互花米草的入侵對鹽沼濕地溫室氣體及土壤碳氮動態(tài)的影響.pdf

1、入侵種互花米草(Spartinaalterniflora)1979年引入我國，表現(xiàn)出極高的生存、繁殖和擴散能力，我國北至遼寧中部，南至廣西東南部沿海互花米草超過了¨2000公頃，互花米草鹽沼生態(tài)系統(tǒng)是我國濕地主要組成部分(圖1)。1997年由于浦東機場的建設(shè)，進(jìn)行了“種青引鳥”工程，把互花米草引種到九段沙濕地。九段沙濕地是一個新生的濕地生態(tài)系統(tǒng)，是長江口一塊重要的河口沙洲型濱海濕地。目前九段沙濕地的植被主要由3個優(yōu)勢種組成，入侵種互花米

2、草、土著種蘆葦(Phraqmitesaustralis)和海三棱藨草(Scirpusmar幻ueter)。本研究以九段沙濕地為研究對象，運用了靜態(tài)箱法、氣相色譜質(zhì)譜法分析法、穩(wěn)定同位素分析方法和土壤分餾法等先進(jìn)的生態(tài)學(xué)分析方法，研究了互花米草入侵對濕地生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體釋放影響以及對濕地生態(tài)系統(tǒng)碳氮的改變和貢獻(xiàn)。報告的內(nèi)容主要分為三大部分： (Ⅰ)建立模擬潮汐鹽沼濕地，對比研究互花米草和蘆葦鹽沼濕地痕量氣體的釋放通量，揭示植物生長

3、和水淹對溫室氣體釋放的影響。 研究結(jié)果表明互花米草和蘆葦鹽沼濕地的痕量氣體釋放通量很低，互花米草群落的痕量氣體釋放通量高于蘆葦群落?；セ撞萑郝浼淄?CH4)和氧化亞氮(N2O)的釋放通量分別為0.16-0.85mg.m-2.h-1和2.17-6.11ug.m-2.h-1，蘆葦群落甲烷和氧化亞氮的釋放通量為0.21-0.66mg.m-2.h-1和1.69to5.15ug.m-2.h-1。植物作為甲烷運輸?shù)耐ǖ篮图淄楫a(chǎn)生基質(zhì)的來源

4、，甲烷的釋放的通量與植物的生物量，密度和二氧化碳的凈釋放量正相關(guān)。剪除植物后，發(fā)現(xiàn)互花米草群落中甲烷的釋放量減少19-73％，蘆葦群落甲烷的釋放量減少21-61％。氧化亞氮的釋放通量與植物的生物量，密度和二氧化碳的凈釋放量負(fù)相關(guān)，表明鹽沼濕地植物對氧化亞氮的產(chǎn)生有一定的抑止作用。水淹對鹽沼濕地氧化亞氮的釋放影響比甲烷的釋放影響顯著，揭示了植物運輸為鹽沼釋放甲烷的釋放的主要通道，而擴散(diffusion)是氧化亞氮釋放的主要通道，干旱是

5、氧化亞氮釋放主要控制因子。 (Ⅱ)應(yīng)用碳穩(wěn)定同位素技術(shù)，對比研究入侵中互花米草群落和土著種海三棱藨草的土壤有機質(zhì)的變化，揭示互花米草短期入侵對土壤有機質(zhì)的貢獻(xiàn)。我們發(fā)現(xiàn)短期的互花米草入侵增加土壤碳的含量是通過增加土壤有機碳所致。在0-100cm深的土壤剖面中0.90％-10.64％有機碳來源互花米草的殘留物(residues)，而在20-40cm深的土層互花米草的殘留物對土壤有機碳的貢獻(xiàn)最大。由于土壤表層土壤呼吸作用相對較高，對

6、有機碳的分解作用較強，互花米草對土壤表層有機碳的貢獻(xiàn)較小，而由于根系的分泌物較少和可溶性有機碳滲透作用較小，互花米草對土壤深層的有機碳貢獻(xiàn)較小。 (Ⅲ)運用碳氮同位素和土壤分餾(soilfractionation)分析方法，對比研究入侵中互花米草群落和土著種海三棱藨草的土壤碳氮組分的變化，揭示入侵種互花米草群落對土壤碳氮組分的改變。 互花米草入侵增加了土壤總碳氮庫、有機碳氮庫、易分解碳氮庫和不可分解碳氮庫，但沒有改變土壤

7、顆粒的組成和無機碳氮的含量。九段沙鹽沼濕地土壤由泥沙和粘土組成，無機碳氮的含量較大。短期的互花米草入侵不僅增加易分解碳庫供植物吸收利用，同時土壤不可分解碳庫平均2.34％來源互花米草殘留物。氮同位素豐率表明互花米草群落中土壤有機質(zhì)的分解速率和氮流失速率高于海三棱藨草群落，但互花米草較高的固氮能力，而海三棱藨草幾乎沒有固氮能力。 總之，本文的研究表明鹽沼濕地溫室氣體釋放量很低?；セ撞萑肭衷黾恿藴厥覛怏w的釋放運輸能力和土壤呼吸利用