d a t i o ni n t h eS a n j i a n g y u a na r e a .T h i s s t u d y a n a l y z e d t h e a v a i l a b i l i t y of s o i l n u t r i e n t s a n d t h em e c h a n i s mo f c a r b o n ,n i t r og e n ,a n d ph o s p h o r u s c y c li n g a n d b a l a n c i n g b y e x a m i n i n g t h e c o n t e n t o f k e y nu t r i e n t e l e m e n t s a n d t h e i r p r o p o r t i o n a l r e l a t i o n s h i p s i ns o i l s s o w nw i t hd i f f e r e n t p a s t u r e g r a s s e s i n t h eS a n j i a n g yu a na r e a .T h e f i n d s s u g g e s t t h a t t h e c o n t e n t s o f s o i l o r g a n i c c a r b o n ,t o t a l n i t r o g e n ,a n d t o t a l p h o s p h o r u s i n t h e a r t i f i c i a l gr a s s -l a n dw e r e s i g n i f i c a n t l y h i g h e r t h a n t h o s e i n t h e d e g r a d e d g r a s s l a n d .A d d i t i o n a l l y ,t h e s o i l n u t r i e n t i m pr o v e -m e n t e f f e c t o fm i x e d -s e e d e da r t i f i c i a l g r a s s l a n dw a sb e t t e r t h a nt h a to f s i n gl e -s e e d e da r t i f i c i a l g r a s s l a n d .F u r t h e r c o r r e l a t i o n a n a l y s e s r e v e a l e d t h a t s o i l C ʒNw a s l i m i t e d b y c a r b o n a n d n i t r o ge n ,s o i l C ʒPw a s l i m -i t e db y c a r b o n ,a n d s o i lNʒPw a s l i m i t e db y c a r b o na n dn i t r o g e n .I n s u m m a r y ,t h em a i n l i m i t i n g nu t r i e n t e l e m e n t s i n t h e r e g i o n a r e c a r b o n a n dn i t r o g e n .T h e r e f o r e ,s u p p l e m e n t i n g t h e s e n u t r i e n t s a p p r o p r i a t e l y ca n草地学报第32卷i m p r o v e t h e s o i l q u a l i t y o f a r t i f i c i a l g r a s s l a n d.T h i s s t u d y s r e s u l t s p r o v i d ea nv a l u a b l e r e f e r e n c e f o r s o i l q u a l i t y i m p r o v e m e n t i n t h eS a n j i a n g y u a na r e a t h r o u g h r a t i o n a l p a s t u r em i x i n g.K e y w o r d s:S a n j i a n g y u a n;A r t i f i c i a l g r a s s l a n d;C a r b o n,n i t r o g e n a n d p h o s p h o r u s;S t o i c h i o m e t r y c h a r a c t e r i s t i c s生态化学计量学是一门以生物学㊁化学㊁物理学㊁生态学和化学计量学为基本原理,研究生物系统能量平衡和多种化学元素(主要是碳氮磷)平衡的新兴学科[1-2]㊂土壤碳氮磷化学计量特征的研究是近年来生态学领域的研究热点[3],碳氮磷作为土壤的主要营养成分,在很大程度上决定土壤肥力,进而影响植物生长发育[4]㊂土壤是生态系统许多生态过程的主要载体,是植物赖以生存的重要基质和环境条件,凋落物所形成的有机质及岩石风化释放的养分都聚集在土壤中,供给地上植被生长发育[5]㊂全球土壤有机碳储存量远高于生物碳库和大气碳库,土壤有机碳的微小波动可能会影响生态系统可持续性[6],土壤碳氮磷是陆地生态系统中限制植物生长和不同生态过程的重要元素,碳氮磷作为土壤养分重要营养元素,是生态系统中植物群落组成㊁演替和稳定的主要驱动因素[7]㊂另外,土壤碳氮磷化学计量比在生态化学计量学中具有重要地位,可以用来判断土壤有机质的分解速率㊁养分限制状况和碳氮磷饱和状态等[8],因此,研究土壤碳氮磷含量及其化学计量特征对于认识土壤养分循环平衡机制具有重要意义㊂高寒草甸是三江源区重要的草地生态系统,不仅提供肉㊁奶㊁皮㊁毛等直接经济价值的产品,同时还承担调节气候㊁涵养水源㊁防风固沙㊁生物多样性保育㊁初级生产力和碳固持等极其重要的生态服务功能[9-10]㊂然而,长期过度放牧㊁气候变化㊁虫鼠害和牧区政策偏差等因素导致高寒草甸大面积退化,甚至形成大面积次生裸地 黑土滩 [11-12],这些情况导致地上生物量下降,土壤微生物数量和水分含量降低,优质牧草消失,生物多样性减少,固碳能力减弱,从而改变了该区域土壤中关键养分元素的含量及比例关系[13]㊂三江源地区 黑土滩 已完全失去恢复能力,需要人工辅助来恢复[14]㊂因此,人工草地建植是治理三江源地区草地退化最有效的方法之一[15],已被广泛应用,并产生了 黑土滩人工草地 ,作为一种人工植被出现在三江源区㊂人工草地可以在短时间内提高植物群落的盖度㊁高度㊁生物量及物种多样性[16],还有利于土壤团聚体的形成,增加土壤团聚体的体积,使其具有较强的稳定性,从而改善 黑土滩 表层土壤结构,提高土壤含水量[17]㊂此外,人工草地建植还可以减少土壤中的碳流失,增加植被的碳储量,增加土壤固碳能力[18]㊂但是,在草种的选择和搭配方面也十分重要㊂有研究表明,豆禾种类和比例的搭配可以显著提高土壤养分的供给[19]㊂因此,对不同牧草混播人工草地土壤状况的研究是十分必要的㊂本研究选择耐寒和利用价值高且被广泛运用于三江源地区退化草地修复的本地禾草垂穗披碱草(E l y m u s n u t a n s)和草地早熟禾(P o a p r a t e n s i s),以及对禾本科植物生长发育起着促进作用的豆科植物呼伦贝尔苜蓿(M c d i c a g o f a l c a t a)为人工种植草种[20-21]㊂使用对比分析法,对不同牧草播种的人工草地土壤进行分析,探讨不同牧草播种的人工草地土壤碳氮磷含量及其生态化学计量特征变化规律,以期为三江源地区通过合理牧草混播的方式改善土壤养分和修复退化草地提供科学依据㊂1材料与方法1.1试验区概况试验区位于青海省果洛藏族自治州玛沁县,是三江源高寒草甸研究观测站军牧场试验点,其经纬度范围为34ʎ22'~34ʎ20'N,100ʎ30'~100ʎ29'E,海拔约为4100m㊂该区属于典型的大陆高寒季风气候区,日照时间长,太阳辐射强,无绝对的无霜期㊂年均气温极低,仅有0.7ħ,而年降雨量则为423m m~565m m,主要集中在植物生长期的5月至8月,即雨热同期㊂该区是典型的高寒草甸生态系统,土壤为高寒草甸土,主要由莎草科和禾本科等植物组成,如高山嵩草(K o b r e s i a p y g m a e a)㊁矮嵩草(K o b r e s i a h u m i l i s)㊁垂穗披碱草㊁草地早熟禾㊁细叶亚菊(A j a n i a t e n u i f o l i a(J a c q.)T z v e l)㊁甘肃马先蒿(P e d i c u l a r i sk a n s u e n s i s M a x i m)黄帚橐吾(L i g u l a r i a v i r g a u r e a(M a x i m.)M a t t f)㊁青海刺参(M o r i n a k o k o n o r i c a H a o)等㊂1.2试验设计在2016年1月至2018年12月期间,针对果洛军牧场一块地势相对平坦的重度退化高寒草甸,进行了随机区组试验设计㊂该试验选择了垂穗披碱草㊁草地早熟禾和呼伦贝尔苜蓿进行播种,共划分为828第3期阿的哈则等:人工草地土壤碳氮磷含量变化及化学计量特征研究8组处理(详见表1),每组处理包含3个重复,共计24个小区,每个小区面积为3mˑ3m ,且相邻小区间隔1m ㊂试验于2016年5月进行播种操作,播种前通过农具对试验地进行了翻耕处理,并将由青海省牧草良种繁殖场提供的牧草种子混匀后撒播㊂为避免放牧干扰,试验地进行了围栏保护,并协调当地牧民进行鼠害防治,尽可能避免鼠兔等啮齿类动物的干扰㊂为避免牧草之间的竞争,播种当年的苗期进行了杂草清除㊂杂草清除采用人工除草方式,将除试验草种以外的杂草剔除㊂对照组不进行任何处理㊂播种时,垂穗披碱草的播种量为3g ㊃m -2,草地早熟禾的播种量为0.75g ㊃m -2,呼伦贝尔苜蓿的播种量为1.5g㊃m -2,均按照青海省建植人工草地的标准进行[22]㊂表1 牧草混播处理及其播种量T a b l e 1 G r a s sm i x e d s o w i n g t r e a t m e n t a n d i t s s o w i n g am o u n t 标号L a b e l混播处理M i x e d t r e a t m e n t s拉丁名L a t i nn a m e播种量S e e d e d r a t e s /g㊃m -2E 垂穗披碱草E l y m u s n u t a n s 3.000P 草地早熟禾P o a p r a t e n s i s 2.250M呼伦贝尔苜蓿M c d i c a go f a l c a t a 4.500C K对照组--E P垂穗披碱草+草地早熟禾E l y m u s n u t a n s +P o a p r a t e n s i s 4.500+1.125E M 垂穗披碱草+呼伦贝尔苜蓿E l y m u s n u t a n s +M c d i c a g o f a l c a t a 4.500+2.250P M草地早熟禾+呼伦贝尔苜蓿P o a p r a t e n s i s +M c d i c a go f a l c a t a 1.125+2.250E P M 垂穗披碱草+草地早熟禾+呼伦贝尔苜蓿E l y m u s n u t a n s +P o a p r a t e n s i s +M c d i c a go f a l c a t a 1.000+0.750+1.500注:对照组的处理方式为维持原始土壤状态,未作任何处理N o t e :T h e t r e a t m e n t o f t h e c o n t r o l g r o u p w a s t om a i n t a i n t h e o r i g i n a l s o i l s t a t ew i t h o u t a n y tr e a t m e n t 1.3 样品采集在2018年9月,进行了样品采集工作㊂在每个小区对角线上选择了3个点作为土壤取样点,并使用内径为5厘米的土钻分别从0~10c m ,10~20c m 和20~30c m 的深度采集土壤样品㊂采集的根土混合样品放入塑封袋中,并带回实验室㊂在实验室中,使用孔径为0.28m m 的60目标准土壤筛对样品进行过筛,然后将过筛后的土样放置在阴凉通风的地方自然风干,以用于后续的土壤有机碳(S o i l o r ga n i c c a rb o n ,S O C )㊁全氮(T o t a l n i t r o g e n ,T N )和全磷(T o t a l p h o s p h o r o u s ,T P )含量的测定㊂具体测定方法如下:土壤有机碳(S O C )含量采用油浴加热重铬酸钾氧化容量法进行测定,土壤全氮(T N )和全磷(T P )含量则采用全自动间断化学分析仪进行测定㊂通过计算S O C 与T N 之间的比值(C ʒN )㊁S O C 与T P 之间的比值(CʒP )以及T N与T P 之间的比值(NʒP ),来表示土壤的化学计量特征㊂1.4 数据分析数据分析方面,首先使用E x c e l 2021对数据进行预处理,然后采用S P S S25.0进行单因素方差分析(O n e -W a y A N O V A )和P e a r s o n 相关性分析㊂对于差异显著的结果,采用D u n c a n 多重比较方法进行进一步分析,其中P <0.05表示差异显著㊂最后,使用O r i gi n2023进行绘图㊂2 结果与分析2.1 不同牧草混播人工草地土壤碳氮磷的差异由表2可知,不同处理方法对土壤中的有机碳(S O C )㊁全氮(T N )和全磷(T P)含量产生了显著影响㊂其中,E P ,E M ,P M ,E 和M 处理的土壤S O C 含量显著高于C K 处理,而P 处理的土壤S O C 含量则显著降低(P <0.05)㊂E P ,E M ,P M ,E 和M 处理的土壤T N 含量也显著高于C K 处理,而E P M 和P 处理的土壤T N 含量则显著降低(P <0.05)㊂E P ,E M ,P M ,E ,和M 处理土壤T N 含量显著高于C K ,而E P M 处理土壤T N 含量则显著低于C K (P <0.05)㊂928草 地 学 报第32卷表2 不同牧草混播人工草地土壤有机碳㊁全氮㊁全磷含量T a b l e 2 T h e c o n t e n t s o f s o i l o r g a n i c c a r b o n ,t o t a l n i t r o g e n a n d t o t a l p h o s p h o r u s i na r t i f i c i a l gr a s s l a n dm i x e dw i t h d i f f e r e n t f o r a ge s 标号L a b e l 有机碳S O C/g ㊃k g-1全氮T N/g ㊃k g-1全磷T P/g ㊃k g-1E P M 27.31ʃ0.32c d2.71ʃ0.06d0.60ʃ0.01bE P 30.25ʃ0.35a3.15ʃ0.05a b0.61ʃ0.01a bE M 29.72ʃ0.97a3.22ʃ0.11a0.62ʃ0.01abP M 29.17ʃ0.16a b2.21ʃ0.02a0.60ʃ0.01bM 29.01ʃ0.03a b3.01ʃ0.08b c0.59ʃ0.01bE 28.34ʃ0.19bc3.08ʃ0.01a b0.64ʃ0.02aP 26.83ʃ0.11d2.69ʃ0.01d0.60ʃ0.01bC K27.30ʃ0.07cd 2.88ʃ0.01c0.60ʃ0.01b注:E P M ,垂穗披碱草+草地早熟禾+呼伦贝尔苜蓿;P M ,草地早熟禾+呼伦贝尔苜蓿;E M ,垂穗披碱草+呼伦贝尔苜蓿;E P ,垂穗披碱草+草地早熟禾;C K ,对照组;M ,呼伦贝尔苜蓿;P ,草地早熟禾;E ,垂穗披碱草㊂不同字母表示不同牧草混播人工草地的差异显著(P <0.05),表中值为平均值ʃ标准误,下表同N o t e :E P M ,E l y m u s n u t a n s +P o a p r a t e n s i s +M e d i c a go f a l c a -t a ;P M ,P o a p r a t e n s i s +M e d i c a g o f a l c a t a ;E M ,E l ym u sn u t a n s +M e d i c a g o f a l c a t a ;E P ,E l ym u s n u t a n s +P o a p r a t e n s i s ;C K ,c o n t r o l g r o u p ;M ,M e d i c a g o f a l c a t a ;P ,P o a p r a t e n s i s ;E ,E l y m u sn u t a n s .D i f f e r e n t l e t t e r si n d i c a t ed i f f e r e n c e si n a r t i f i c i a l g r a s s l a n d s m i x e dw i t hd i f f e r e n t g r a s s e s (P <0.05),T h em e d i a n i n t h e t a b l e i s t h e a v -e r a geʃs t a n d a r d e r r o r ,t h e s a m e a s b e l o wt a b l e 如图1所示,E M 处理的表层土壤S O C 含量最高,为32.259g ㊃k g -1,除P M 和M 处理外,其他处理的土壤S O C 含量均随着土壤深度的增加呈现下降趋势㊂E P M 处理土壤S O C 含量在三个土层上差异显著,其他处理的土壤S O C 含量在0~10c m 和10~20c m 土壤层没有显著差异,显著高于20~30c m 土壤层(P <0.05)㊂E M 处理的表层土壤T N 含量最高,为3.93g ㊃k g -1㊂除了P M ,C K 和M 处理外,其他处理的土壤T N 含量随着土壤深度的增加而降低㊂P 处理的土壤T N 含量在土壤表层显著高于10~20c m 和20~30c m深度层次(P <0.05)㊂土壤T P 含量在不同处理中差异较大,E P M ,E P ,E M ,P M 和P 处理土壤T P 含量在0~10c m 土壤层中最高,E 处理在10~20c m 中最高,C K 和P 处理土壤T N 含量在20~30c m 土壤层中最高,且E P 处理中三层土壤之间均存在显著差异,P 处理土壤T P 含量在0~10c m土壤层显著高于10~20c m 和20~30c m 土壤层(P <0.05)㊂038第3期阿的哈则等:人工草地土壤碳氮磷含量变化及化学计量特征研究图1 不同牧草混播人工草地土壤碳氮磷含量的差异F i g .1 T h e d i f f e r e n c e o f s o i l c a r b o n ,n i t r o g e na n d p h o s p h o r u s c o n t e n t i nd i f f e r e n t f o r a g em i x e da r t i f i c i a l gr a s s l a n d s 注:不同小写字母表示不同处理同一土壤层差异显著,不同大写字母表示同一处理不同土壤层差异显著,下图同N o t e :D i f f e r e n t l o w e r c a s e l e t t e r s i n d i c a t e s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e s i n t h e s a m e s o i l l a y e r u n d e r d i f f e r e n t t r e a t m e n t s ,a n dd i f f e r e n t u p pe r c a s e l e t -t e r s i n d i c a t e s i g n if i c a n t d i f f e r e n c e s i nd i f f e r e n t s o i l l a ye r s u n d e r t h e s a m e t r e a t m e n t ,t h e s a m e a s b e l o w 138草地学报第32卷2.2不同牧草混播人工草地土壤碳氮磷化学计量特征的差异由表3可知,不同牧草混播人工草地的土壤碳氮磷化学计量特征比较结果如下:C K处理与E P M处理之间土壤CʒN比值差异显著,C K处理土壤的CʒP比值显著高于E P M,E和P处理, P M处理土壤的NʒP比值显著高于C K处理(P<0.05)㊂图2显示,在0~10c m土壤层中,除P处理外, E P M处理土壤的CʒN比值显著高于其他处理(P<0.05)㊂随着土壤深度的增加,不同处理之间的土壤CʒN比值差异较大㊂E P处理土壤的CʒN 比值在20~30c m土壤层显著高于0~10c m和10 ~20c m土壤层,而E M处理土壤的CʒN比值在10~20c m和20~30c m土壤层显著高于0~10c m 土壤层(P<0.05)㊂各处理土壤的CʒP比值在0~ 10c m土壤层中无明显差异㊂随着土壤深度的增加,土壤的CʒP比值整体呈下降趋势,除了E P M 和E P处理外,其余处理的CʒP比值在0~10c m 和10~20c m土壤层中显著高于20~30c m土壤层(P<0.05)㊂土壤的NʒP比值也随着土壤深度的增加而下降,且E M,E M,P和M处理土壤的NʒP 比值在0~10c m和10~20c m土壤层中显著高于20~30c m土壤层(P<0.05)㊂表3不同牧草混播人工草地土壤化学计量特征T a b l e3 S o i l s t o i c h i o m e t r y c h a r a c t e r i s t i c s o fa r t i f i c i a l g r a s s l a n dw i t hm i x e d p a s t u r e标号L a b e l CʒN CʒP NʒPE P M10.13ʃ0.34a45.38ʃ0.09c4.51ʃ0.14cE P9.52ʃ0.08b c d49.01ʃ1.03a5.18ʃ0.06a bE M9.23ʃ0.01c d47.96ʃ0.84b5.20ʃ0.11a bP M9.08ʃ0.01d49.06ʃ0.35a5.40ʃ0.03aC K9.48ʃ0.04b c d45.92ʃ0.79a b4.84ʃ0.10b cE9.20ʃ0.04c d44.52ʃ1.29c4.84ʃ0.16b cP9.97ʃ0.07a b44.45ʃ0.22c4.45ʃ0.05cM9.71ʃ0.28a b c49.35ʃ0.69a5.12ʃ0.22ab 238第3期阿的哈则等:人工草地土壤碳氮磷含量变化及化学计量特征研究图2 不同牧草混播的人工草地土壤化学计量特征的差异F i g .2 D i f f e r e n c e s i n s o i l s t o i c h i o m e t r i c c h a r a c t e r i s t i c s o f a r t i f i c i a l g r a s s l a n dw i t hd i f f e r e n t f o r a gem i x t u r e s 2.3 不同牧草混播人工草地土壤碳氮磷含量与化学计量特征的相关性对每种处理的三层土壤碳氮磷含量取平均值,并进行P e a r s o n 相关分析(图3)㊂结果显示:土壤有机碳(S O C )含量与总氮(T N )含量㊁C ʒP 比值和NʒP 比值存在显著正相关关系,相关系数分别为0.92,0.82和0.90,而与C ʒN 比值存在显著负相关关系,相关系数为-0.67(P <0.05)㊂T N 含量与C ʒN 比值也呈现出负显著相关关系,而与NʒP 比值存在正显著相关关系(P <0.05)㊂T P 与化学计量比均没有显著相关性,而N ʒP 比值与C ʒN 比值存在显著负相关关系,与C ʒP 比值存在显著正相关关系(P <0.05)㊂338草地学报第32卷图3土壤碳氮磷与化学计量特征的相关性分析F i g.3 C o r r e l a t i o na n a l y s i s o f s o i l c a r b o n,n i t r o g e na n d p h o s p h o r u sw i t hs t o i c h i o m e t r i c c h a r a c t e r i s t i c s注:图中S O C,T N,T P,CʒN,CʒP和NʒP分别表示土壤有机碳㊁全氮㊁全磷㊁碳氮比㊁碳磷比和氮磷比,椭圆的形状与方向代表正负,颜色为对应系数N o t e:I n t h e f i g u r e,S O C,T N,T P,CʒN,CʒPa n dNʒPr e p r e s e n t s o i l o r g a n i c c a r b o n,t o t a l n i t r o g e n,t o t a l p h o s p h o r u s,c a r b o n/n i t r o g e nr a t i o, c a r b o n/p h o s p h o r u s r a t i o a n dn i t r o g e n/p h o s p h o r u s r a t i o,r e s p e c t i v e l y,a n d t h e s h a p e a n dd i r e c t i o no f t h e e l l i p s e s r e p r e s e n t p o s i t i v e a n dn e g a t i v e, a n d t h e c o l o u r s a r e t h e c o r r e s p o n d e n c e c o e f f i c i e n t s3讨论3.1土壤碳氮磷含量对退化草地与恢复草地的响应研究表明,土壤碳氮磷是植物生长发育的重要生源元素[23]㊂在本研究中,E P,E M和P M混播人工草地的土壤有机碳和全氮含量显著高于C K处理(P<0.05)㊂近年来,许多国内外学者进行了豆禾牧草混播后土壤养分及其植被生产力变化特征的研究,并认为豆禾混播后土壤养分和植被生产力均得到改善[24]㊂马玉寿等[25]也认为垂穗披碱草植株高大,而草地早熟禾植株矮小,这两种禾草之间存在生态位互补,从而使土壤养分得到改善㊂此外,研究表明土壤有机碳主要来源于植被凋落物和根系分泌物[26],土壤中的氮素则来源于动植物残体分解的有机质和生物固氮[27]㊂因此,E P,E M和P M混播人工草地土壤有机碳含量较高的原因可能是这些禾草具有较高的植被生产力㊁地上部分凋落物㊁地下根系分泌物及其死根,有利于土壤有机碳的积累[28];P 单播人工草地导致土壤有机碳含量减少可能是由于单一作物种植减少了不同植物残体的输入,减少了土壤有机质的来源[18]㊂另外,草地早熟禾快速生长和高生物量的特点也使其植物残体分解速度较快㊂当早熟禾植物凋落后,在土壤中迅速分解,进而导致土壤有机碳含量减少[29]㊂此外,早熟禾根系质量相对较小,而根系是植物向土壤输入有机碳的主要途径之一㊂因此,根系质量较小意味着有机碳输入较少,进而导致土壤有机碳含量减少[30]㊂同时,相对于C K处理,E P,E M混播和E单播人工草地的土壤全磷含量较高㊂E M和P M土壤全磷含量较高的原因可能是豆禾混播可以在根际上形成磷养分利用空间㊁磷源利用差异性等优势,因此,土壤全磷含量也得到提高,有利于磷元素的积累[31]㊂而E单播人工草地土壤全磷含量较高,可能是因为草地早熟禾单播没有豆科植物进行固氮作用,氮磷供应平衡系统未受到影响,较低氮素供应使得植被不需要吸收更多的磷,有利于磷元素的积累[32]㊂在同一人工草地中,土壤有机碳和全氮含量随着土壤深度的增加呈下降趋势㊂这可能是因为地表凋落物是土壤有机碳和全氮的主要来源,堆积在植物地表的凋落物经微生物分解形成有机质,最初在土壤表层聚集,向下输入的有机质逐渐减少㊂另外,植物残留物和根系主要积累在表层土壤,深层土壤中有机物分解较快,导致有机碳含438第3期阿的哈则等:人工草地土壤碳氮磷含量变化及化学计量特征研究量较低㊂而土壤全氮含量可能是因为人工草地土壤根系主要集中在表层土壤,随着土壤深度的增加,植物根系密度和活动减少,导致土壤中的有机物分解和氮素吸收较少,因此土壤有机碳和全氮含量随深度增加而逐渐减少[28]㊂相比之下,磷是一种容易被土壤颗粒吸附和固定的养分,它在不同土壤剖面中的迁移和淋失相对较少[29]㊂此外,人工草地植物根系较为均匀地分布在整个土壤剖面上,使得植物对土壤中磷养分的吸收相对一致,从而维持了不同深度的磷含量相对稳定㊂因此,在不同土壤层中,全磷含量的差异不显著[33]㊂需要注意的是,以上结论是基于已有研究结果的总结,并不能代表所有情况,具体的土壤养分变化还需要根据具体环境和实验条件进行研究㊂3.2土壤化学计量特征对退化草地与恢复草地的响应土壤碳氮磷化学计量比是评估土壤有机质组成和预测有机质分解速率的重要指标[2]㊂其中,土壤CʒN比值是评估土壤氮矿化能力的重要参考指标,可以反映微生物分解有机质的速率,也能反映凋落物和根系残体对土壤碳氮含量的积累[34]㊂本研究发现所有人工草地中土壤CʒN比值的变化范围为9.20~10.13,最大值出现在E P M混播人工草地,该值介于中国土壤CʒN平均值(10~12)之间[35-36],但低于全球土壤CʒN平均值(13.33)[35]㊂当土壤CʒN比小于25时,微生物分解土壤有机质的速率加快[37]㊂T i a n等人对全国土壤CʒN的研究表明,尽管土壤碳氮含量在不同空间具有较大差异,但CʒN比值始终保持相对稳定,这表明二者作为结构性成分具有高度相关性,并且在消耗和积累过程中CʒN比值始终保持相对稳定[29]㊂土壤CʒP比值是反映土壤微生物磷矿化速率及植物从土壤中吸收固定磷元素的重要指标[38]㊂本研究发现土壤CʒP比值的变化范围在44.45~49.35之间,E 单播人工草地中的CʒP比值最高,但低于中国陆地土壤CʒP平均值(52.70)[39]㊂贾宇等人[40]的研究表明,当土壤CʒP比值小于200时,微生物矿化有机质会释放出更多养分,磷的有效性也更高,因此在植物和土壤中积累较多[40]㊂土壤NʒP比值是评估氮磷限制作用的重要指标,并用于确定养分限制的阈值[41]㊂本研究中,土壤NʒP比值的变化范围在4.45~5.40之间,P M混播中的值最高,但低于全球(13)和全国(9.3)土壤NʒP水平㊂Güs e w e l l 等人[8]的研究表明,当土壤NʒP比值小于10时,植物的生长发育受到氮限制㊂本研究中所有混播人工草地土壤的NʒP比值均小于10,说明植被生长都受到氮限制,与青藏高原植物生长发育与氮素密切耦合的研究结论一致[42]㊂另外,由于土壤中的磷元素迁移率较低且含量相对稳定[33],说明所有人工草地均表现为氮素限制,可适当增加氮素施肥量来保持土壤养分平衡㊂不同混播人工草地中的CʒP 比值和NʒP比值随着土壤深度的增加而逐渐下降,这可能是因为随着土壤深度的增加,土壤中的有机碳和全氮含量逐渐减少,而全磷含量在不同土壤层间保持相对稳定[28]㊂土壤CʒN比值在不同混播系统的不同土壤层间没有明显变化,这与朱秋莲等人[39]的研究结果相符,也符合Y a n g等人[43]的观察,即土壤CʒN比值在不同生境中始终保持相对稳定㊂3.3不同牧草混播土壤碳氮磷含量与化学计量比的相关性根据研究结果显示(图3),三江源地区的高寒草甸受到气候变化和过度放牧等因素的影响,导致土壤中碳㊁氮㊁磷元素的循环和化学计量特征变得更加复杂㊂研究表明,土壤中的有机碳含量与全氮含量呈现显著正相关关系,相关系数高达0.92㊂然而,土壤中的有机碳和全氮与全磷含量之间并没有显著相关性㊂这可能是因为土壤中的碳和氮之间存在紧密的耦合关系,这与朱秋莲[39]和李金芬等人[44]研究结果一致㊂研究者认为,在不同的生态系统中,土壤中的氮流动依赖于有机碳[45],因为氮通常以有机氮的形式存在[46]㊂土壤中的氮素矿化潜力受到有机碳的影响,而磷元素在任何生态系统中都保持稳定状态[47]㊂因此,土壤中的有机碳含量与全氮含量和全磷含量之间存在一定的相关性和规律性㊂土壤化学计量特征是反映土壤养分限制的重要因素[1]㊂相关性分析显示,人工草地土壤中的CʒN比值与有机碳和全氮含量整体上呈负相关关系,这表明土壤的CʒN比值受到碳和氮的共同限制㊂而土壤中的CʒP比值与有机碳含量显著正相关,与全磷含量之间没有相关性,说明土壤的CʒP比值受到碳的影响较大;土壤中的N ʒP比值与全氮含量呈显著正相关,与全磷无显著相关性,说明土壤的NʒP比值主要受到氮元素的影响,根据研究结果,可以通过调整人工草地土壤中的有机碳㊁氮和磷含量,以及采取相应的管理措施,改善土壤中CʒN比值,CʒP比值和NʒP比值之间的关538草地学报第32卷系,并提高土壤养分的利用效率㊂4结论相较于对照组,人工草地土壤整体有机碳㊁全氮和全磷含量得到了显著提高㊂尤其在垂穗披碱草+呼伦贝尔苜蓿混播的人工草地中,这一效果更为明显㊂相关性分析表明,该地区土壤中碳与氮是限制植物营养的主要元素㊂因此,在草地恢复过程中,建议适量施加有机肥料来提高土壤养分含量,以确保草本植物健康生长和草地恢复效果㊂总之,如欲通过合理牧草混播来改善三江源地区退化高寒草甸土壤养分,建议选择垂穗披碱草+呼伦贝尔苜蓿混播㊂参考文献[1]曾德慧,陈广生.生态化学计量学:复杂生命系统奥秘的探索[J].植物生态学报,2005,29(6):141-153[2]王绍强,于贵瑞.生态系统碳氮磷元素的生态化学计量学特征[J].生态学报,2008,28(8):3937-3947[3] 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鄱阳湖湿地洲滩植物梯度变化
第３９卷第１１期２０１９年６月生态学报ＡＣＴＡＥＣＯＬＯＧＩＣＡＳＩＮＩＣＡＶｏｌ．３９，Ｎｏ．１１Ｊｕｎ．，２０１９基金项目：国家自然科学基金项目（３１３６０１２０，４１５６１１０５，７１４７３１１３）；江西省科技支撑计划项目（２０１５１ＢＢＧ７００１４）收稿日期：２０１８⁃０３⁃０６；㊀㊀修订日期：２０１９⁃０４⁃０４∗通讯作者Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ．Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｚｚｙ１９１＠１６３．ｃｏｍＤＯＩ：１０．５８４６／ｓｔｘｂ２０１８０３０６０４３９谢冬明，黄庆华，易青，朱再昱，周国宏，田磊，周杨明，贾俊松，钱海燕，许跃峰．鄱阳湖湿地洲滩植物梯度变化．生态学报，２０１９，３９（１１）：４０７０⁃４０７９．ＸｉｅＤＭ，ＨｕａｎｇＱＨ，ＹｉＱ，ＺｈｕＺＹ，ＺｈｏｕＧＨ，ＴｉａｎＬ，ＺｈｏｕＹＭ，ＪｉａＪＳ，ＱｉａｎＨＹ，ＸｕＹＦ．ＣｈａｎｇｅｓｉｎｆｌｏｏｄｐｌａｉｎｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｉｎＰｏｙａｎｇＬａｋｅｗｅｔｌａｎｄｓ．ＡｃｔａＥｃｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ，２０１９，３９（１１）：４０７０⁃４０７９．鄱阳湖湿地洲滩植物梯度变化谢冬明１，黄庆华１，易㊀青１，朱再昱１，∗，周国宏１，田㊀磊１，周杨明２，贾俊松２，钱海燕３，许跃峰１１江西科技师范大学旅游学院，南昌㊀３３００１３２江西师范大学地理与环境学院，南昌㊀３３００２２３江西省遥感信息系统中心，南昌㊀３３００４６摘要：湿地洲滩植物物种多样性及生物量是反映湿地生态系统状态的重要指标，也是揭示水位变化下湿地生态系统响应机理的重要途径㊂基于鄱阳湖湿地野外调查和实验分析数据，利用α和β物种多样性指数，初步探讨了鄱阳湖湿地洲滩植物物种多样性及地上部分生物量的空间分布特征及其差异性㊂结果表明，鄱阳湖湿地洲滩植物物种多样性随高程变化的差异性显著（Ｐ＜０．００１），蚌湖和泗洲头在高程１４ １５ｍ的指数较大，表明这一高程范围内与其他高程范围内的物种更替比较显著，而战备湖和北深湖在高程１５ １６ｍ的指数较大，表明这一高程范围内与其他高程范围内的物种更替比较显著，而常湖池的指数变化不明显，表明常湖池各高程范围内的物种更替较小㊂鄱阳湖湿地洲滩植物年地上生物量的空间差异性较为复杂，与湿地高程呈现单峰曲线关系，即随湿地高程增加而增加，到达一个峰值后开始减少㊂同一高程范围内下，洲滩前缘与碟形湖泊的物种多样性与地上生物量差异显著（Ｐ＜０．０５），前者最高值在高程１３ １５ｍ，后者最高值在高程１４ １７ｍ㊂关键词：洲滩植物；梯度变化；碟形湖泊；洲滩前缘；鄱阳湖湿地ＣｈａｎｇｅｓｉｎｆｌｏｏｄｐｌａｉｎｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｉｎＰｏｙａｎｇＬａｋｅｗｅｔｌａｎｄｓＸＩＥＤｏｎｇｍｉｎｇ１，ＨＵＡＮＧＱｉｎｇｈｕａ１，ＹＩＱｉｎｇ１，ＺＨＵＺａｉｙｕ１，∗，ＺＨＯＵＧｕｏｈｏｎｇ１，ＴＩＡＮＬｅｉ１，ＺＨＯＵＹａｎｇｍｉｎｇ２，ＪＩＡＪｕｎｓｏｎｇ２，ＱＩＡＮＨａｉｙａｎ３，ＸＵＹｕｅｆｅｎｇ１１ＴｏｕｒｉｓｍＣｏｌｌｅｇｅ，ＪｉａｎｇｘｉＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ３３００１３，Ｃｈｉｎａ２ＳｃｈｏｏｌｏｆＧｅｏｇｒｐｈｙ＆Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＪｉａｎｇｘｉＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ３３００２２，Ｃｈｉｎａ３ＣｅｎｔｅｒｏｆＲｅｍｏｔｅＳｅｎｓｉｎｇＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍｏｆＪｉａｎｇｘｉＰｒｏｖｉｎｃｅ，Ｎａｎｃｈａｎｇ３３００４６，ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｂｉｏｄｉｖｅｒｓｉｔｙａｎｄｂｉｏｍａｓｓｏｆｆｌｏｏｄｐｌａｉｎｖｅｇｅｔａｔｉｏｎａｒｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｉｎｄｅｘｅｓｔｏｅｘｐｌａｉｎｔｈｅｅｃｏｓｙｓｔｅｍｏｆｗｅｔｌａｎｄｓａｎｄｋｅｙｍｅｔｈｏｄｓｔｏｐｒｏｂｅｔｈｅｒｅｓｐｏｎｓｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｔｏｗａｔｅｒｌｅｖｅｌｃｈａｎｇｅ．ＰｏｙａｎｇＬａｋｅｉｓｔｈｅｌａｒｇｅｓｔｆｒｅｓｈ⁃ｗａｔｅｒｌａｋｅｉｎＣｈｉｎａａｎｄｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｗｅｔｌａｎｄｓｇｌｏｂａｌｌｙ．Ｉｎａｆｉｅｌｄｓｕｒｖｅｙ，３ｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＤＥＭｄａｔａｗｅｒｅｕｓｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｉｎｐｌａｎｔｓｐｅｃｉｅｓｄｉｖｅｒｓｉｔｙａｎｄｂｉｏｍａｓｓａｌｏｎｇｔｈｅｅｌｅｖａｔｉｏｎａｌｇｒａｄｉｅｎｔｉｎＰｏｙａｎｇＬａｋｅｗｅｔｌａｎｄｓｗｉｔｈαａｎｄβｂｉｏｄｉｖｅｒｓｉｔｙｉｎｄｅｘｅｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｒｅｗａｓａｃｏｍｐｌｅｘｇｒａｄｉｅｎｔｏｆｂｏｔｈｂｉｏｄｉｖｅｒｓｉｔｙａｎｄｂｉｏｍａｓｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｆｏｒｔｈｅｆｌｏｏｄｐｌａｉｎｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ（Ｐ＜０．００１）．Ｔｈｅｉｎｄｅｘｏｆｂｉｏｄｉｖｅｒｓｉｔｙｉｓｈｉｇｈｅｓｔａｔ１４ １５ｍｉｎＢａｎｇｈｕＬａｋｅａｎｄＳｉｚｈｏｕｔｏｕｆｌｏｏｄｐｌａｉｎ；ｔｈｅｉｎｄｅｘｏｆｂｉｏｄｉｖｅｒｓｉｔｙｉｓｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔａｔ１５ １６ｍｉｎＺｈａｎｂｅｉｈｕＬａｋｅａｎｄＢｅｉｓｈｅｎｈｕＬａｋｅｆｌｏｏｄｐｌａｉｎ，ｂｕｔｔｈｅｉｎｄｅｘｏｆｂｉｏｄｉｖｅｒｓｉｔｙｉｓｎｏｔｏｂｖｉｏｕｓｉｎＣｈａｎｇｈｕｃｈｉＬａｋｅｆｌｏｏｄｐｌａｉｎ．Ｔｈｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｂｉｏｄｉｖｅｒｓｉｔｙ／ｂｉｏｍａｓｓａｎｄｅｌｅｖａｔｉｏｎｗａｓｎｏｎｌｉｎｅａｒ，ａｎｄｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｅｌｅｖａｔｉｏｎ，ｔｈｅｂｉｏｍａｓｓｉｎｉｔｉａｌｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｄｔｏａｐｅａｋｖａｌｕｅａｎｄｔｈｅｎｄｅｃｒｅａｓｅｄ．Ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｖｏｌｕｍｅｏｆｂｉｏｍａｓｓｍｅａｓｕｒｅｄｉｎｔｈｅｆｒｏｎｔｅｄｆｌｏｏｄｐｌａｉｎａｎｄｔｈｅｓｈａｌｌｏｗｌａｋｅｓｗｅｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔ（Ｐ＜０．０５）；ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｖｏｌｕｍｅｏｆｂｉｏｍａｓｓｗａｓｌｏｃａｔｅｄａｔａｎｅｌｅｖａｔｉｏｎｏｆ１４⁃１５ｍｉｎｆｒｏｎｔｅｄｍａｒｓｈｌａｎｄ，ａｎｄａｔａｎｅｌｅｖａｔｉｏｎｏｆ１５ １６ｍｉｎｔｈｅｓｈａｌｌｏｗｌａｋｅｓ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ｆｌｏｏｄｐｌａｉｎｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ；ｇｒａｄｉｅｎｔｃｈａｎｇｅｓ；ｆｒｏｎｔｅｄｆｌｏｏｄｐｌａｉｎ；ｓｈａｌｌｏｗｌａｋｅｓ；ＰｏｙａｎｇＬａｋｅｗｅｔｌａｎｄｓ湿地植物物种多样性和生物量是反映湿地生态系统状态的重要指标［１］㊂湿地植物物种多样性受湿地环境要素的影响，因而表现较大的差异性［２⁃３］，湿地植物分布具有非地带性特征，与地带性植物物种多样性比较，前者物种多样性指数较低［４⁃５］㊂湿地植物生物量是湿地碳收支平衡的重要调节器，承担着湿地碳汇的主要功能［６⁃７］㊂湿地生物量是湿地洲滩植物碳汇的重要承载方式［８］，受到诸多因素的影响，水位变化是重要影响因素之一［９］㊂国内外学者对世界一些主要湖泊湿地的生物量及碳收支平衡进行过研究［１０⁃１１］，包括湿地生物量及碳源特征㊁形成历史和影响气候变化的机理［１２⁃１３］和湿地生物量特别水生植物生物量的积累过程［１４⁃１５］等㊂然而，对于水位急剧变化的季节性湖泊，水位影响下的植物生态响应特征及其机理研究仍然是湿地生态系统研究领域的热点和难点，基于等高程梯度下的洲滩植物物种多样性和生物量的响应特征研究是揭示该领域机理研究的重要途径之一㊂近年来，水位变化影响下的鄱阳湖湿地植物生态响应的研究也受到普遍关注［１６⁃２０］㊂鄱阳湖是中国最大的淡水湖泊，也是水位急剧变化的季节性湖泊㊂鄱阳湖湿地洲滩类型多样，洲滩前缘和碟形湖泊是主要的洲滩类型，也是鄱阳湖湿地水陆生态系统处于剧烈变化和人类活动干扰最为频繁的区域［２１］㊂鄱阳湖湿地相关研究成果较为丰富［２２］，包括鄱阳湖湿地洲滩植物的群系构成㊁植物生物量遥感估测以及植物群落物种多样性的时间变化特征等［２３⁃２７］，但是等高程梯度下湿地不同类型洲滩的植物物种多样性和生物量的研究鲜有报道，而鄱阳湖湿地受水位急剧变化的影响，洲滩植物的梯度变化非常显著［１９］㊂本文以鄱阳湖不同类型洲滩作为研究区域，探讨湿地不同类型洲滩植物物种多样性和地上生物量的梯度变化特征，有利于揭示水位急剧变化下湿地洲滩植物的响应特征以及湿地生态系统的响应机理和过程规律，研究结论能够为鄱阳湖湿地保护和管理提供参考㊂１㊀材料与方法１．１㊀研究区概况鄱阳湖位于江西省北部（２８ʎ２２ᶄ ２９ʎ４５ᶄＮ，１１５ʎ４７ᶄ １１６ʎ４５ᶄＥ），长江中下游南岸［２８］，亚热带湿润季风型气候，受西伯利亚寒流和副热带高压影响，鄱阳湖及其流域冬春寒㊁夏多雨㊁秋旱特征，年降水量超过１６４０ｍｍ，主要集中在４ ６月［２９］㊂鄱阳湖流域面积１６．２２ˑ１０４ｋｍ２，占江西省面积９７％，流域内的赣江㊁抚河㊁信江㊁饶河（上游由昌江和乐安河组成，在鄱阳县姚公渡处汇入饶河）㊁修河五大河流经鄱阳湖，然后进入长江㊂鄱阳湖历史上最大水域面积曾超过５０００ｋｍ２［３０］，目前基本稳定在３８００ｋｍ２左右［２２］㊂作为一个季节性湖泊，鄱阳湖水位变化非常显著，年内变幅超过１０ｍ，年际最大变幅１６．６９ｍ［３１］㊂１．２㊀实验设计本研究实验样地选在鄱阳湖国家自然保护区的蚌湖㊁泗洲头㊁常湖池，南矶湿地国家自然保护区的东湖㊁北深湖和战备湖等六个不同类型洲滩进行研究㊂其中泗洲头㊁东湖为洲滩前缘（指鄱阳湖主体湖面的出露洲滩，淹水时间与鄱阳湖湿地的水位变化直接相关，丰水期多为水域，枯水期多为裸露洲滩，年裸露时间较长），蚌湖㊁常湖池㊁北深湖㊁战备湖为碟形湖泊（指鄱阳湖湿地的内胡泊，是在自然冲刷和人为斩秋湖等作用下形成的小型水面，大多数情况下与鄱阳湖湿地主体湖面分离，丰水期与鄱阳湖相通；当鄱阳湖水位低于１４ｍ，独立成湖）（图１）㊂在每个研究区域各设立３条采样带，每条样带各设５ ７个永久固定样点组成（即按照＜１１ｍ，１１ １２ｍ，１２ １３ｍ，１３ １４ｍ，１４ １５ｍ，１５ １６ｍ，＞１６ｍ划分为７个等高程梯度，并且取样点基本位于梯度内的中间位置，＜１１ｍ高程范围内的取样点在１０．５ｍ，１１ １２ｍ高程范围内的取样点在１１．５ｍ，１２ １３ｍ高程范围内的取样点在１２．５ｍ，１３ １４ｍ高程范围内的取样点在１３．５ｍ，１４ １５ｍ高程范围内的取样点在１７０４㊀１１期㊀㊀㊀谢冬明㊀等：鄱阳湖湿地洲滩植物梯度变化㊀１４．５ｍ，１５ １６ｍ高程范围内的取样点在１５．５ｍ，＞１６ｍ高程范围内的取样点在１６．５ｍ），总计６个区域㊁１８条采样带㊁１０２个采样点㊂其中，泗洲头和东湖属于主湖，是开阔性水域，蚌湖是半开放性水域，常湖池㊁北深湖和战备湖是内湖，枯水期为人工控制性水域㊂样带和样点的具体要求：（１）样点到等高线的距离比较均匀，一般位于等高线的中间部位；（２）可达性高，即地势平坦，方便取样；（３）每条样带间隔１５０ｍ以上㊂在每个样点，收集１ｍ２样框内植物地上部分，记录植物学名和物种数量，人工清查凋落物㊂湿地洲滩植物一年内有两个生长季，第一个为春季生长季，从１月底至鄱阳湖涨水期；第二个为秋季生长季，从鄱阳湖退水期至１２月初［３２］㊂战备湖㊁北深湖㊁东湖植物调查采样时间为２０１３年４月１５ １７日，蚌湖㊁泗洲头㊁常湖池植物调查采样时间为２０１４年１月１５ １８日㊂图１㊀鄱阳湖湿地地理位置及采样点（①泗洲头，②蚌湖，③常湖池，④战备湖，⑤北深湖，⑥东湖）Ｆｉｇ．１㊀ＬｏｃａｔｉｏｎａｎｄｐｌｏｔｓｏｆＰｏｙａｎｇＬａｋｅｗｅｔｌａｎｄｓ（①Ｓｉｚｈｏｕｔｏｕ，②Ｂａｎｇｈｕ，③Ｃｈａｎｇｈｕｃｈｉ，④Ｚｈａｎｂｅｉｈｕ，⑤Ｂｅｉｓｈｅｎｈｕ，⑥Ｄｏｎｇｈｕ）１．３㊀等高线及水位数据本文１ｍ矢量等高线数据是基于１ʒ１００００ＤＥＭ数据产生㊂水位数据选取星子站（１９５４ ２０１６）日均水位（吴淞高程）㊂１．４㊀样品分析方法将生物量样品带回实验室，清水冲洗，除去杂物，烘干称重，７０ħ恒温，至少４８ｈ，直至恒重［３３］㊂１．５㊀数据分析１．５．１㊀α物种多样性指数α物种多样性指数采用调整后的Ｓｈａｎｎｏｎ⁃Ｗｉｅｎｅｒ指数［３４］㊂Ｓｈａｎｎｏｎ⁃Ｗｉｅｎｅｒ指数能较好地反映个体密度㊁生境差异㊁群落类型和演替阶段（式１）㊂Ｈｉ＝ðＳｉ＝１ＰｉｌｎＰｉ（１）式中，Ｈｉ表示物种多样性指数，Ｐｉ表示第ｉ物种的个体数量占整个群落中的个体数量的比值，Ｓ表示群落中物种数量㊂１．５．２㊀β物种多样性指数β物种多样性指数采用Ｃｏｄｙ指数（βｃ）［３５⁃３６］㊂该指数指表征沿环境梯度不同生境群落之间物种组成的２７０４㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀３９卷㊀的差异性或物种沿环境梯度的更替速率也被称为生境间的多样性（ｂｅｔｗｅｅｎ⁃ｈａｂｉｔａｔｄｉｖｅｒｓｉｔｙ），不同群落或某环境梯度上不同点之间的共有种越少，β多样性越大㊂βｃ＝ｇＨ()＋ＩＨ()[]／２（２）式中，ｇ（Ｈ）是沿生境梯度Ｈ增加的物种数目；ｌ（Ｈ）是沿生境梯度Ｈ失去的物种数目，即在上一个梯度中存在而在下一个梯度中没有的物种数目㊂１．５．３㊀生物量每两条高程线内的生物量由单位面积生物量与两条高程线内的面积乘积所得，总生物量由所有两条高程线内的生物量累加所得，即：ｗＴ＝ðｎｉ＝１ＷｔＷｔ＝ＷＡˑＡｉ㊀㊀（ｉ＝１ ｎ）（３）式中，ｗＴ为总的生物量，Ｗｔ为不同类型洲滩高程范围内的生物量，ＷＡ为不同类型洲滩高程范围内单位面积生物量，Ａｉ为不同类型洲滩高程范围内的面积㊂１．５．４㊀检验方法采用ＳＰＳＳ２１．０非参数检验的两个独立样本的Ｍａｎｎ⁃Ｗｈｉｔｎｅｙ检验方法和Ｋ个样本Ｋｒｕｓｋａｌ⁃Ｗａｌｌｉｓ检验方法㊂２㊀结果与分析２．１㊀洲滩植物梯度分布特征根据调查结果，鄱阳湖洲滩前缘维管束植物的分布特征由湖岸至湖底依次为假俭草（狗牙根）或芦苇群落（主要出现在南湖池碟形湖泊湿地）㊁南荻或苔草群落㊁苔草群落㊁水田碎米荠（主要出现在蚌湖碟形湖泊湿地和泗洲头洲滩前缘湿地）或虉草群落（主要出现在战备湖和北深湖碟形湖泊湿地）（表１）㊂表１㊀鄱阳湖洲滩植物群落特征Ｔａｂｌｅ１㊀ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｃｏｍｍｕｎｉｔｙｉｎＰｏｙａｎｇＬａｋｅｗｅｔｌａｎｄｓ采样点Ｐｉｌｏｔｓ高程点Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ／ｍ群落优势种Ｄｏｍｉｎａｎｔｓｐｅｃｉｅｓ主要构成物种Ｍａｊｏｒｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｐｅｃｉｅｓ分布宽度Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｃａｌｅ／ｍ坡度Ｓｌｏｐｅ／％１＜１１水田碎米荠（Ｃａｒｄａｍｉｎｅｌｙｒａｔａ）或虉草（Ｐｈａｌａｒｉｓａｒｕｎｄｉｎａｃｅａ）虉草（Ｐｈａｌａｒｉｓａｒｕｎｄｉｎａｃｅａ）㊁弯喙苔草（Ｃａｒｅｘｌａｔｉｃｅｐｓ）㊁看麦娘（Ａｌｏｐｅｃｕｒｕｓａｅｑｕａｌｉｓ）㊁轮叶狐尾藻（Ｍｙｒｉｏｐｈｙｌｌｕｍｖｅｒｔｉｃｉｌｌａｔｕｍ）㊁针蔺（Ｅｌｅｏｃｈａｒｉｓｃｏｎｇｅｓｔａ）㊁黑藻（Ｈｙｄｒｉｌｌａｖｅｒｔｉｃｉｌｌａｔａ）㊁槐叶蘋（Ｓａｌｖｉｎｉａｎａｔａｎｓ）等＞５０００．００２２１１ １２灰化苔草（Ｃａｒｅｘｃｉｎｅｒａｓｃｅｎｓ）水田碎米荠（Ｃａｒｄａｍｉｎｅｌｙｒａｔａ）㊁肉根毛茛（Ｒａｎｕｎｃｕｌｕｓｐｏｌｉｉ）㊁芫荽菊（Ｃｏｔｕｌａａｎｔｈｅｍｏｉｄｅｓ）㊁猪殃殃（Ｇａｌｉｕｍｓｐｕｒｉｕｍ）㊁蓼子草（Ｐｏｌｙｇｏｎｕｍｃｒｉｏｐｏｌｉｔａｎｕｍ）等４０００．００２５３１２ １３灰化苔草（Ｃａｒｅｘｃｉｎｅｒａｓｃｅｎｓ）水田碎米荠（Ｃａｒｄａｍｉｎｅｌｙｒａｔａ）㊁肉根毛茛（Ｒａｎｕｎｃｕｌｕｓｐｏｌｉｉ）㊁芫荽菊（Ｃｏｔｕｌａａｎｔｈｅｍｏｉｄｅｓ）㊁猪殃殃（Ｇａｌｉｕｍｓｐｕｒｉｕｍ）㊁蓼子草（Ｐｏｌｙｇｏｎｕｍｃｒｉｏｐｏｌｉｔａｎｕｍ）等３０００．００３４１３ １４灰化苔草（Ｃａｒｅｘｃｉｎｅｒａｓｃｅｎｓ）＋南荻（Ｔｒｉａｒｒｈｅｒａｌｕｔａｒｉｏｒｉｐａｒｉａ）芦苇（Ｐｈｒａｇｍｉｔｅｓａｕｓｔｒａｌｉｓ）㊁苔草（Ｃａｒｅｘｓｐ．）㊁下江委陵菜（Ｐｏｔｅｎｔｉｌｌａｌｉｍｐｒｉｃｈｔｉｉ）㊁鼠麹草（Ｇｎａｐｈａｌｉｕｍａｆｆｉｎｅ）㊁野胡萝卜（Ｄａｕｃｕｓｃａｒｏｔａ）㊁水田碎米荠（Ｃａｒｄａｍｉｎｅｌｙｒａｔａ）㊁蒌蒿（Ａｒｔｅｍｉｓｉａｓｅｌｅｎｇｅｎｓｉｓ）㊁莎草（Ｃｙｐｅｒｕｓｓｐ．）㊁球果蔊菜（Ｒｏｒｉｐｐａｇｌｏｂｏｓａ）㊁水蓼（Ｐｏｌｙｇｏｎｕｍｈｙｄｒｏｐｉｐｅｒ）等２０００．００５５１４ １５芦苇（Ｐｈｒａｇｍｉｔｅｓａｕｓｔｒａｌｉｓ）＋南荻（Ｔｒｉａｒｒｈｅｒａｌｕｔａｒｉｏｒｉｐａｒｉａ）苔草（Ｃａｒｅｘｓｐ．）㊁下江委陵菜（Ｐｏｔｅｎｔｉｌｌａｌｉｍｐｒｉｃｈｔｉｉ）㊁鼠麹草（Ｇｎａｐｈａｌｉｕｍａｆｆｉｎｅ）㊁野胡萝卜（Ｄａｕｃｕｓｃａｒｏｔａ）㊁水田碎米荠（Ｃａｒｄａｍｉｎｅｌｙｒａｔａ）㊁蒌蒿（Ａｒｔｅｍｉｓｉａｓｅｌｅｎｇｅｎｓｉｓ）㊁莎草（Ｃｙｐｅｒｕｓｓｐ．）㊁球果蔊菜（Ｒｏｒｉｐｐａｇｌｏｂｏｓａ）㊁水蓼（Ｐｏｌｙｇｏｎｕｍｈｙｄｒｏｐｉｐｅｒ）等１０００．０１３７０４㊀１１期㊀㊀㊀谢冬明㊀等：鄱阳湖湿地洲滩植物梯度变化㊀续表采样点Ｐｉｌｏｔｓ高程点Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ／ｍ群落优势种Ｄｏｍｉｎａｎｔｓｐｅｃｉｅｓ主要构成物种Ｍａｊｏｒｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｐｅｃｉｅｓ分布宽度Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｃａｌｅ／ｍ坡度Ｓｌｏｐｅ／％６１５ １６狗牙根（Ｃｙｎｏｄｏｎｄａｃｔｙｌｏｎ）或灰化苔草（Ｃａｒｅｘｃｉｎｅｒａｓｃｅｎｓ）扁穗牛鞭草（Ｈｅｍａｒｔｈｒｉａｃｏｍｐｒｅｓｓａ）㊁假俭草（Ｅｒｅｍｏｃｈｌｏａｏｐｈｉｕｒｏｉｄｅｓ）㊁鸡眼草（Ｋｕｍｍｅｒｏｗｉａｓｔｒｉａｔａ）㊁阿齐苔草（Ｃａｒｅｘａｒｇｙｉ）㊁野古草（Ａｒｕｎｄｉｎｅｌｌａａｎｏｍａｌａ）㊁早熟禾（Ｐｏａａｎｎｕａ）㊁附地菜（Ｔｒｉｇｏｎｏｔｉｓｐｅｄｕｎｃｕｌａｒｉｓ）等５００．０２７＞１６狗牙根（Ｃｙｎｏｄｏｎｄａｃｔｙｌｏｎ）或芦苇（Ｐｈｒａｇｍｉｔｅｓａｕｓｔｒａｌｉｓ）扁穗牛鞭草（Ｈｅｍａｒｔｈｒｉａｃｏｍｐｒｅｓｓａ）㊁假俭草（Ｅｒｅｍｏｃｈｌｏａｏｐｈｉｕｒｏｉｄｅｓ）㊁鸡眼草（Ｋｕｍｍｅｒｏｗｉａｓｔｒｉａｔａ）㊁阿齐苔草（Ｃａｒｅｘａｒｇｙｉ）㊁茵陈蒿（Ａｒｔｅｍｉｓｉａｃａｐｉｌｌａｒｉｓ）㊁野古草（Ａｒｕｎｄｉｎｅｌｌａａｎｏｍａｌａ）㊁小蓬草（Ｅｒｉｇｅｒｏｎｃａｎａｄｅｎｓｉｓ）㊁附地菜（Ｔｒｉｇｏｎｏｔｉｓｐｅｄｕｎｃｕｌａｒｉｓ）等５００．０２２．２㊀洲滩植物物种多样性梯度变化２．２．１㊀α物种多样性指数α物种多样性指数随高程变化显著（Ｐ＜０．００１）㊂高程１６ｍ以上，东湖最大，表明东湖在１６ｍ以上高程范围内的洲滩植物物种较为丰富；１５ １６ｍ，北深湖最大，表明北深湖在１５ １６ｍ高程范围内的洲滩植物物种较为丰富；１４ １５ｍ，蚌湖和泗洲头较大，表明蚌湖和泗洲头在１４ １５ｍ高程范围内的洲滩植物物种较为丰富；１３ １４ｍ，东湖较大，表明东湖在１３ １４ｍ高程范围内的洲滩植物物种较为丰富；１２ １３ｍ，东湖较大，表明东湖在１２ １３ｍ高程范围内的洲滩植物物种较为丰富；１１ １２ｍ以及高程在１１ｍ以下，蚌湖和泗洲头相差不明显㊂洲滩前缘与碟形湖泊的α物种多样性指数差异显著（Ｐ＜０．０５），表明α物种多样性指数在不同类型生境环境下，呈现不同的变化规律；而南北差异不显著（Ｐ＞０．０５），表明鄱阳湖湿地南北湖泊洲滩α物种多样性指数呈现相似的变化规律（图２）㊂图２㊀鄱阳湖湿地洲滩植物的α多样性指数Ｆｉｇ．２㊀αｂｉｏｄｉｖｅｒｓｉｔｙｉｎｄｅｘｏｆｆｌｏｏｄｐｌａｉｎｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｉｎＰｏｙａｎｇＬａｋｅｗｅｔｌａｎｄｓ２．２．２㊀β物种多样性指数β物种多样性指数随高程的变化显著（Ｐ＜０．００１）㊂高程１６ｍ以上，东湖最大，表明东湖在１６ｍ以上高程范围内的洲滩植物物种与其他高程范围内的洲滩植物物种差异性最大；１５ １６ｍ，北深湖最大，表明北深湖在１５ １６ｍ高程范围内的洲滩植物物种与其他高程范围内的洲滩植物物种差异性最大；１４ １５ｍ，蚌湖和泗４７０４㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀３９卷㊀洲头较大，表明蚌湖和泗洲头在１４ １５ｍ高程范围内的洲滩植物物种与其他高程范围内的洲滩植物物种差异性最大；１３ １４ｍ，北深湖较大，表明北深湖在１３ １４ｍ高程范围内的洲滩植物物种与其他高程范围内的洲滩植物物种差异性最大；１２ １３ｍ，北深湖较大，表明北深湖在１２ １３ｍ高程范围内的洲滩植物物种与其他高程范围内的洲滩植物物种差异性最大；１１ １２ｍ以及高程在１１ｍ以下，蚌湖和泗洲头差异不显著㊂不同区域β物种多样性指数不显著（Ｐ＞０．０５），南北差异不显著（Ｐ＞０．０５），表明鄱阳湖湿地不同类型洲滩以及南北湖泊洲滩呈现相似的环境梯度变化特征（图３）㊂图３㊀鄱阳湖湿地洲滩植物的β多样性指数Ｆｉｇ．３㊀βｂｉｏｄｉｖｅｒｓｉｔｙｉｎｄｅｘｏｆｆｌｏｏｄｐｌａｉｎｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｉｎＰｏｙａｎｇＬａｋｅｗｅｔｌａｎｄｓ２．３㊀洲滩植物地上生物量洲滩植物地上部分生物量随高程变化显著（Ｐ＜０．００１）㊂总体上看，蚌湖的生物量最高，其次是常湖池，战备湖的生物量最低㊂不同高程范围内单位面积生物量具有明显的不同㊂高程在１６ｍ以上，常湖池最大；１５ １６ｍ，常湖池最大；１４ １５ｍ，蚌湖和泗洲头较大，其中蚌湖的单位面积生物量最为显著；１３ １４ｍ，蚌湖较大，泗洲头和东湖的单位面积生物量相差不明显；１２ １３ｍ，泗洲头和东湖的单位面积生物量较大，；１１ １２ｍ以及高程在１１ｍ以下，蚌湖和泗洲头的单位面积生物量相差不明显㊂与我国其他地区相比，鄱阳湖湿地洲滩植物单位面积生产力处于较高水平，高于内蒙古锡林浩特草原植被年生产力（４０３．７ｇ／ｍ２㊃ａ）［３７］，总体低于海草生产力，但部分高程区域（如１４ １６ｍ高程区域）接近海草生产力（最高值达１８５１ｇ／ｍ２㊃ａ）［３８］㊂不同区域洲滩植物地上部分生物量差异显著（Ｐ＜０．０５），南北湖泊洲滩植物地上部分生物量差异显著（Ｐ＜０．０５），表明鄱阳湖湿地洲滩不同类型洲滩以及南北湖泊洲滩的生物量随环境梯度变化差异性显著（图４）㊂根据不同高程的面积及其单位面积生物量，按照式３方程，可以计算得出鄱阳湖洲滩总的生物量为１１６１５４１ｔ，按照年生长季节为两期，则鄱阳湖洲滩年生物量达２３２３０８３ｔ（表２）㊂３㊀讨论与结论３．１㊀讨论由于鄱阳湖湿地年际水位变化明显，年际最低水位为均值７．９８ｍ，变化超过２ｍ，年际最高水位均值为１９．１２ｍ，变化超过６ｍ（２００４年最低水位为７．１２ｍ（２月４日），１９５４年最低水位为９．４９ｍ（３月２９日）；１９９８年最高水位为２２．５ｍ（７月３０日），１９７２年最高水位１５．９２ｍ（６月８日）），在湖泊高程１０ｍ以上区域，大多数５７０４㊀１１期㊀㊀㊀谢冬明㊀等：鄱阳湖湿地洲滩植物梯度变化㊀年份都会出现洲滩裸露的现象（图５）㊂因此，选取高程１０ｍ以上区域作为研究对象，能够反映鄱阳湖洲滩植物物种多样性和地上生物量的梯度变化特征㊂表２㊀鄱阳湖湿地洲滩植物总生物量估算Ｔａｂｌｅ２㊀ＴｏｔａｌｆｌｏｏｄｐｌａｉｎｂｉｏｍａｓｓｉｎＰｏｙａｎｇＬａｋｅｗｅｔｌａｎｄｓ高程区间Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ／ｍ生物量均值ＡｖｅｒａｇｅＢｉｏｍａｓｓ／（ｇ／ｍ２）高程区间面积ＡｒｅａｂｅｔｗｅｅｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔＥｌｅｖａｔｉｏｎｓ／ｍ２生物量ＴｏｔａｌＢｉｏｍａｓｓ１０ １１１８５４８８６４２３０２９０５２１１１ １２３４２７０３７８１８８０２４０６９３１２ １３２５９６０７１３１９８５１５７２４７１３ １４３９３４９２６９４４０６１９３６８６１４ １５５８８３１８１３０２２０１８７２０９１５ １６７８０１２４７８５００７９７３５５均值／合计Ａｖｅｒａｇｅ／Ｔｏｔａｌ４２５２７３５１６５８００１１６１５４１图４㊀鄱阳湖湿地洲滩植物的生物量Ｆｉｇ．４㊀ＢｉｏｍａｓｓｏｆｆｌｏｏｄｐｌａｉｎｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｉｎＰｏｙａｎｇＬａｋｅｗｅｔｌａｎｄｓ物种多样性指数的评价方法较多，有α㊁β㊁γ指数之分，而α㊁β多样性指数更能反映物种内部及其沿着环境梯度变化的特征㊂不同类型洲滩以及同一洲滩不同高程范围内的α㊁β多样性指数表现出较大差异性，表明不同类型洲滩的优势物种和物种聚集度存在明显差异性㊂从鄱阳湖湿地南北部的差异性来看，北部洲滩的多样性指数要大于南部㊂影响这种差异性的原因可能有两个，一是北部的洲滩地势较低，洲滩土壤养分积累更加丰富；另外一方面，北部洲滩受人类活动干扰的强调更小，洲滩植物生物量积累时间较长㊂一般研究结论认为，在同一海拔地点，则中等水分状况生境中，α多样性最大，而不是一般认为的最好的湿润生境㊂如北美最高的红杉林，α多样性很低，而附近干旱立地的低矮林，α多样性则较高［３９］㊂而鄱阳湖湿地洲滩的α多样性则呈现不同的变化特征，即使同一高程下，α多样性也明显不同㊂研究认为，高程变化决定鄱阳湖湿地洲滩的环境梯度特征［４０］，本研究也表明，不同高程洲滩植物地上生物量差异显著，并且呈现倒 Ｖ 的单峰分布规律性，主要由于洲滩植物地上生物量受到淹水时间㊁土壤含水量㊁土壤ｐＨ值等因素的影响㊂低海拔洲滩淹水时间过长，光照时间较短，不利于植物的正常生长㊂高海拔洲滩退水时间过长，地下水位较低，植物根系较浅，造成植物水分不足，不利于植物的正常生长［４１］㊂而１４ １６ｍ６７０４㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀３９卷㊀图５㊀鄱阳湖湿地水位Ｆｉｇ．５㊀ＷａｔｅｒｌｅｖｅｌｉｎＰｏｙａｎｇＬａｋｅｗｅｔｌａｎｄｓ高程区域（常湖池情况特殊，主要因为常湖池水位常年受到人为控制，加上湖底高程在１２ｍ以上，因此１６ １７ｍ高程区域较为适合洲滩植物的生长，该区域植物物种多样性指数较高，生物量较大），裸露时间适宜植物的生长周期，生物量较高㊂从鄱阳湖湿地南北部的差异性来看，北部洲滩的生物量要大于南部㊂影响这种差异性的原因与生物多样性差异性的原因相似㊂物种多样性指数与生物量在梯度上的变化比较一致，如蚌湖碟形湖泊湿地和泗洲头洲滩前缘湿地高程１４ １５ｍ的物种多样性指数较大，物种在梯度上的更替比较明显，生物量也是最大；战备湖和北深湖两个南部的碟形湖泊湿地也表现类似的特征㊂鄱阳湖湿地是一个浅水湖泊，水位波动对湿地洲滩面积的影响非常明显㊂影响鄱阳湖不同类型洲滩的地上生物量的因素是多方面的，根据调查过程发现，除自然因素如淹水时间［４２］㊁土壤肥力特征等影响外［４３］，干扰也是造成湿地植物物种多样性改变的因素之一［４４］，在鄱阳湖湿地洲滩裸露期，人类活动对鄱阳湖湿地的干扰强度较大［４５］㊂蚌湖㊁泗洲头㊁战备湖㊁北深湖和东湖的１６ １７ｍ高程区域，人类活动的痕迹较为显著，如蚌湖１６ １７ｍ高程区域有放牧和人耕作的痕迹，泗洲头１６ １７ｍ高程区域种植了大片杨树林，战备湖和北深湖主要受 斩秋湖 的活动影响较大，这些人类活动不可避免的造成了湿地洲滩植物物种多样性的降低㊂１６ｍ以上高程区域，是人类活动最为频繁的区域，是鄱阳湖湿地居民生产生活主要区域，因此该区域受人类活动干扰的强度最大，在一些地方出现终年裸露甚至沙化的特征［４６⁃４７］㊂近年来，鄱阳湖湿地旅游兴起，在秋冬季，１４ｍ高程以上区域，是人类旅游行为干扰的主要区域［４８］㊂３．２㊀结论本文基于野外调查和试验数据，初步分析了鄱阳湖湿地不同类型洲滩的植物物种多样性和地上部分生物量的梯度变化特征㊂由于自然环境和人类活动的共同影响，鄱阳湖湿地洲滩植物物种多样性和地上部分生物量分布表现较为复杂的特征，其梯度变化比较显著㊂物种多样性指数以蚌湖和泗洲头最高，表明这两个区域物种在环境梯度上的更替较为明显，常湖池的物种多样性指数较低，表明常湖池物种在环境梯度上的更替不７７０４㊀１１期㊀㊀㊀谢冬明㊀等：鄱阳湖湿地洲滩植物梯度变化㊀８７０４㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀３９卷㊀明显㊂总体上，生物量的分布沿高程梯度逐渐增加，到达一个峰值后降低㊂在同一高程上，洲滩前缘和碟形湖泊的植物生物量分布特征明显不同，洲滩前缘生物量最高值一般在１４ １５ｍ，碟形湖泊生物量最高值一般在１５ １６ｍ㊂影响鄱阳湖湿地不同类型洲滩的物种多样性和地上部分生物量差异性的原因主要是鄱阳湖湿地南北地域差异性和人类活动干扰强度㊂致谢：本文在野外调查㊁实验分析和写作阶段，得到余明泉㊁殷照华㊁卢锐㊁彭小英等人的帮助，特此致谢㊂参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：［１］㊀ＳｃｈｏｌｅｓＲＪ，ＢｉｇｇｓＲ．Ａｂｉｏｄｉｖｅｒｓｉｔｙｉｎｔａｃｔｎｅｓｓｉｎｄｅｘ．Ｎａｔｕｒｅ，２００５，４３４（７０２９）：４５⁃４９．［２］㊀ＤａｖｉｄｓｏｎＴＡ，ＭａｃｋａｙＡＷ，ＷｏｌｓｋｉＰ，ＭａｚｅｂｅｄｉＲ，Ｍｕｒｒａｙ⁃ＨｕｄｓｏｎＭ，ＴｏｄｄＭ．Ｓｅａｓｏｎａｌａｎｄｓｐａｔｉａｌｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙｄｒｉｖｅｓａｑｕａｔｉｃｂｉｏｄｉｖｅｒｓｉｔｙｉｎａｆｌｏｏｄ⁃ｐｕｌｓｅｄ，ｓｕｂ⁃ｔｒｏｐｉｃａｌｗｅｔｌａｎｄ．ＦｒｅｓｈｗａｔｅｒＢｉｏｌｏｇｙ，２０１２，５７（６）：１２５３⁃１２６５．［３］㊀ＲｏｎｇｏｅｉＰＪＫ，ＫｉｐｋｅｍｂｏｉＪ，ＫａｒｉｕｋｉＳＴ，ｖａｎＤａｍＡＡ．ＥｆｆｅｃｔｓｏｆｗａｔｅｒｄｅｐｔｈａｎｄｌｉｖｅｌｉｈｏｏｄａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｏｎｐｌａｎｔｓｐｅｃｉｅｓｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｄｉｖｅｒｓｉｔｙｉｎＮｙａｎｄｏｆｌｏｏｄｐｌａｉｎｗｅｔｌａｎｄ，Ｋｅｎｙａ．ＷｅｔｌａｎｄｓＥｃｏｌｏｇｙａｎｄＭａｎａｇｅｍｅｎｔ，２０１４，２２（２）：１７７⁃１８９．［４］㊀ＫｅｎｎｅｄｙＭＰ，ＭｕｒｐｈｙＫＪ，ＧｉｌｖｅａｒＤＪ．Ｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎｗｅｔｌａｎｄｖｅｇｅｔａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｓｏｉｌ⁃ｗａｔｅｒａｎｄｓｕｒｆａｃｅ⁃ｗａｔｅｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｕｓｉｎｇｄｉｖｅｒｓｉｔｙ，ａｂｕｎｄａｎｃｅａｎｄａｔｔｒｉｂｕｔｅｖａｌｕｅｓ．Ｈｙｄｒｏｂｉｏｌｏｇｉａ，２００６，５７０（１）：１８９⁃１９６．［５］㊀ＡｎｄｒｅｗＳＭ，ＴｏｔｌａｎｄØ，ＭｏｅＳＲ．Ｓｐａｔｉａｌｖａｒｉａｔｉｏｎｉｎｐｌａｎｔｓｐｅｃｉｅｓｒｉｃｈｎｅｓｓａｎｄｄｉｖｅｒｓｉｔｙａｌｏｎｇｈｕｍａｎｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｇｒａｄｉｅｎｔｓｉｎａｔｒｏｐｉｃａｌｗｅｔｌａｎｄ．ＷｅｔｌａｎｄｓＥｃｏｌｏｇｙａｎｄＭａｎａｇｅｍｅｎｔ，２０１５，２３（３）：３９５⁃４０４．［６］㊀ＥｃｋａｒｄＲＳ，ＨｅｒｎｅｓＰＪ，ＢｅｒｇａｍａｓｃｈｉＢＡ，ＳｔｅｐａｎａｕｓｋａｓＲ，ＫｅｎｄａｌｌＣ．Ｌａｎｄｓｃａｐｅｓｃａｌｅｃｏｎｔｒｏｌｓｏｎｔｈｅｖａｓｃｕｌａｒｐｌａｎｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆｄｉｓｓｏｌｖｅｄｏｒｇａｎｉｃｃａｒｂｏｎａｃｒｏｓｓａｆｒｅｓｈｗａｔｅｒｄｅｌｔａ．ＧｅｏｃｈｉｍｉｃａｅｔＣｏｓｍｏｃｈｉｍｉｃａＡｃｔａ，２００７，７１（２４）：５９６８⁃５９８４．［７］㊀ＢｒｉｘＨ，ＳｏｒｒｅｌｌＢＫ，ＬｏｒｅｎｚｅｎＢ．ＡｒｅＰｈｒａｇｍｉｔｅｓ⁃ｄｏｍｉｎａｔｅｄｗｅｔｌａｎｄｓａｎｅｔｓｏｕｒｃｅｏｒｎｅｔｓｉｎｋｏｆｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅｇａｓｅｓ？ＡｑｕａｔｉｃＢｏｔａｎｙ，２００１，６９（２／４）：３１３⁃３２４．［８］㊀徐松浚，徐正春．广州市湿地植被碳汇功能研究．湿地科学，２０１５，１３（２）：１９０⁃１９６．［９］㊀叶春，赵晓松，吴桂平，王晓龙，刘元波．鄱阳湖自然保护区植被生物量时空变化及水位影响．湖泊科学，２０１３，２５（５）：７０７⁃７１４．［１０］㊀段晓男，王效科，逯非，欧阳志云．中国湿地生态系统固碳现状和潜力．生态学报，２００８，２８（２）：４６３⁃４６９．［１１］㊀ＭａｕｑｕｏｙＤ，ＥｎｇｅｌｋｅｓＴ，ＧｒｏｏｔＭＨＭ，ＭａｒｋｅｓｔｅｉｊｎＦ，ＯｕｄｅｊａｎｓＭＧ，ｖａｎｄｅｒＰｌｉｃｈｔＪ，ｖａｎＧｅｅｌＢ．Ｈｉｇｈ⁃ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｒｅｃｏｒｄｓｏｆｌａｔｅ⁃Ｈｏｌｏｃｅｎｅｃｌｉｍａｔｅｃｈａｎｇｅａｎｄｃａｒｂｏｎａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｉｎｔｗｏｎｏｒｔｈ⁃ｗｅｓｔＥｕｒｏｐｅａｎｏｍｂｒｏｔｒｏｐｈｉｃｐｅａｔｂｏｇｓ．Ｐａｌａｅｏｇｅｏｇｒａｐｈｙ，Ｐａｌａｅｏｃｌｉｍａｔｏｌｏｇｙ，Ｐａｌａｅｏｅｃｏｌｏｇｙ，２００２，１８６（３／４）：２７５⁃３１０．［１２］㊀吕铭志，盛连喜，张立．中国典型湿地生态系统碳汇功能比较．湿地科学，２０１３，１１（１）：１１４⁃１２０．［１３］㊀ＷａｌｔｅｒＢＰ，ＨｅｉｍａｎｎＭ，ＭａｔｔｈｅｗｓＭ．Ｍｏｄｅｌｉｎｇｍｏｄｅｒｎｍｅｔｈａｎｅｅｍｉｓｓｉｏｎｓｆｒｏｍｎａｔｕｒａｌｗｅｔｌａｎｄｓ：１．Ｍｏｄｅｌｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎａｎｄｒｅｓｕｌｔｓ．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｅｏｐｈｙｓｉｃａｌＲｅｓｅａｒｃｈ，２００１，１０６（Ｄ２４）：３４１８９⁃３４２０６．［１４］㊀ＡｓｅｌｍａｎｎＩ，ＣｒｕｔｚｅｎＰＪ．Ｇｌｏｂａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｎａｔｕｒａｌｆｒｅｓｈｗａｔｅｒｗｅｔｌａｎｄｓａｎｄｒｉｃｅｐａｄｄｉｅｓ，ｔｈｅｉｒｎｅｔｐｒｉｍａｒｙｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ，ｓｅａｓｏｎａｌｉｔｙａｎｄｐｏｓｓｉｂｌｅｍｅｔｈａｎｅｅｍｉｓｓｉｏｎｓ．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，１９８９，８（４）：３０７⁃３５８．［１５］㊀ＣｒｉｌｌＭＰ，ＢａｒｔｌｅｔｔＫＢ，ＨａｒｒｉｓｓＲＣ，ＧｏｒｈａｍＥ，ＶｅｒｒｙＥＳ，ＳｅｂａｃｈｅｒＤＩ，ＭａｄｚａｒＬ，ＳａｎｎｅｒＷ．ＭｅｔｈａｎｅｆｌｕｘｆｒｏｍＭｉｎｎｅｓｏｔａｐｅａｔｌａｎｄｓ．ＧｌｏｂａｌＢｉｏｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌＣｙｃｌｅｓ，１９８８，２（４）：３７１⁃３８４．［１６］㊀李文，王鑫，潘艺雯，刘以珍，何亮，张欢，应智霞，刘颖，葛刚．不同水淹深度对鄱阳湖洲滩湿地植物生长及营养繁殖的影响．生态学报，２０１８，３８（９）：３０１４⁃３０２１．［１７］㊀周云凯，白秀玲，宁立新．鄱阳湖湿地灰化苔草种群生产力特征及其水文响应．生态学报，２０１８，３８（１４）：４９５３⁃４９６３．［１８］㊀段后浪，赵安，姚忠．鄱阳湖湿地典型草洲主要植物种群在５个资源环境梯度上的生态位特征．生态与农村环境学报，２０１７，３３（３）：２２５⁃２３３．［１９］㊀段后浪，赵安，姚忠．不同海拔高程梯度下鄱阳湖典型草洲植物群落物种⁃多度分布格局的模型拟合．植物科学学报，２０１７，３５（３）：３３５⁃３４３．［２０］㊀吴桂平，叶春，刘元波．鄱阳湖自然保护区湿地植被生物量空间分布规律．生态学报，２０１５，３５（２）：３６１⁃３６９．［２１］㊀谢冬明，郑鹏，邓红兵，赵景柱，樊哲文，方豫．鄱阳湖湿地水位变化的景观响应．生态学报，２０１１，３１（５）：１２６９⁃１２７６．［２２］㊀ＸｉｅＤＭ，ＪｉｎＧＨ，ＺｈｏｕＹＭ．ＳｔｕｄｙｏｎｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｆｕｎｃｔｉｏｎｚｏｎｉｎｇｆｏｒＰｏｙａｎｇｌａｋｅｗｅｔｌａｎｄ：ａＲＡＭＳＡＲｓｉｔｅｉｎＣｈｉｎａ．ＷａｔｅｒＰｏｌｉｃｙ，２０１３，（１５）：９２２⁃９３５．［２３］㊀李冰，杨桂山，王晓龙，万荣荣．鄱阳湖典型洲滩植物物种多样性季节动态特征．土壤，２０１６，４８（２）：２９８⁃３０５．［２４］㊀王江林，万慧琳．鄱阳湖湿地植被的生物多样性及其保护和利用．环境与开发，２０００，１５（４）：１９⁃２１．［２５］㊀简永兴，李仁东，王建波，陈家宽．鄱阳湖滩地水生植物多样性调查及滩地植被的遥感研究．植物生态学报，２００ｌ，２５（５）：５８１⁃５８７．［２６］㊀彭映辉，简永兴，李仁东．鄱阳湖平原湖泊水生植物群落的多样性．中南林学院学报，２００３，２３（４）：２２⁃２７．［２７］㊀ＸｕＸＬ，ＺｈａｎｇＱ，ＴａｎＺＱ，ＬｉＹＬ，ＷａｎｇＸＬ．Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｗａｔｅｒ⁃ｔａｂｌｅｄｅｐｔｈａｎｄｓｏｉｌｍｏｉｓｔｕｒｅｏｎｐｌａｎｔｂｉｏｍａｓｓ，ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ，ａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｔａｓｅａｓｏｎａｌｌｙｆｌｏｏｄｅｄｗｅｔｌａｎｄｏｆＰｏｙａｎｇＬａｋｅ，Ｃｈｉｎａ．ＣｈｉｎｅｓｅＧｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅ，２０１５，２５（６）：７３９⁃７５６．［２８］㊀鄱阳湖研究编委会．鄱阳湖研究．上海：上海科学技术出版社，１９８８．［２９］㊀江西省林业厅，刘信中，叶居新．江西湿地．北京：中国林业出版社，２０００．［３０］㊀江西省水文局．江西水文．武汉：长江出版社，２００７：９０⁃９１．［３１］㊀王晓鸿，鄢帮有，吴国琛．山江湖工程．北京：科学出版社，２００６．［３２］㊀张萌，倪乐意，徐军，何亮，符辉，刘足根．鄱阳湖草滩湿地植物群落响应水位变化的周年动态特征分析．环境科学研究，２０１３，２６（１０）：１０５７⁃１０６３．［３３］㊀国家林业局．ＬＹ／Ｔ１２３７ 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鄱阳湖湿地灰化苔草生长季氮磷含量与储量的变化 白秀玲;周云凯;王杰华;李文丽 【摘 要】湿地植物在营养元素生物地球化学循环过程中起着重要作用,研究植物氮磷元素的吸收、分配和积累特征对于正确理解氮磷循环关键过程及其生态作用具有重要意义.基于野外实地观测和室内实验分析,研究了鄱阳湖淡水湿地灰化苔草春草生长季内不同部位生物量、氮磷含量及氮磷储量的动态变化.结果表明:在生长季内,灰化苔草各部位生物量随时间推移而增加,地上部分生物量在各生长期均高于地下部分,地下部分生物量积累速率相对稳定,而地上部分和总体平均积累速率表现为生长前期高于生长后期;各部位氮磷含量经历了先减少再增加的变化过程,其中地上部分氮元素在灰化苔草生长的中后期显著高于地下部分,而磷元素在中前期两者差异更为显著;生物量与氮磷储量均呈显著正相关,是灰化苔草氮磷储量动态变化的主导因子,氮磷元素主要储存在灰化苔草的地上部分;研究期间灰化苔草平均氮磷比介于3.32-3.83之间,按营养限制理论进行判断,氮元素可能是灰化苔草生长的限制性营养因子.
【期刊名称】《生态学报》 【年(卷),期】2018(038)013 【总页数】9页(P4752-4760) 【关键词】氮磷含量;氮磷储量;生物量;灰化苔草;鄱阳湖湿地 【作 者】白秀玲;周云凯;王杰华;李文丽 【作者单位】河南大学资源与环境研究所,开封475004;河南大学环境与规划学院,开封475004;河南大学资源与环境研究所,开封475004;河南大学环境与规划学院,开封475004;河南大学资源与环境研究所,开封475004;河南大学环境与规划学院,开封475004;河南大学资源与环境研究所,开封475004;河南大学环境与规划学院,开封475004
【正文语种】中 文
湿地作为生源要素重要的“源”、“汇”和“转化器”[1]，其内部各元素的迁移转化与积累能力影响着湿地生物地球化学循环的进程[2- 3]，进而影响着湿地生态系统的结构和功能[4- 5]。氮磷是湿地植物生长不可缺少的营养元素，也是湿地生态系统生产力的重要限制性因子和水体富营养化的主要原因[6- 7]。湿地植物从土壤、水体等环境中吸收氮磷等营养物质以支持自身生长，并将其转化后固定在植物有机体中，植物死亡后经分解、淋洗等过程又会将固定的氮磷等物质归还到环境当中[8]。植物有机体通过吸收、分配、积累和归还等过程参与到氮磷的生物地球化学循环，是整个循环体系当中的重要环节，其作用方式和强度对于促进、延缓或遏制湿地生态环境恶化具有重要作用[3, 9- 10]。 针对湿地植物氮磷分配、积累和生物循环方面，许多学者已开展部分研究，如Wang等[11]研究了三江平原毛苔草(Carex lasiocarpa)氮磷含量和积累量的季节变化特征；郭雪莲等[12]则研究了小叶章(Calamagrostics angustifolia)、乌拉苔草(Carex meyeriana)和毛苔草3种典型植物群落氮的积累与分配模式；曾从盛等[9, 13]研究了闽江河口芦苇(Phragmites australis)、互花米草(Spartina alterniflora)以及短叶茳芏(Cyperus malaccensis)氮磷含量、生物量的动态变化及植物生产力的限制因子；吴春笃等[14- 15]研究了北固山湿地虉草(Phalaris arundinacea)和芦苇对氮磷的吸收与积累能力；邵学新等[16]则对杭州湾潮滩湿地芦苇、互花米草和海三棱藨草(Scirpus mariqueter)3种优势植物的氮磷含量与储量变化进行了研究。从已有的研究成果来看，当前研究更多集中在淡水沼泽湿地植物和滨海盐沼湿地植物，而对淡水湖泊湿地植物研究相对较少。开展淡水湖泊湿地植物氮磷营养元素的吸收、分配模式、迁移转化与积累特征研究，对于丰富和完善湿地氮磷养分循环理论、进一步正确理解湿地生物地球化学循环关键过程及其生态作用具有重要意义。 鄱阳湖湿地是我国最大的淡水湖泊湿地，受长江及流域“五河”(赣江、抚河、饶河、修水、信江)来水的共同影响，水位年内波动剧烈、变幅巨大，洲滩干湿交替频繁。这种独特的水文节律形成了芦苇(Phragmites australis)、南荻(Triarrhena lutarioriparia)、灰化苔草(Carex cinerascens)和虉草(Phalaris arundinacea)等湿地植物的带状分布格局和特有的生长发育过程[17- 18]，同时也使氮磷等营养物质在湿地生态系统中具有很大的流动性[19]。当前，鄱阳湖湿地植物研究主要集中于植物群落的分布[20- 21]、空间格局[22- 23]以及植物生长发育与水文变化之间的关系[24- 25]，而关于植物体营养元素的动态变化还鲜有报道。开展鄱阳湖湿地植物生长季内不同发育阶段营养元素的吸收、分配及转移特征研究，有助于进一步认识鄱阳湖湿地植物的生态功能及其在区域营养物质循环体系当中所起的生态作用。本文选取鄱阳湖湿地洲滩优势植物——灰化苔草作为研究对象，通过对灰化苔草春草生长季内氮磷含量与储量动态变化进行研究，以期揭示高变幅水位波动背景下鄱阳湖湿地植物的养分利用、分配模式和变化特征，为深入了解淡水湖泊湿地氮磷养分循环的关键过程和运行机制提供理论依据。 1 材料与方法 1.1 研究区概况 鄱阳湖湿地地处江西省北部，长江中下游南岸，地理位置24°29′14″—30°04′41″N、113°34′36″—118°28′58″E。在长江和流域“五河”来水的共同作用下，水位年内波动频繁，呈现出丰水期和枯水期交替出现的独特水文节律[26]。该区在气候上属于亚热带季风气候，夏季高温多雨，冬季温和少雨，多年平均气温16.5—17.8℃，平均降水量1350—1700 mm[27]。良好的水热条件使鄱阳湖湿地成为我国生物多样性最为丰富的地区之一[28]。湿地植被沿高程形成的水分梯度呈较为明显的带状或环带状分布，从湖岸向湖心方向依次分布着芦苇、南荻、灰化苔草和虉草等植物群落，其中灰化苔草分布最广、面积最大，是鄱阳湖湿地洲滩最为主要的湿生植物[29]，分为春草和秋草，一般每年2—5月为春草的萌发生长期，在丰水期春草易被湖水淹没，大量死亡或进入休眠状态；秋草则在秋季退水期洲滩出露后开始生长，一般9—12月为萌发生长期，次年1—2月枯萎[30]。 1.2 样品采集与处理 本研究选取星子县城南部落星墩附近灰化苔草集中分布区作为野外观测样地。样地内灰化苔草群落为单一优势种群落，灰化苔草个体数目和生物量占到群落总量的95%以上，群落内偶有水田碎米荠(Cardamine lyrata)、水蓼(Polygonum hydropiper)、下江委陵菜(Potrntilla limprichtii)等伴生种出现。灰化苔草主要分布在12—15 m高程带上，不同高程带由于水分等环境条件的差异，灰化苔草群落特征有所不同。低滩位(12—13 m高程带)长期处于过度湿润或水淹状态，成熟期株高仅30—50 cm，群落盖度50%—70%；中滩位(13—14 m高程带)在灰化苔草生长季的中后期遭受间歇性水淹，株高可达60—100 cm，群落盖度80%—100%；而高滩位(14—15 m高程带)在灰化苔草成熟期才开始经历水淹，株高为70—110 cm，群落盖度90%—100%。考虑到不同高程带水文条件和灰化苔草长势差异，本研究在样地内布设2条样带，在每条样带的不同高程带(低、中、高滩位)各布设1个1 m×1 m的样方，用GPS确定各样方的地理位置。在春草生长季内每月采样一次，分别于2015年3月2日(幼苗期)、4月3日(花期)和5月2日(成熟期)采集植物样品，花期和成熟期采样均将上次样方沿同高程略作平移，以避免重复采样对结果造成的干扰，每次共计采集6个样品。采样时统计各样方的灰化苔草密度，在样方内按对角线法用剪刀齐地面剪下9株灰化苔草地上部分(包括已枯的叶片)，并用小铁锹挖掘其地下根系[31]，装入密封袋中，带回实验室清水冲洗泥沙等杂物，晾干后用精度为0.01 g的电子天平分别称量地上与地下部分鲜重，之后将其置于鼓风干燥箱中80℃下烘干至恒重，并分别称其干重，最后将烘干样品进行粉碎、研磨，过100目筛后装密封袋内保存，用于测定植物体的氮磷含量。 1.3 测定方法与计算 将粉碎后的植物样品用硫酸-高氯酸(H2SO4-HClO4)进行消煮，分别采用凯氏定氮法和钼锑抗比色法测定全氮和全磷含量[32]。氮、磷储量计算公式如下： MN=TN×B； MP=TP×B 式中，MN、MP分别为氮、磷储量(g/m2)；TN、TP为单位生物量(干重)的氮、磷含量(g/kg)；B为单位面积的干重生物量(kg/m2)[33]。 利用每次采样各样方测得的9株灰化苔草生物量计算出单株生物量，乘以密度后，换算成各样方单位面积生物量，并求其平均值和标准差，以平均值±标准差作为该生长期灰化苔草生物量的统计值(n=6)；将每次各样方9株灰化苔草测算的氮磷含量和氮磷储量分别计算其平均值和标准差，以平均值±标准差作为该生长期灰化苔草氮磷含量和氮磷储量的统计值(n=6)。 1.4 数据统计分析 利用Excel 2007进行数据分析；采用相关分析确定灰化苔草生物量、氮磷含量与氮磷储量之间的相关性；通过t-test方法分别比较灰化苔草地上与地下部分的生物量、氮磷含量及氮磷储量之间的差异。 2 结果与分析 2.1 灰化苔草生物量变化 调查期间，灰化苔草地上部分、地下部分和总生物量的变化范围分别为0.69—