黄河三角洲滨海芦苇湿地磷的生物地球化学过程
文献类型：学位论文
| 作者 | 屈凡柱 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2014-05-16 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 于君宝 |
| 关键词 | 黄河三角洲 滨海湿地 芦苇 磷 生物地球化学过程 |
| 学位专业 | 环境科学 |
| 中文摘要 | 黄河三角洲滨海湿地是我国暖温带地区最年轻、最广阔的湿地生态系统，处在陆地-海洋相互作用最活跃的地带。保护区内芦苇集中分布面积达40万亩，区外大面积芦苇湿地被开垦成棉田，为响应退耕还湿工程，退耕芦苇湿地也大面积存在。湿地磷（P）的迁移转化过程不但影响着系统自身物质循环、能量流动和湿地生产过程，而且对湿地演化、物种分布以及生物多样性等产生深远影响。为了更好的了解滨海湿地中磷的迁移转化过程与驱动机制，本论文以滨海芦苇湿地（新生湿地和退耕湿地）为研究对象，通过野外观测和微区实验，研究了湿地土壤磷形态、分布与储量，湿地植物生物量与磷积累季节变化特征，湿地植物残体分解与分解过程磷动态变化特征，退耕还湿工程对湿地影响，建立了湿地系统磷循环分室模式。主要结论如下： 1）新生和退耕芦苇湿地研究样地内土壤（0-60 cm）TP平均含量分别为569.34 mg/kg和583.5 mg/kg；AP平均含量分别为6.12 mg/kg和5.74 mg/kg，P储量分别为0.433 kg/m2和0.437 kg/m2。采用Hedley磷分级方法测定的新生和退耕湿地土壤TP平均含量分别为624.2 mg/kg和649.2 mg/kg。二者TPi总量之间差异不大，分别为545.1 mg/kg和542.4 mg/kg，分别占TP的87.33%和83.56%；D.HCl-Pi是土壤TP和TPi的主要部分。TPo分别为79.1 mg/kg和106.7 mg/kg，NaOH-Po是土壤TPo的主要部分。对各P组分与土壤基本理化性质做相关分析发现，Pi组分中Resin-P、Bicarb-Pi、OH-Pi和C.HCl-Pi的含量与TOC及金属元素的含量呈显著正相关关系，Po组分与土壤基本理化性质相关性不显著。Pi是土壤磷的主要组成成分，退耕湿地TPo含量明显高于新生湿地。 2）芦苇湿地土壤对外源P有很强的吸附能力，对P的固定能力不因为外源P含量的增加而发生较大变化；新生湿地对P的吸附能力强于退耕湿地。生长季内滨海芦苇湿地土壤（0-15 cm）Po的净矿化量为7.49 g/m2，约占土壤TPo储量（12.33 g/m2）的60.7%，新生滨海芦苇湿地土壤Po的矿化速率随着土温升高而加快。 3）各器官中TP含量具有明显的季节变化规律。生长季内，二者地上各器官中（叶+茎）TP含量均呈波动性变化，但总体上呈递减趋势；根中TP含量呈波动变化；二者各器官中TP含量的变化与植物的生长节律相一致。二者对P的积累量均表现为：根 > 叶 > 茎，P主要在根中积累，根是P的重要储库。二者相比，退耕湿地芦苇当年P积累量高于新生湿地芦苇当年的积累量。 4）新生和退耕湿地芦苇群落凋落物P储量在11月份分别达到115.66 mg/m2和153.55 mg/m2，退耕湿地返还量大于新生湿地。两种湿地类型立枯物分解随时间变化总体趋势相同，即随着时间的延长失重率呈增大趋势；分解速率常数在0.001~0.002d-1之间，新生和退耕湿地95%地上部分的分解时间分别为8.17 a和8.23 a；95%地下部分的分解时间分别为：3.69 a和3.71 a。芦苇枯落物的整个分解试验过程NAI值均小于100%，数据表明芦苇植物残体在分解过程中表现为 P 的净释放。 5）随补水频次的增加，规律性补水对生长季初期芦苇生物量有明显促进作用，但对芦苇植物器官中营养物质含量没有影响。施用氮肥在生长季可以明显提高芦苇植物叶和茎器官C和N的含量和根器官的C、N和P的含量，表明施用N肥对芦苇植物对P的吸收范围局限于根部。在施用一定量N肥的前提下，施用磷肥对芦苇植物体生物量和C、N和P等营养物质积累过程的促进作用微弱。 6）不同土地利用方式下，新生湿地、退耕湿地和棉田土壤C:N:P比值分别为42.6:1.6:1、71.2:2.0:1和63.2:1.9:1，土壤C:N:P比值没有严格限制在一定范围。土壤中N:P比值约为1.9:1，显著低于世界和中国平均水平，土壤处于缺氮状态。新生湿地、退耕湿地和棉田中植物C:N:P 比值分别为1753:22.4:1、1539:23.0:1和1196:23.8:1。虽然湿地植物的C:N:P比值也没有被严格限制在一定范围，但是植物N:P比值表现出较好约束值，在23左右。 7）建立了滨海芦苇湿地大气-土壤-植物系统的磷循环分室模式，确定了不同分室的磷储量以及分室间的磷流通量。大气降水中TP全年沉降量为72.88 mg/m2。土壤是湿地系统磷的主要储库,植物体地下部分是植物体库主要部分。新生和退耕湿地芦苇植物年吸收量分别为1.211 g P/m2和1.527 g P/m2；年返还量分别为0.792 g P/m2和1.119 g P/m2。退耕湿地循环系数和周转系数高于新生芦苇湿地，表明退耕湿地系统 P 的周转期较短，养分归还快，利用效率高。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2014-06-30 |
| 源URL | [http://ir.yic.ac.cn/handle/133337/6806]  |
| 专题 | 中科院烟台海岸带研究所知识产出_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 屈凡柱. 黄河三角洲滨海芦苇湿地磷的生物地球化学过程[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2014. |
入库方式： OAI收割
来源：烟台海岸带研究所
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