淡水引入对滨海湿地土壤生物有效磷的影响

来源 :中国林业科学研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liuning2007
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淡水引入作为一种在滨海地区广泛开展的生态工程,其对湿地产生的影响受到越来越多的关注。磷是对滨海湿地结构和功能有重要影响的元素,由磷循环入手研究淡水引入对滨海湿地生态系统的影响,仅全磷很难准确反映湿地磷库的真实状况,土壤中的生物有效磷能更准确地反映湿地土壤中磷库的状况。在我国广泛开展滨海湿地保护的背景下,研究淡水引入对滨海湿地土壤生物有效磷的影响,对于探究滨海湿地土壤磷素的生物地球化学循环机制,进一步了解淡水恢复工程对滨海湿地生态系统产生的影响具有重要的意义。本研究以江苏大丰麋鹿国家级自然保护区为研究区,采集了180个土壤样品,24个植物全株样品,分析了土壤中的生物有效磷组分含量、理化性质、碱性磷酸酶活性、微生物群落特征以及植物的生长情况,探究淡水引入对于滨海湿地土壤生物有效磷、植物生长和土壤环境因子的影响,以及土壤生物有效磷与土壤环境因子和植物生长间的关系。主要得到以下几点结论:(1)在江苏滨海湿地土壤中,利用基于生物有效性的分离方法,提取四种生物有效磷:CaCl2-P(表征可溶和弱吸附力的无机磷)、Enzyme-P(表征酶释放的不稳定有机磷)、Citrate-P(表征吸附在粘粒上或弱结合在无机沉淀物中的活性无机磷)、HCl-P(表征吸附于矿物表面或存在于无机沉淀物中的中度稳定无机磷),其含量表现为:CaCl2-P(0.07 mg·kg-1)<Enzyme-P(0.95 mg·kg-1)<Citrate-P(7.57 mg·kg-1)<HCl-P(38.27 mg·kg-1)。四种生物有效磷与速效磷(Olsen-P)均显著相关,其中Citrate-P对湿地土壤中Olsen-P的贡献最大,总体上看,淡水引入两年湿地土壤中CaCl2-P和Enzyme-P含量降低,而Citrate-P和HCl-P含量增加。(2)淡水引入两年后,江苏滨海湿地中互花米草和盐地碱蓬的生物量和株高均降低,互花米草的根系深度在淡水引入后增加,而盐地碱蓬的根系深度降低,但差异都并不显著(P>0.05)。在淡水引入区,盐地碱蓬茎叶中的全氮和全磷含量均降低(P<0.05),而互花米草叶氮升高而茎的全氮减少(P<0.05)。土壤中CaCl2-P、Citrate-P、Enzyme-P的磷库处于较高水平,有助于互花米草和盐地碱蓬的长高以及植株生物量的积累(P<0.05),CaCl2-P和Enzyme-P对互花米草和盐地碱蓬叶片的生长有显著影响(P<0.05),而HCl-P对互花米草和盐地碱蓬茎的生长影响较大(P<0.01)。土壤生物有效磷与植物的作用是相互的,植物根系深度对土壤Enzyme-P也有显著影响(P<0.05)。(3)本研究表明,江苏盐城滨海湿地土壤的微生物优势门为Proteobacteria,相对丰度为56.20%。引入淡水两年后,湿地土壤中Epsilonbacteraeota的相对丰度提高,而Rokubacteria和Halanaerobiaeota两个门的相对丰度降低了。淡水引入使湿地土壤中Marinobacter、Halanaerobium、Alcanivorax、Geothermobacter、Halomonas等属的相对丰度降低。多样性指数的分析结果显示,淡水引入两年后滨海湿地土壤细菌群落的丰富度、多样性提高,但是变化并不显著(P>0.05)。常见的解磷能力较强的属相对丰度并不高,研究区中微生物活动对土壤生物有效磷的影响可能较小。(4)在研究区中,土壤理化性质和碱性磷酸酶活性对生物有效磷的各组分都有显著的影响,对CaCl2-P影响最大的是有机质(P<0.01),对Enzyme-P影响最大的是有机质和p H值(P<0.01),与Citrate-P相关性最大的是含水率和全氮(P<0.01),与HCl-P相关性最大的是全磷、有机质(P<0.01),冗余分析的结果进一步说明,江苏滨海湿地土壤中影响生物有效磷组分的关键环境因子是碱性磷酸酶活性和有机质,而淡水引入可能使p H值的影响力降低,并使有机质和全氮的影响力增强。(5)在四种不同的淡水引入模式中,采用修筑土堤阻挡部分潮水,淡水引入和海水漫入相结合的半围封模式,可以让土壤中碱性磷酸酶的活性维持在较高水平且使得土壤盐度、p H值、含水率也处于较有利于土壤磷素活化的范围,最有利于综合提高滨海湿地土壤生物有效磷库的水平。
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