潘婷,曾六福,曾從盛,2,3?,王維奇,2,3

(1.福建師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院,350007,福州;2.福建師范大學(xué)濕潤(rùn)亞熱帶生態(tài) 地理過(guò)程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 350007,福州;3.福建師范大學(xué)地理研究所,350007,福州)

互花米草入侵對(duì)閩江河口裸灘濕地土壤有機(jī)碳的影響

潘婷1,曾六福1,曾從盛1,2,3?,王維奇1,2,3

(1.福建師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院,350007,福州;2.福建師范大學(xué)濕潤(rùn)亞熱帶生態(tài) 地理過(guò)程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 350007,福州;3.福建師范大學(xué)地理研究所,350007,福州)

為揭示互花米草入侵對(duì)裸灘濕地土壤有機(jī)碳的影響,選取閩江河口裸灘濕地和被互花米草入侵的裸灘濕地為研究對(duì)象,測(cè)定其不同土層土壤的有機(jī)碳和活性有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù),同時(shí)對(duì)土壤的各種理化性質(zhì)進(jìn)行測(cè)定分析。結(jié)果表明:裸灘和互花米草濕地0～60 cm土層土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化范圍分別為0.95～12.43 g/kg和1.45～10.04 g/kg,平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為4.03和4.35 g/kg;互花米草濕地0～60 cm土層土壤微生物量碳、可溶性有機(jī)碳和輕組有機(jī)碳平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別增加12.76%、40.86%和12.62%,土壤易氧化有機(jī)碳平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)基本不變。研究結(jié)果表明互花米草入侵裸灘在一定程度上增加了土壤有機(jī)碳及不同活性有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù),但影響并不顯著。

土壤有機(jī)碳;互花米草;入侵;裸灘;閩江河口濕地

全球氣候變暖是當(dāng)前人類面臨的主要環(huán)境問(wèn)題之一。CO2和CH4等碳源溫室氣體對(duì)增強(qiáng)溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)率可超過(guò)75%[1-2],這類溫室氣體的排放與土壤碳庫(kù)密切相關(guān)。全球土壤有機(jī)碳庫(kù)0.1%的變化將導(dǎo)致大氣圈CO2質(zhì)量濃度1 mg/L的變化[3]。濕地是地球上生產(chǎn)力最高的生態(tài)系統(tǒng)[4],雖然僅占陸地表面積的2%～6%[5],卻占了全球陸地碳庫(kù)的12%～20%[6];因此,更好地認(rèn)識(shí)濕地土壤碳庫(kù)特征是減緩溫室氣體排放,有效抑制全球變暖的基礎(chǔ)。

生物入侵的生態(tài)影響是入侵生態(tài)學(xué)的一個(gè)重要研究領(lǐng)域,但目前對(duì)于外來(lái)植物入侵濕地造成的生態(tài)后果評(píng)價(jià)多集中在對(duì)生態(tài)系統(tǒng)地上部分的影響,較少涉及對(duì)地下部分生態(tài)過(guò)程和生物地球化學(xué)過(guò)程的影響研究。L.Windham等[7]對(duì)美國(guó)新澤西州Mullica河口感潮濕地遭受蘆葦(Phragmites australis)入侵后的土壤碳庫(kù)特征的研究表明,蘆葦入侵并未顯著改變土壤有機(jī)碳的規(guī)模?；セ撞?Spartina alterniflora)為禾本科米草屬多年生草本植物,1979年為促淤護(hù)岸從美國(guó)東海岸引進(jìn)[8],Liao Chenzhang等[9]對(duì)其入侵長(zhǎng)江口蘆葦和藨草(Scirpus triqueter)濕地的研究表明互花米草入侵增加了土壤碳儲(chǔ)存。互花米草入侵閩江河口濕地時(shí)間較短(＜10 a),增加了蘆葦濕地根際土壤碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)和儲(chǔ)量[10];但是否會(huì)對(duì)裸灘濕地土壤碳造成影響以及怎樣的影響尚不清楚。筆者選擇閩江河口鱔魚灘互花米草自然入侵條件下的裸灘濕地為研究區(qū)域,對(duì)入侵裸灘濕地土壤有機(jī)碳及活性組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的垂直分布狀況及其影響因子進(jìn)行探討,為完善互花米草的入侵機(jī)制和外來(lái)植物入侵對(duì)裸灘濕地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的影響提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù),也為互花米草入侵的控制管理提供科學(xué)的參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于閩江入海口處的鱔魚灘濕地。鱔魚灘呈近東西走向的彎曲長(zhǎng)條狀分布,其地理坐標(biāo)介于E 119°34′12″～119°41′40″、N 26°00′36″～26° 03′42″之間,是閩江河口地區(qū)面積最大的砂泥質(zhì)洲灘天然濕地[11]。該區(qū)域?qū)儆趤啛釒ШＱ笮约撅L(fēng)氣候,氣候溫暖濕潤(rùn),年均氣溫19.6℃,年平均降水量1 346 mm。潮汐屬典型的半日潮[12]。2002年,鱔魚灘濕地出現(xiàn)入侵植物互花米草,其蔓延迅速,目前廣泛分布。

2 研究方法

2.1 樣品采集

2009年12月,選擇鱔魚灘濕地西北側(cè)裸灘和互花米草生境為樣地,裸灘位于近海區(qū)主河道旁,受風(fēng)浪影響大,入侵種互花米草植株密度較小,且樣地土壤表層質(zhì)地較粗,砂粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高。在樣地布設(shè)V字型各3個(gè)采樣點(diǎn),采用傳統(tǒng)的挖剖面方法,每個(gè)剖面分0～10、10～20、20～30、30～40、40～50、50～60 cm 6層取樣,并在各層分別取環(huán)刀樣,將土壤樣品分點(diǎn)分層裝入自封袋,帶回實(shí)驗(yàn)室。將帶回的土壤樣品撿去動(dòng)植物殘?bào)w和石塊等雜物后,等分成2份:一份自然風(fēng)干后研磨,過(guò)2 mm和0.149 mm土壤篩,裝袋備測(cè);另一份鮮土樣過(guò)2 mm土壤篩,裝袋置于4℃冰箱中保存?zhèn)錅y(cè)。

2.2 樣品測(cè)定

土壤含水量和土壤密度采用烘干法測(cè)定;土壤pH值采用電位法測(cè)定(水土質(zhì)量比5∶1);土壤鹽度采用電導(dǎo)法測(cè)定(水土質(zhì)量比5∶1);土壤機(jī)械組成采用馬爾文Mastersizer 2000粒度儀測(cè)定。土壤有機(jī)碳(soil organic carbon,SOC)采用重鉻酸鉀外加熱法測(cè)定[13]。微生物量碳(microbial biomass carbon, MBC)采用氯仿熏蒸-K2SO4浸提法,熏蒸和未熏蒸的樣品分別用0.5 mol/L的K2SO4浸提30 min,用島津TOC-VCPH儀測(cè)定浸提液有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù),然后用CMBC=EC/0.38公式計(jì)算微生物量碳(CMBC為微生物量碳,EC為熏蒸和未熏蒸樣品浸提液測(cè)定的有機(jī)碳差值[13])?？扇苄杂袡C(jī)碳(dissolved organic carbon,DOC)采用浸提的方法測(cè)定,首先稱取10 g過(guò)2 mm篩的新鮮土樣于100 mL塑料離心管中,加入50 mL去離子水,先振蕩30 min,再以4 000 r/min的轉(zhuǎn)速離心10 min,上清液用已做去碳處理的0.45 μm玻纖濾膜過(guò)濾,用島津TOC-VCPH儀測(cè)浸提液中的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)。易氧化有機(jī)碳(easily oxidizable carbon, EOC)采用333 mmol/L的高錳酸鉀氧化法[14]測(cè)定。輕組有機(jī)碳(light fraction organic carbon,LFOC)輕組物質(zhì)用密度為1.7 g/cm3的NaI溶液分離[15],輕組物質(zhì)經(jīng)烘干,研磨過(guò)100目篩后,用C、N元素分析儀測(cè)定碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

2.3 數(shù)據(jù)處理

利用SPSS 17.0方差分析中單因素(one-way ANOVA)和雙因素最小顯著性多重比較(LSD)檢驗(yàn)互花米草入侵對(duì)裸灘濕地土壤有機(jī)碳及其活性組分影響的顯著性,利用Pearson相關(guān)性分析其影響土壤有機(jī)碳及其活性組分的因素以及不同活性有機(jī)碳組分之間的相互關(guān)系。

3 結(jié)果與分析

3.1 互花米草入侵對(duì)土壤有機(jī)碳的影響

從圖1可以明顯看出,裸灘和互花米草濕地土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)垂直分布特征相似,0～30 cm范圍內(nèi),土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨深度的增加變化不大; 30～60 cm范圍內(nèi),隨著深度的增加土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加迅速。總體上,裸灘濕地0～60 cm土層土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化范圍為0.95～12.43 g/ kg,平均為4.03 g/kg;而互花米草濕地0～60 cm土層土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化范圍為1.45～10.04 g/ kg,平均為4.35 g/kg?；セ撞轁竦?～40 cm各層土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于裸灘濕地,在30～40 cm處最為明顯,但互花米草濕地40～60 cm各層土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)都低于裸灘濕地?；セ撞萑肭致銥┰谝欢ǔ潭壬显黾恿送寥烙袡C(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù),但影響并不顯著,增加的貢獻(xiàn)主要來(lái)自0～40 cm土層,入侵種互花米草殘?bào)w以及根系分泌物在表層的積累可能是引起0～40 cm土層土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加的主要原因。

圖1 裸灘和互花米草濕地土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)垂直分布Fig.1 Vertical distribution of soil organic carbon contents in bare tidal flat and S.alterniflora wetlands

3.2 互花米草入侵對(duì)土壤活性有機(jī)碳的影響

表1 不同土層活性有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)及其分配比例Tab.1 Content and distribution proportion of labile soil carbon in bare tidal flat and S.alterniflora wetlands

3.2.1 對(duì)土壤活性有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響 裸灘濕地0～60 cm土層土壤微生物量碳、可溶性有機(jī)碳、易氧化有機(jī)碳和輕組有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化范圍分別為30.40～95.12 mg/kg、4.67～10.46 mg/kg、0.17～3.54 g/kg和 0～0.63 g/kg,平均分別為53.95 mg/kg、6.94 mg/kg、1.05 g/kg和0.21 g/kg (表1);互花米草濕地0～60 cm土層土壤微生物量碳、可溶性有機(jī)碳、易氧化有機(jī)碳和輕組有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化范圍分別為51.34～76.40 mg/kg、6.67～15.88 mg/kg、0.28～2.46 g/kg和0.08～0.43 g/kg,平均分別為60.83 mg/kg、9.78 mg/kg、1.02 g/kg和0.23 g/kg。與裸灘濕地相比,互花米草濕地土壤微生物量碳、可溶性有機(jī)碳和輕組有機(jī)碳平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別增加12.76%、40.86%和12.62%,土壤易氧化有機(jī)碳平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)則基本不變?；セ撞轁竦赝寥啦煌钚杂袡C(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加主要來(lái)源于0～40 cm土層,這說(shuō)明互花米草入侵在一定程度上能夠增加表土不同活性有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù),這與前人的研究結(jié)果[16-17]相似。

3.2.2 對(duì)土壤活性有機(jī)碳分配比例的影響 裸灘濕地0～60 cm土層土壤微生物量碳、可溶性有機(jī)碳、易氧化有機(jī)碳和輕組有機(jī)碳的平均分配比例分別為1.34%、0.17%、25.99%和5.11%(表1);互花米草濕地0～60 cm土層土壤微生物量碳、可溶性有機(jī)碳、易氧化有機(jī)碳和輕組有機(jī)碳的平均分配比例分別為1.40%、0.23%、23.28%和5.33%。與裸灘濕地相比,互花米草濕地土壤易氧化有機(jī)碳下降2.61%,而土壤微生物量碳、可溶性有機(jī)碳和輕組有機(jī)碳分配比例均增加,增幅分別為0.06%、0.06%和0.22%。

3.2.3 對(duì)土壤活性有機(jī)碳垂直分布的影響 裸灘濕地土壤微生物量碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨土壤深度的增加呈現(xiàn)出先減小后增加的趨勢(shì)(表1),互花米草濕地土壤微生物量碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨土層深度的增加而增加,與土壤粉黏質(zhì)量分?jǐn)?shù)的垂直分布特征相似(圖2),這可能是由于深層土壤的細(xì)顆粒物質(zhì)能夠固持更高的養(yǎng)分,從而促進(jìn)了微生物的生長(zhǎng)。裸灘濕地0～40 cm各層土壤微生物量碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)均低于互花米草濕地,而40～60 cm各層土壤微生物量碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于互花米草濕地,互花米草入侵裸灘使0～40 cm土層土壤微生物量碳平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加18.65 mg/kg。

圖2 土壤含水量和粉黏質(zhì)量分?jǐn)?shù)垂直分布Fig.2 Vertical distribution of soil moisture contents and percentage of silt and clay in bare tidal flat and S.alterniflora wetlands

裸灘和互花米草濕地0～10 cm土層土壤可溶性有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高,分別為10.46和15.88 mg/ kg,(表1)。隨著土層的加深,土壤可溶性有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)出先減小后增大的波動(dòng)性,但變化幅度較小。裸灘濕地10～20 cm土層土壤可溶性有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于互花米草濕地,其余各層均低于互花米草濕地。這說(shuō)明互花米草入侵增加了土壤表層有機(jī)物料的輸入,從而也提高了土壤中可溶解性有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)[18]。

裸灘和互花米草濕地0～40 cm土層土壤易氧化有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對(duì)較小,而40～60 cm土層土壤易氧化有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對(duì)較高(表1)。裸灘濕地0～40 cm各層土壤易氧化有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)均低于互花米草濕地,40～60 cm各層土壤易氧化有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于互花米草濕地,互花米草入侵裸灘使0～40 cm土層土壤易氧化有機(jī)碳平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加0.30 g/kg。

裸灘濕地0～20 cm土層土壤輕組有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低(表1),20～60 cm土層土壤輕組有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨土壤深度的增加而增加;互花米草濕地土壤輕組有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨土壤深度的增加呈現(xiàn)先減小后增加的趨勢(shì)。裸灘濕地0～40 cm各層土壤輕組有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)均低于互花米草濕地,而40～60 cm各層土壤輕組有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于互花米草濕地,互花米草入侵裸灘使0～40 cm土層土壤輕組有機(jī)碳平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加0.08 g/kg。

研究表明,若爾蓋高寒沼澤濕地[19]和三江平原小葉章沼澤濕地[20]活性有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)均隨土壤深度的增加而降低。而閩江河口裸灘濕地土壤微生物量碳、易氧化有機(jī)碳、輕組有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)垂直變化特征與之不同,這可能與閩江河口濕地受到周期性的潮汐影響,水流的水平流動(dòng)使表層的活性碳一部分被遷移帶走,另外水流的垂直流動(dòng)又使一部分活性有機(jī)碳被遷移到下層土壤中固持下來(lái)有關(guān)。

3.3 閩江河口濕地土壤有機(jī)碳與活性有機(jī)碳相關(guān)關(guān)系

閩江河口裸灘濕地土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)與微生物量碳、易氧化有機(jī)碳、輕組有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間呈極顯著正相關(guān)(P＜0.01);互花米草濕地土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)與微生物量碳、輕組有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈顯著正相關(guān)(P＜0.05),與易氧化有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈極顯著正相關(guān)(P＜0.01)(表2),這說(shuō)明土壤總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化對(duì)活性有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)有較大影響。裸灘與互花米草濕地土壤可溶性有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨土層深度的增加先降低后增加,且與土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)及其他不同形態(tài)活性有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間的相關(guān)性不顯著。這與宇萬(wàn)太等[21]對(duì)遼河平原的研究結(jié)論不一致,具體原因有待進(jìn)一步探究。

表2 土壤各種形態(tài)有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間的相關(guān)關(guān)系Tab.2 Correlations between contents of different types of organic carbon in bare tidal flat and S.alterniflora wetlands

4 討論

4.1 閩江河口濕地土壤有機(jī)碳影響因素探討

通過(guò)對(duì)閩江河口裸灘和互花米草濕地土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)與土壤理化性質(zhì)進(jìn)行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn),裸灘濕地土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)與土壤密度、含水量、鹽度、機(jī)械組成呈顯著或極顯著相關(guān)(P＜0.05)(表3),與土壤pH值的相關(guān)性不顯著。互花米草濕地土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)與土壤含水量、鹽度、機(jī)械組成呈顯著或極顯著相關(guān)(P＜0.05),與土壤密度、pH值的相關(guān)性不顯著。

表3 土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)與基本理化性質(zhì)的相關(guān)性Tab.3 Correlation between soil organic carbon contents and physicochemical properties in bare tidal flat and S.alterniflora wetlands

閩江河口裸灘和互花米草濕地土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)與土壤含水量、土壤粉黏(＜50 μm)質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈正相關(guān)(表3),相關(guān)研究[22-23]也表明土壤水分與有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈極顯著正相關(guān),李忠佩等[24]對(duì)水稻土的研究表明各粒級(jí)中土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨粒徑的增大而下降。裸灘和互花米草濕地土壤含水量和粉黏質(zhì)量分?jǐn)?shù)均隨土層深度的增加而增加(圖2),但裸灘和互花米草濕地二者之間的土壤含水量差異不大。互花米草濕地0～40 cm各層土壤粉黏質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于裸灘,而40～60 cm各層土壤粉黏質(zhì)量分?jǐn)?shù)均低于裸灘,這與土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的垂直變化特征一致。這可能與互花米草的促淤作用有關(guān):一方面,互花米草發(fā)達(dá)的根系對(duì)粉黏顆粒起到固定作用,從而增加了土壤對(duì)碳的吸附能力;另一方面,互花米草高大的莖葉削弱了潮流沖刷作用。

4.2 互花米草入侵對(duì)裸灘濕地土壤有機(jī)碳及其活性組分的影響

閩江河口裸灘濕地土壤表層有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)低,0～20 cm土層平均土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.09 g/kg,低于亞熱帶其他主要河口或?yàn)I海濕地[25-28]。與此同時(shí),閩江河口裸灘濕地土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0～60 cm范圍內(nèi)隨土層深度的增加而增加,裸灘濕地40～60 cm土層土壤有機(jī)碳平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)(9.74 g/kg)是0～40 cm土層(1.17 g/kg)的8.3倍。這與閩江河口蘆葦?shù)绕渌麧竦赝寥烙袡C(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)垂直分布特征不同,甚至相反[25]。這可能是由于閩江河口裸灘濕地處在懸沙擴(kuò)散沖淤區(qū)[29],徑流作用較弱,在潮流和波浪作用的影響下,表層有機(jī)質(zhì)逐漸被搬離。

互花米草濕地0～60 cm土層土壤有機(jī)碳、微生物量碳、可溶性有機(jī)碳和輕組有機(jī)碳平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別增加7.95%、12.76%、40.86%和12.62%?？扇苄杂袡C(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加最明顯,但其分配比例僅0.17%,對(duì)碳庫(kù)影響的貢獻(xiàn)率低?；セ撞莸拇儆僮饔脤?dǎo)致裸灘濕地表層土壤粉黏質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加,植物生長(zhǎng)又產(chǎn)生更多的生物殘?bào)w從而引起表層(0～40 cm)活性有機(jī)碳特別是易氧化有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)(增加0.30 g/kg)的增加;但底層(40～60 cm)除可溶性有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加外,其他形態(tài)有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)均降低。主要是因?yàn)楸狙芯恐谢セ撞萑肭致銥┥呈艿斤L(fēng)浪和水流等外界環(huán)境的影響,采樣時(shí)觀測(cè)到其根系主要分布于40 cm以上的土層中,所以互花米草入侵過(guò)程中向40 cm以下土壤中的碳輸入量比較小。與此同時(shí),由于植物進(jìn)行光合作用時(shí)可向厭氧土壤中釋放氧氣,氧氣擴(kuò)散到根下層,加速了底層有機(jī)碳的分解,而植物體的存在,也成為了分解的碳源氣體向大氣擴(kuò)散的主要通道,進(jìn)而加速了土壤碳分解過(guò)程中的釋放效率。

5 結(jié)論

1)閩江河口裸灘濕地土壤表層(0～20 cm)有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于亞熱帶其他主要河口或?yàn)I海濕地。

2)互花米草入侵對(duì)裸灘濕地0～40 cm土層土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響較大,對(duì)40～60 cm土層土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響較小。

3)互花米草入侵并未引起閩江河口裸灘濕地土壤不同活性有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的顯著變化,但入侵影響會(huì)不會(huì)隨著入侵時(shí)間的推移而發(fā)生改變值得關(guān)注。

[1] IPCC.Special Report on Emissions Scenarios,Working GroupⅢ,Intergovernmental Panel on Climate Change [R].Cambridge:Cambridge University Press,2000

[2] Hansen J E,Lacis A A.Sun and dust versus greenhouse gases:An assessment of their relative roles in global climate change[J].Nature,1990,346(6286):713- 719

[3] 張旭輝,李戀卿,潘根興.不同輪作制度對(duì)淮北白漿土團(tuán)聚體及其有機(jī)碳的積累與分布的影響[J].生態(tài)學(xué)雜志,2001,20(2):16- 19

[4] 潘竟虎,王建,王建華.長(zhǎng)江、黃河源區(qū)高寒濕地動(dòng)態(tài)變化研究[J].濕地科學(xué),2007,5(4):298- 303

[5] Mitsch W J,Gosselink J G.Wetlands.Second edition [M].New York:Van Nostrand Reinhold,1993:1- 43

[6] Eswaran H,Berg E V,Reich P.Global soil carbon resources[C]∥Lal R,Kimble J,Levine E,et al.Soils and Global Change.Boca Raton,Florida:The Chemical Rubber Company Press,1995:27- 43

[7] Windham L,Lathrop R G.Effects of Phragmites australis (common reed)invasion on aboveground biomass and soil properties in brackish tidal marsh of the Mullica River, New Jersey[J].Estuaries,1999,22(4):927- 935

[8] 徐國(guó)萬(wàn),卓榮宗.我國(guó)引種互花米草(Spartina alterniflora Loisel)的初步研究[J].南京大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,1985,40(2):212- 225

[9] Liao Chenzhang,Luo Yiqi,Jiang Lifeng,et al.Invasion of Spartina alterniflora enhanced ecosystem carbon and nitrogen stocks in the Yangtze Estuary,China[J].Ecosystem,2007,10(8):1351- 1361

[10]王寶霞,曾從盛,陳丹,等.互花米草入侵對(duì)閩江河口蘆葦濕地土壤有機(jī)碳的影響[J].中國(guó)水土保持科學(xué),2010,8(2):114- 118

[11]劉劍秋,曾從盛,陳寧.閩江河口濕地研究[M].北京:科學(xué)出版社,2006:330- 334

[12]仝川,閆宗平,王維奇,等.閩江河口感潮濕地入侵種互花米草甲烷通量及影響因子[J].地理科學(xué), 2008,28(6):826- 832

[13]魯如坤.土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)出版社,1999:107- 108

[14]Blair G J,Lefroy R D B,Lisle L.Soil carbon fractions based on their degree of oxidation,and the development of a carbon management index for agricultural systems [J].Australian Journal of Agricultural Research,1995, 46(7):1459- 1466

[15]Janzen H H,Campbel C A,Brandt S A,et a1.Lightfraction organic matter in soils from long-term crop rotations[J].Soil Science Society of America Journal,1992, 56(6):1799- 1806

[16]毛志剛,王國(guó)祥,劉金娥,等.鹽城濱海濕地鹽沼植被對(duì)土壤碳氮分布特征的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2009,20(2):293- 297

[17]王剛,楊文斌,王國(guó)祥,等.互花米草海向入侵對(duì)土壤有機(jī)碳組分、來(lái)源和分布的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào), 2013,33(8):2474- 2483

[18]張耀鴻,王艷玲,李仁英,等.互花米草入侵對(duì)潮灘土壤活性有機(jī)碳組分的影響[J].土壤通報(bào),2012,43 (1):102- 106

[19]高俊琴,歐陽(yáng)華,白軍紅.若爾蓋高寒濕地土壤活性有機(jī)碳垂直分布特征[J].水土保持學(xué)報(bào),2006,20 (1):76- 79

[20]萬(wàn)忠梅,宋長(zhǎng)春.小葉章濕地土壤酶活性分布特征及其與活性有機(jī)碳表征指標(biāo)的關(guān)系[J].濕地科學(xué), 2008,6(2):249- 257

[21]宇萬(wàn)太,馬強(qiáng),趙鑫,等.不同土地利用類型下土壤活性有機(jī)碳庫(kù)的變化[J].生態(tài)學(xué)雜志,2007,26 (12):2013- 2016

[22]張文娟,曾陸金,王維奇,等.閩江河口濕地空心蓮子草土壤碳庫(kù)研究[J].濕地科學(xué)與管理,2011,7 (1):51- 55

[23]童成立,張文菊,王洪慶,等.三江平原濕地沉積物有機(jī)碳與水分的關(guān)系[J].環(huán)境科學(xué),2005,26(6): 38- 42

[24]李忠佩,楊德涌.不同利用年限紅壤水稻土有機(jī)碳和養(yǎng)分含量的粒級(jí)分布變化[J].土壤學(xué)報(bào),2009,46 (1):71- 77

[25]王紅麗,肖春玲,李朝君,等.崇明東灘濕地土壤有機(jī)碳空間分異特征及影響因素[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2009,28(7):1522- 1528

[26]張祥霖,石盛莉,潘根興,等.互花米草入侵下福建漳江口紅樹(shù)林濕地土壤生態(tài)化學(xué)變化[J].地球科學(xué)進(jìn)展,2008,23(9):974- 980

[27]毛志剛,王國(guó)祥,劉金娥,等.鹽城濱海濕地鹽沼植被對(duì)土壤碳氮分布特征的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2009,20(2):293- 297

[28]曾從盛,鐘春棋,仝川,等.土地利用變化對(duì)閩江河口濕地表層土壤有機(jī)碳含量及其活性的影響[J].水土保持科學(xué),2008,22(5):126- 129

[29]竇亞偉,林敏基.閩江口懸浮泥沙動(dòng)態(tài)分區(qū)的遙感分析[J].臺(tái)灣海峽,1991,10(2):150- 155

(責(zé)任編輯:程 云)

Effects of Spartina alterniflora invasion on soil organic carbon in the bare tidal flat wetland of Minjiang River estuary

Pan Ting1,Zeng Liufu1,Zeng Congsheng1,2,3,Wang Weiqi1,2,3
(1.School of Geographical Science,Fujian Normal University,350007,Fuzhou,China; 2.Key Laboratory of Humid Subtropical Geographic Process(Ministry of Education),Fujian Normal University,350007,Fuzhou,China; 3.Institute of Geography,Fujian Normal University,350007,Fuzhou,China)

This paper is devoted to disclose the effects of Spartina alterniflora invasion on soil organic carbon contents in the bare tidal flat.We chose the bare tidal flat and S.alterniflora wetlands of Minjiang River estuary as the research objects.The contents of soil organic carbon and soil labile organic carbon at different soil horizons of typical bare tidal flat and S.alterniflora wetlands were determined and the soil physicochemical properties were also analyzed.The results indicated that the contents of soil organic carbon at different soil depths(0-60 cm)ranged from 0.95 to 12.43 g/kg in the bare tidal flat and and from 1.45 to 10.04 g/kg in S.alterniflora wetlands,with the mean values of 4.03 and 4.35 g/kg, respectively.Compared with the bare tidal flat,the mean contents of soil microbial biomass carbon, dissolved organic carbon and light fraction organic carbon in soils(0-60 cm)of S.alterniflora wetlands increased by 12.76%,40.86%and 12.62%,respectively.The contents of easily oxidizable carbon changed very little.The results of this study showed that the invasion of S.alterniflora had increased the contents of soil organic carbon and soil labile organic carbon,but the influence was not significant.

soil organic carbon;Spartina alterniflora;invasion;bare tidal flat;wetlands of the MinjiangRiver estuary

S451

A

1672-3007(2015)01-0084-07

2014- 04- 04

2014- 09- 25

項(xiàng)目名稱:國(guó)家基礎(chǔ)科學(xué)人才培養(yǎng)基金“科研訓(xùn)練及科研能力提高”(J1210067);福建省教育廳項(xiàng)目“互花米草入侵對(duì)閩江河口濕地土壤碳庫(kù)構(gòu)成及碳釋放的影響”(JA13081)

潘婷(1988—),女,碩士研究生。主要研究方向:濕地生物地球化學(xué)循環(huán)。E-mail:panting7811@163.com

?通信作者簡(jiǎn)介:曾從盛(1954—),男,研究員,博導(dǎo)。主要研究方向:濕地生態(tài)環(huán)境。E-mail:cszeng@fjnu.edu.cn