闽江河口湿地枯落物分解及主要影响因子

以闽江河口湿地挺水植物本地种芦苇和入侵种互花米草的花和叶枯落物为研究对象,采用分解袋法分析其分解过程及主要影响因素.结果表明: 立枯分解(0～90 d)是2种湿地盐沼植物重要的分解阶段,芦苇和互花米草的花和叶质量损失率分别为(15.0±3.5)%、(13.3±1.1)%和(31.9±1.1)%、(20.8±1.4)%.倒伏分解阶段(91～210 d),芦苇和互花米草的花和叶质量损失率分别为(69.5±0.6)%、(71.5±2.5)%和(76.8±1.9)%、(67.5±2.1)%.在立枯分解阶段,2种挺水植物枯落物的分解速率与C/N呈正相关,与N/P呈负相关,分解过程受到P的限制程度较大.倒伏分解阶段,枯落物C/N、C/P和N/P的影响降低,而大气温湿度、土壤水分、酸碱度、盐度和沉积物特性等的影响加大.不同分解阶段枯落物分解影响因子的差异主要与其所处的微域环境和潮汐因素有关.     

闽江河口湿地植物枯落物立枯和倒伏分解主要元素动态

采用分解袋法,对闽江河口湿地2种挺水植物——芦苇(Phragmites australis)和互花米草(Spartina alterniflora)花和叶枯落物的立枯和倒伏分解过程及C、N、P元素动态进行研究。结果表明:(1)立枯分解是2种湿地盐沼植物重要的分解阶段,干物质损失率在13.26%—31.89%之间。多项式模型能较好描述2种植物花和叶的枯落物分解残留率动态。(2)立枯分解阶段,芦苇花和叶的C含量主要为波动下降,互花米草较为稳定;倒伏阶段后期,2种植物都以升高为主。立枯分解阶段2种植物枯落物N含量略有下降,而倒伏阶段逐渐上升。分解过程中枯落物P含量的波动较大。(3)2种植物花和叶C、N的NAI值在分解过程中<100%。芦苇的花和叶中P的NAI值在立枯和倒伏分解阶段都经历了明显下降和升高的过程,而互花米草在立枯阶段变化不大,倒伏阶段下降较为明显。(4)与芦苇相比,互花米草的花和叶枯落物C库较高,N库较低,P库差异不大。     

湿地草本植物枯落物分解的影响因素

草本植物是湿地的主要植被类型之一,其枯落物是湿地有机物质的重要组成部分。本文概述了影响湿地草本植物枯落物分解的主要因素及研究进展,主要包括枯落物自身质量、生物因素、环境因素和人类活动与全球变化等。认为,枯落物质量是本质要素,生物是分解的主导因素,环境等外部因素起到重要作用。讨论了该领域有待深入研究的方向,指出要深入湿地枯落物分解机理的研究,加强多尺度、大环境梯度和多种影响因素的综合研究,加强全球变化对湿地枯落物分解的影响研究,增强实验方法研究等。     

湿地枯落物分解及其对全球变化的响应

综述了当前湿地枯落物分解及其对全球变化响应的研究动态。湿地枯落物分解研究已随研究方法的改进而不断深化;当前湿地枯落物分解过程研究主要集中在有机质组分和元素含量变化特征的探讨上;湿地枯落物分解同时受生物因素（即枯落物性质以及参与分解的异养微生物和土壤动物的种类、数量和活性等）和非生物因素（即枯落物分解过程的外部环境条件,包括气候条件、水分条件、酸碱度与盐分条件以及湿地沉积的行为与特征等）的制约;模型已成为湿地枯落物分解研究的重要手段,对其研究也在不断深化。还讨论了湿地枯落物分解对于全球变化的响应,指出全球变暖、大气CO2浓度上升、干湿沉降及其化学组成改变可能对枯落物分解产生的直接、间接和综合影响。最后,指出了当前该领域研究尚存在的问题以及今后亟需加强的几个研究方面。     

三江平原典型湿地枯落物早期分解过程及影响因素

枯落物分解是湿地物质循环和能量流动的关键环节,是维持湿地功能的重要过程之一。采用分解袋法对三江平原3种典型湿地植物枯落物分解过程及影响因素进行了研究。研究表明,在164d实验过程中乌拉苔草分解速率始终最快;在分解前103d中毛果苔草分解速率大于小叶章,但在103~164d间小叶章分解速率大于毛果苔草;分解164d,小叶章、乌拉苔草和毛果苔草枯落物的失重率分别为初始重的31.98%、32.99%和28.91%。分解过程中小叶章和毛果苔草枯落物中有机碳浓度波动较大,而乌拉苔草枯落物中持续下降;3种枯落物有机碳绝对含量都表现为净释放。小叶章枯落物中N浓度波动较大,绝对含量发生净释放;毛果苔草枯落物N浓度持续增加,绝对含量净增加;乌拉苔草枯落物N浓度先增加后减少,绝对含量发生净释放。3种枯落物中P浓度都先迅速下降后缓慢上升,绝对含量都表现为净释放。3种枯落物中C/N和C/P也相应的发生变化。小叶章和乌拉苔草枯落物分解速率与枯落物C/P显著相关,而毛果苔草枯落物与枯落物N浓度显著相关;对应3种枯落物分解速率的主要环境因子分别为土壤含水量、土壤容重和土壤温度。3种枯落物分解速率和营养物质含量动态受到枯落物自身质量和温湿条件、周围环境营养状况等自然环境条件的共同影响,相比而言,受枯落物质量的影响更大。     

闽江河口湿地植物与土壤灰分及其影响因子分析

以闽江河口鳝鱼滩湿地生长的芦苇(Phragmitesaustralis)和互花米草(Spartina alterniflora)为研究对象,并对相应的36个土壤剖面进行取样分析,揭示它们的(厂火)分含量分布特征,并对其影响因子进行分析。研究结果表明:闽江河口鳝鱼滩湿地芦苇和互花米草各个器官(厂火)分含量的差异性明显,芦苇各部位(厂火)分含量的平均值大于互花米草;芦苇和互花米草湿地土壤(厂火)分含量的垂直分布较为类似,芦苇湿地土壤(厂火)分合量略高于互花米草湿地土壤(厂火)分含量,但两种植物土壤(厂火)分含量的差异并不显著;芦苇和互花米草湿地土壤(厂火)分含量与土壤有机碳有极其显著的负相关关系,与土壤含水量的相关性也较明显;从单一的植物类型来看,互花米草湿地土壤(厂火)分含量与容重、碳含量、含水量和盐度呈显著的相关关系,芦苇湿地土壤(厂火)分含量与土壤pH值有明显的正相关关系。     

三江平原沼泽湿地枯落物分解及其营养动态

分解袋法研究了三江平原典型沼泽湿地枯落物的分解速率和N、P营养动态.湿地枯落物的分解速率（0.000612～0.000945 d^-1）在群落间差异显著,分解480d,分别损失初始重的45.36%（Carexpseudocuraica）、35.32%（Carex lasiocarpa）、33.72%（Deyeuxia angustifolia）和29.13%（Deyeuxia angustifolia-Shrub）,即随淹水深度由大到小、淹水时间由长到短,枯落物分解由快到慢,说明湿地的淹水状况是影响枯落物分解速率的主要因素.分解过程中,漂筏苔草和毛果苔草枯落物N浓度持续上升,N在枯落物中积累;小叶章枯落物N浓度在第1个月快速下降而后缓慢上升,分解使枯落物释放N.各类枯落物P浓度的变化大致呈不同程度的降低趋势,分解使湿地枯落物均发生P释放.结果表明,微生物的营养需求状况决定了湿地枯落物N、P的动态变化,而其积累或释放的强度则可能与枯落物初始C：N和C：P的大小有关.     

三江平原小叶章湿地枯落物分解及主要元素变化动态

应用分解袋法研究了三江平原小叶章湿地枯落物的分解失重及其主要营养元素的变化动态。结果表明,小叶章枯落物的年分解速率为0.257,二次指数模型:Wt/W0=0.0399e-0.545t+0.9601e0.018t(R2=0.945)能更好地描述其分解失重动态。分解过程中,C、N、P、Ca的积累系数(NAI)<100%(P<0.05),元素发生了净释放;K、Na的NAI>100%(P<0.05),元素发生了净积累;Mg、Mn、Fe的NAI值与100%无显著差异(P>0.05),元素既有释放又有积累。分解16个月后,小叶章枯落物各元素总体释放率的大小顺序为:Fe>P>Ca>N>C>Mg>Mn>K>Na,而相应元素的释放量分别为:0.106、0.147、0.971、0.568、65.37、-0.017、-0.114、-0.209和-0.125 g.m-2。     

上海市大莲湖池杉林三种优势植物枯落物分解动态

用枯落物分解网袋法,对上海市大莲湖湿地池杉林内3种优势植物池杉(Taxodium ascendens)、孔雀稗(Echinochloa cruspavonis)、日本看麦娘(Alopecurus japonicus)的枯落物进行了190 d的分解培养,测定了分解速率及其C、N、P养分元素释放动态.用收集器法对池杉林枯落物的数量进行了研究.结果表明,池杉林内池杉每年产生枯落物量为5.70t·hm-2,是该林地枯落物的主要来源.3种植物枯落物的分解速率(枯落物的干重量损失)依次为日本看麦娘＞孔雀稗＞池杉.C元素含量在3种植物枯落物中随时间显著下降;N、P元素在池杉枯落物中均有不同程度的富集,而在日本看麦娘和孔雀稗中则没有发生富集现象.     

枯落物分解研究方法和模型讨论

由于研究目的、尺度范围和要求精度的不同,枯落物分解的研究方法各异：野外分解袋法是最直接和最准确的方法,但是耗时太长;室内分解培养法与野外分解袋法相似,但具有灵活设计试验方案的优越性;现量估算法方法简捷,但是只对进入稳定发展和动态平衡阶段的生态系统可以获得较好的精度;综合平衡法能反映整个生长历史时期的枯落物分解速率平均水平,但其准确性取决于对历年凋落物量预测的精度。在枯落物分解模型中,分解率概算模型只适合于林地枯落物积累达到动态平衡时的情况,所以作者提出了另外的枯落物动态平衡模型予以修正;时间衰减模型以Olson指数模型为典型代表,但由于在应用过程中存在一些问题,也提出了相应的修正办法;影响因子关系模型包括基质质量因子关系模型、非生物环境因子关系模型和生物因子关系模型等类型。作者提出构建过程模型将是未来枯落物分解模型研究的方向。     

长江口九段沙盐沼湿地芦苇和互花米草生物量及碳储量

2010-2012年,采用野外采样和实验室测定相结合的方法,研究了长江口九段沙芦苇、互花米草植被带生物量的季节动态和碳储存能力.结果表明:两种植物生物部分(地上、地下、枯立物生物量之和)的有机碳储量均为秋季最高、春季最低.地上活体互花米草单位面积的平均碳储量(445.81 g·m-2)高于芦苇(285.52 g·m-2),芦苇枯立物的平均碳储量(203.15 g·m-2)低于互花米草(315.28 g· m-2),但芦苇区土壤表层(0 ～30 cm)有机碳储量(1048.62 g·m-2)约为互花米草区(583.33 g· m-2)的2倍.芦苇区的碳储存能力(3212.96g· m-2)总体上高于互花米草区(2730.42 g·m-2).表明保护芦苇群落对于维护盐沼湿地的碳汇功能具有重要意义.     

闽江河口互花米草不同入侵阶段湿地土壤nirK型反硝化微生物群落结构及多样性

为了明确闽江河口互花米草海向不同入侵阶段湿地土壤nirK型反硝化微生物的群落结构及多样性,在鳝鱼滩东部的互花米草分布区,由陆向海方向选择互花米草海向入侵前的光滩(MF)、入侵1～2年(SAN)和入侵6～7年的互花米草(SA)湿地为研究对象,基于高通量测序技术,测定并分析了不同互花米草入侵阶段湿地土壤nirK型反硝化微生物群落结构及多样性的差异。结果表明:互花米草海向入侵降低了土壤中nirK型反硝化微生物群落的多样性及丰富度。不同入侵阶段湿地土壤的nirK型反硝化微生物主要包括变形菌门和放线菌门,其中变形菌门占绝对优势地位。互花米草海向入侵整体改变了湿地土壤中nirK型反硝化菌属的组成特征,MF、SAN、SA湿地土壤中相对丰度最高的nirK基因菌属分别为慢生根瘤菌属、中慢生根瘤菌属和产碱杆菌属。互花米草海向入侵增加了土壤中nirK型反硝化微生物群落组成的空间异质性,尤其是在SAN样地,这主要与样地本身的环境扰动性较大及互花米草海向入侵加大了样地环境因子的空间异质性有关。互花米草海向入侵主要是通过显著改变土壤理化因子(粒度组成、pH值和含水量)和氮养分条件(全氮、NH₄⁺-N、NO₃^--N)来影响nirK型反硝化微生物的群落结构及多样性。本研究结果有助于揭示互花米草海向入侵对湿地土壤反硝化过程影响的微生物机制。     

大丰野放麇鹿生境中芦苇和互花米草的营养对比分析

2008年9月-2009年7月,对江苏大丰麋鹿国家级自然保护区野放麋鹿生境中食源植物芦苇(Phragmites australis)和互花米草(Spartina alterniflora)的营养成分变化进行了研究;并对5条样线上的样点分别采样,对互花米草和芦苇的粗蛋白、酸性洗涤纤维及中性洗涤纤维分别进行了测定.结果表明:互花米草粗蛋白含量为8.09%,酸性洗涤纤维为36.34%,中性洗涤纤维为69.82%;而芦苇的年度粗蛋白含量为2.84%,酸性洗涤纤维为45.99%,中性洗涤纤维为77.78%;大丰野放麋鹿生境中互花米草的营养成分含量比芦苇高,可见,互花米草是野放麋鹿的喜食植物.     

闽江河口互花米草不同入侵年限湿地土壤磷赋存形态

选择闽江河口鳝鱼滩互花米草不同入侵年限湿地(SA₁,5～6年;SA₂,8～10年;SA₃,12～14年)为对象,基于时空互代法研究了互花米草入侵对湿地土壤磷赋存形态的影响。结果表明: 不同入侵年限互花米草湿地土壤中难分解态磷(HCl-Pi、Residual-P)含量的占比最高(46.4%～46.7%),中等易分解态磷(NaOH-Pi、NaOH-Po、Sonic-Pi)次之(40.0%～44.0%),而易分解态磷(Resin-Pi、NaHCO₃-Pi、NaHCO₃-Po)最低(9.5%～13.3%)。随着互花米草入侵年限的增加,湿地土壤磷赋存形态及其空间分布特征也发生明显改变,中等易分解态磷、难分解态磷和总磷含量整体上均呈增加趋势,而易分解态磷含量呈降低趋势。相对于SA₁,SA₂的中等易分解态磷、难分解态磷和总磷含量分别增加了11.5%、9.7%和10.5%,而SA₃分别增加了24.8%、13.2%和13.5%。互花米草入侵年限的增加显著改变了湿地土壤磷的赋存形态特征,这主要取决于电导率(EC)、pH值及粒度等关键因子的变化。近年来,闽江河口开展的互花米草定期刈割治理在一定程度上减少了残体向土壤归还磷养分的能力,降低了土壤中易分解态磷的养分供应。     

闽江河口潮汐湿地二氧化碳和甲烷排放化学计量比

为了阐明河口潮汐湿地碳源温室气体排放的化学计量比特征,对闽江河口潮汐湿地二氧化碳和甲烷排放进行了测定与分析。结果表明:芦苇湿地和短叶茳芏湿地二氧化碳与甲烷排放均呈现正相关;涨潮前、涨落潮过程和落潮后芦苇湿地和短叶茳芏湿地CO2∶CH4月平均值分别为55.4和185.0,96.3和305.5,68.7和648.6,3个过程芦苇湿地和短叶茳芏湿地CO2∶CH4差异均不显著(P>0.05),2种植物湿地CO2∶CH4对潮汐的响应并不一致,但均在涨潮前表现为最低;涨潮前、涨落潮过程和落潮后均表现为芦苇湿地CO2∶CH4低于短叶茳芏湿地(P<0.05);河口潮汐湿地CO2∶CH4为空间变异性>时间变异性,潮汐、植物和温度均对CO2∶CH4的变化具有一定的调节作用。     

闽江河口短叶茳芏潮汐湿地甲烷排放通量

采用静态箱-气相色谱法,测定了闽江河口短叶茳芏（Cyperus malaccensis）潮汐湿地甲烷排放通量.结果表明：夏季和冬季短叶茳芏潮汐湿地甲烷排放通量的日变化范围分别在1.29～2.93 mg·m^-2·h^-1和0.06～0.22 mg·m^-2·h^-1;涨潮前、涨落潮过程中和落潮后甲烷排放通量分别在0.11～1.52 mg·m^-2·h^-1、0.10～1.05 mg·m^-2·h^-1和0.05～1.70 mg·m^-2·h^-1,月平均值分别为0.73、0.47和0.72 mg·m^-2·h^-1,其排放峰值均出现在9月,最低值出现在3月,涨落潮过程中的甲烷排放通量明显低于涨潮前和落潮后（P< 0.05）;甲烷排放通量的季节变化表现为：夏季>秋季>春季>冬季;潮汐是影响甲烷排放日变化的重要因子,植物生长阶段和温度是甲烷排放月变化和季节变化的主要控制因子.     

外来种互花米草和土著种芦苇空中凋落物氮动态的比较研究

土壤氮含量是限制植物生长的重要因素, 所以入侵植物要入侵成功必须突破土壤氮限制的瓶颈。近年来, 外来种互花米草(Spartina alterniflora)在中国海岸带盐沼中快速取代土著种芦苇(Phragmites australis), 引起了多方面的生态学后果。为了解互花米草与本地种芦苇空中凋落物的氮含量是否存在差异及产生这种差异的机制, 2003年11月至2004年4月, 作者在长江口九段沙湿地对互花米草与芦苇空中凋落物氮含量(单位面积凋落物的总氮量, N g/m²)进行了测定, 结果表明互花米草的氮含量比芦苇高。在空中分解过程中, 互花米草茎(包括叶鞘与秆)凋落物的氮含量显著上升, 但芦苇茎凋落物的氮含量显著降低。2006年1月, 又对中国海岸带6个地点的盐沼中互花米草的凋落物进行取样和氮浓度测定, 发现互花米草空中叶鞘与秆的老凋落物(2004年冬季产生)的氮浓度均显著高于其新产生的凋落物(2005年冬季产生), 表明在空中分解过程中, 互花米草叶鞘与秆凋落物氮含量增加具有普遍性。进一步的温室受控实验结果表明, 互花米草凋落物氮含量增加可能是由腐生固氮微生物引起的。以上结果表明,互花米草取代芦苇后, 改变了空中凋落物的氮动态, 增加了生态系统中氮的输入, 可能有利于互花米草的快速扩张。     

闽江口海蜇渔业生态学研究

根据1993年5～9月的调查材料,研究了福建闽江口海域海蜇的渔业生态学。其密度和生物量高峰分别出现在6月20日和7月10日;群体伞径范围为18～546mm,平均328.8mm.体重范围为0.5～9540g,平均2877.4g;伞径为345～485mm的雌性有性繁殖力在1120.6×10⁴～3754.8×10⁴粒,平均2444.7×10⁴粒,有性生殖期在8月初至11月;采用高次方程和指数高次方程分别模拟伞径和体重生长,生长方程为:Φ_t=12.1337+17.7048t+3.1385t²-0.2049t³+0.00302t⁴,log_eW_t=-0.5749+1.4818t-0.0771t²+0.00129t³;以生物经济学原理确定7月20日为合理开捕期,开捕伞径为465.8mm.讨论分析了执行合理开捕期和开捕规格,对保护和合理利用海蜇资源,提高经济效益的重要意义.     

闽江河口不同河段芦苇湿地土壤碳氮磷生态化学计量学特征

为了阐明不同河段湿地土壤生态化学计量学特征及其指示意义,对闽江河口不同河段芦苇湿地土壤碳、氮、磷含量进行了测定与分析。结果表明:上游段芦苇湿地0—60 cm土壤C/N、C/P和N/P分别为36.5—51.3、43.0—93.6和0.8—2.3,平均值分别为44.1、66.9和1.6;中游段湿地0—60 cm土壤C/N、C/P和N/P分别为15.8—21.7、28.0—72.2和1.6—4.2,平均值分别为17.6、45.7和2.6;下游段湿地0—60 cm土壤C/N、C/P和N/P分别为13.5—19.8、63.6—125.4和4.2—6.3,平均值分别为16.4、90.5和5.5;不同河段湿地的3种比值表现为不同的变化趋势,土壤C/N为上游段湿地>中游段湿地>下游段湿地,C/P为下游段湿地>上游段湿地>中游段湿地,N/P为下游段湿地>中游段湿地>上游段湿地;单一河段湿地不同土壤剖面C/N、C/P和N/P的变异性小于不同河段湿地之间的变异性;土壤水分含量和粉粒含量是影响不同河段湿地土壤C/N、C/P、N/P变化的最为关键的因子;不同河段湿地土壤C/N和N/P对厌氧碳分解过程具有良好的指示作用。