王 純,劉興土*,仝 川,陳曉旋,陳優(yōu)陽,牟曉杰,萬斯昂

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水鹽梯度對閩江河口濕地土壤有機碳組分的影響

王 純1,劉興土1*,仝 川2,3,陳曉旋2,3,陳優(yōu)陽2,3,牟曉杰1,萬斯昂1

(1.中國科學院東北地理與農業(yè)生態(tài)研究所,濕地生態(tài)與環(huán)境重點實驗室,吉林長春130120；2.福建師范大學地理科學學院,福建福州350007；3.福建師范大學亞熱帶濕地研究中心,福建福州350007)

為了揭示水鹽梯度對河口濕地土壤有機碳組分的影響,對閩江河口不同淹水環(huán)境和鹽度下短葉茳芏()濕地土壤活性有機碳含量進行了測定與分析.結果表明,無論半咸水濕地還是淡水濕地,土壤微生物生物量碳(MBC)含量均隨淹水頻率增加而增加,增幅分別為67.8%和38.8%.半咸水濕地高低潮灘的土壤MBC含量均低于淡水濕地,高低潮灘降幅分別為52.9%和43.1%.半咸水濕地高低潮灘土壤可溶性有機碳(DOC)含量均高于淡水濕地,增幅分別為56.7%和105.6%.2種濕地土壤易氧化有機碳(EOC)含量均隨淹水頻率增加而降低,半咸水濕地高低潮灘間降幅18.0%,淡水濕地降幅50.1%.半咸水濕地高低潮灘土壤EOC含量均高于淡水濕地,增幅分別為20.2%和97.4%.微生物熵以及DOC和EOC占SOC的比值分別為0.42%~1.76%、0.39%~0.85% 和20.14%~36.49%.微生物熵隨鹽度增加而降低,土壤DOC和EOC的分配比例隨鹽度的增加而增加.相對于淹水環(huán)境變化,土壤TN含量和電導率對SOC及其活性組分含量影響的貢獻更大.土壤DOC、EOC與SOC顯著正相關,土壤MBC與SOC、EOC和DOC均呈負相關,暗示底物的有效性和土壤MBC周轉速率是影響土壤微生物活性和碳庫積累的重要因子.淹水頻率增加提高了土壤微生物的數量,但土壤微生物對淹水環(huán)境有一定的適應機制.鹽度增加可提高土壤DOC、EOC含量,但降低土壤MBC含量.土壤氮含量和鹽度是影響閩江河口濕地生態(tài)系統土壤碳庫演變的重要限制性參數.

鹽度；淹水環(huán)境；土壤有機碳；活性組分；閩江河口

土壤活性有機碳是指土壤中穩(wěn)定性差、易分解礦化、周轉速率快的碳素[1-2].其中土壤微生物生物量碳(MBC)、可溶性有機碳(DOC)和易氧化有機碳(EOC)是其主要的表征指標[3].雖然其占土壤總有機碳的比例很小,但它直接參與土壤營養(yǎng)元素生物化學轉化過程,反應了土壤養(yǎng)分循環(huán)和土壤質量[4].相對于背景含量較高的土壤總有機碳,土壤活性有機碳對外界環(huán)境變化的響應更敏感[5],已成為預測土壤質量和土壤碳庫演變的重要指標[6].

河口濕地位于陸地和海洋生態(tài)系統的交錯區(qū),是對全球變化和人類活動響應敏感的生態(tài)系統[7].鹽度為入海河口區(qū)一個常見的環(huán)境脅迫因子,可通過改變土壤理化性質和微生物群落結構和功能,影響濱海河口濕地碳源匯功能[8].特別是在全球氣候變暖、海平面上升背景下,含鹽量高的海水入侵加上周期性的潮汐漲落,對濱海濕地土壤碳截獲能力產生深刻影響.目前有關鹽度對河口濕地生態(tài)系統影響的研究已引起了國內外學者的廣泛關注,包括鹽度變化影響土壤有機質的礦化途徑[9]、溫室氣體的產生與排放[10-13]、微生物群落結構與功能[8,14]及生態(tài)系統生產力[15]等.河口區(qū)由于河流和潮汐作用引起的水文波動對濕地生態(tài)系統的影響也受到廣泛關注,包括水文變化影響沼澤濕地沉積[16-17]、營養(yǎng)元素特征[18-21]、溫室氣體排放[22-23]、土壤碳庫組分[24]及微生物群落結構[25]、濕地植物生長[26-27]及枯落物分解[28]等.同時考慮鹽度和水文兩個濱海河口濕地最為典型的影響因子對濕地生態(tài)系統的影響也逐步受到關注,并已取得了一些成果,包括鹽度和水文協同變化影響溫室氣體排放[29]、生態(tài)系統呼吸和凈生產力[30]、濕地植物生長[31]、枯落物分解和營養(yǎng)物質動態(tài)[32]等.但對于同時探討鹽度和水文雙因子對濕地土壤碳庫特征,特別是對環(huán)境干擾敏感的土壤活性有機碳組分的綜合影響,這方面認識仍存在一定局限.本文以我國東南沿海典型的感潮河口—閩江河口為研究區(qū),并沿鹽度梯度選擇閩江入?？诘陌胂趟疂竦?鱔魚灘濕地)和溯流而上的淡水濕地(塔礁洲濕地)2個典型的河口濕地,同時在每個濕地選擇2個潮水淹水環(huán)境差異顯著的高低潮灘作為研究樣地.旨在探討不同鹽度和水文條件下河口濕地土壤活性有機碳組分的空間分布特征;明確鹽度和水文條件變化對河口濕地土壤活性有機碳組分空間分布影響的大小.

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于閩江河口區(qū),閩江河口區(qū)擁有閩江流域最大的天然河口濕地群(119°5′36″~ 119°41′5″E,25°50′43″~26°9′42″N),總面積約為467.6km2.該區(qū)氣候暖熱濕潤,年平均氣溫為19.7℃,年降水日數為153d,年降水量約為1 346mm,降水集中在3~9月,表現為雙峰型,峰值分別出現在6月和8月,前者為梅雨期,后者為臺風期[33].潮汐屬正規(guī)半日潮,5~12月潮水鹽度均值為4.2‰[34].閩江入海口的鱔魚灘濕地是閩江河口濕地群中面積最大的潮汐濕地,土壤以濱海鹽土為主[35].上游方向的塔礁洲濕地則為感潮區(qū)淡水濕地,土壤電導率一般< 0.5mS/cm[13].短葉茳芏()是這2個河口濕地的主要土著優(yōu)勢植物群落.本研究分別在鱔魚灘和塔礁洲短葉茳芏濕地沿高程選擇一個典型樣帶(高低潮灘)開展實驗(圖1).

圖1 研究區(qū)和采樣點示意

1.2 土樣采集與處理

由于6~10月是閩江河口區(qū)臺風的多發(fā)季節(jié)[36],且該區(qū)從10月開始進入枯水期.河流徑流減少疊加臺風誘發(fā)的風暴潮,導致10月海水上溯現象十分嚴重,河口濕地土壤碳庫特征對鹽度和水文變化的響應尤為典型.故本研究于2016年10月在落潮后時段采集土壤樣品.分別在上述2個濕地短葉茳芏群落典型地段,沿高程先確定淹水頻率低的高潮灘和淹水頻率高的低潮灘樣線,然后沿海岸線或河岸線平行方向在高潮灘和低潮灘樣線分別隨機布置3個采樣點(樣點間距約5m),設為3個重復.取樣時先去除樣地土壤表層凋落物,然后用直徑5.5cm不銹鋼取土器鉆取0~10cm深度的土柱.將采集的土樣裝入相應樣品采集袋,置于有冰袋的便攜式保鮮盒中運回實驗室.回實驗室后,先測量土壤電導率、含水率和容重.然后將采集的每個土樣挑除根系和砂礫,混合均勻后分成2份,一份過10目篩,4℃冷藏,在48h之內測定土壤MBC和DOC含量;另一份自然風干,過100目篩,用于測定土壤pH值、土壤全碳含量(TC)、全氮(TN)含量及EOC含量.

1.3 土壤理化性質和活性碳組分測定與計算

土壤電導率采用2265FS便攜式電導(Spectrum Technologies Inc,USA)測定,用環(huán)刀法結合烘干法測定土壤含水率和容重.土壤pH值采用IQ150便攜式pH儀(IQ Scientific Instruments, USA)測定,土壤TC和TN含量用碳氮元素分析儀(vario MAX, Germany)測定.

土壤MBC含量采用氯仿熏蒸法--0.5mol/L K2SO4浸提法.浸提液用TOC-VCPH總有機碳分析儀(Shimadzu, Japan)測定,土壤MBC含量為熏蒸與未熏蒸土壤有機碳含量的差值除以浸提系數,本研究取值0.38[37].

土壤DOC含量采用0.5mol/L K2SO4浸提法.稱10g過10目篩的鮮土樣品,加入40mL 0.5mol/L K2SO4,密封振蕩30min(250r/min),離心20min(4000r/min).浸提液用TOC-VCPH總有機碳分析儀(Shimadzu, Japan)直接測定.

土壤EOC采用K2MnO4氧化-比色法測定.稱1g 過100目篩的干土樣品,加入25mL 333mmol/L K2MnO4,密封振蕩1h(120r/min),離心5min(4000r/min).取上清液用去離子水稀釋250倍,用分光光度計在波長為565nm處進行比色.根據K2MnO4的消耗量計算土壤EOC含量,每減少1mmol/L的K2MnO4代表碳減少9mg[38].

同時,計算土壤活性有機碳占土壤總有機碳的比例.由于閩江河口濕地土壤總碳主要以有機碳為主(平均占比約93%)[25],因此,本研究擬定土壤總碳(TC)等同于土壤總有機碳(SOC).即計算土壤MBC/SOC、DOC/SOC和 EOC/SOC的比值大小,以明確土壤各活性有機碳組分在SOC中的分配比例,其中土壤MBC/SOC為微生物熵.

1.4 數據處理與分析

采用EXCEL 2010軟件計算平均值和標準誤.采用origin 8.0繪圖軟件作圖.采用SPSS 17.0統計軟件進行數據統計分析.首先,檢驗所有數據是否符合正態(tài)分布和方差齊性,當未通過檢驗時,將所有原始數據進行數據轉換,直到數據符合條件后,進行方差分析.采用獨立樣本檢驗比較同一濕地不同潮灘或者不同濕地相同潮灘土壤活性有機碳的差異以及土壤理化性質的差異.采用Pearson相關分析和逐步線性回歸方法分析土壤有機碳組分與土壤理化性質的關系以及土壤有機碳組分之間的關系.

2 結果與分析

2.1 水鹽梯度下土壤活性有機碳含量比較

2種濕地土壤MBC含量為74.67~220.05mg/ kg,同一濕地高低潮灘間土壤MBC含量均表現為低潮灘大于高潮灘(>0.05),即土壤MBC含量隨淹水頻率增加而增加,半咸水濕地高低潮灘間增幅67.8%,淡水濕地增幅38.8%.淡水濕地高低潮灘土壤MBC含量均高于半咸水濕地(>0.05),即土壤MBC含量隨鹽度增加而降低,不同濕地高潮灘的降幅為52.9%,低潮灘的降幅為43.1% (表1).2種濕地土壤DOC含量為68.95~ 141.78mg/kg,2種濕地高低潮灘土壤DOC含量差異均不顯著(>0.05).半咸水濕地高低潮灘土壤DOC含量均顯著高于淡水濕地(<0.05),即土壤DOC含量隨鹽度增加而增加,不同濕地高潮灘的增幅為56.7%,低潮灘的增幅為105.6%(表1).2種濕地土壤EOC含量為2.50~6.03g/kg,2種濕地土壤EOC含量均表現為低潮灘低于高潮灘(> 0.05),即土壤EOC含量隨淹水頻率增加而降低,半咸水濕地高低潮灘間降幅18.0%,淡水濕地降幅50.1%.半咸水濕地高低潮灘土壤EOC含量均高于淡水濕地,即土壤EOC含量隨鹽度增加而增加,不同濕地高潮灘的增幅為20.2%,低潮灘的增幅為97.4%(表1).

2.2 水鹽梯度下土壤活性有機碳占土壤總有機碳的比例

2種濕地土壤微生物熵為0.42%~1.76%,塔礁洲濕地低潮灘土壤微生物熵顯著高于高潮灘,也顯著高于鱔魚灘濕地低潮灘(<0.05)(表2). 2種濕地土壤DOC/SOC的比值為0.39%~0.85%,2種濕地高低潮灘土壤DOC含量的分配比例均無顯著差異(>0.05),鱔魚灘濕地高低潮灘土壤DOC含量的分配比例均顯著高于塔礁洲濕地(<0.05) (表2). 2種濕地土壤EOC/SOC的比值為20.14~ 36.49%,2種濕地高低潮灘土壤EOC含量的分配比例均無顯著差異(>0.05),鱔魚灘濕地高潮灘土壤EOC含量的分配比例顯著高于塔礁洲濕地(<0.05)(表2).

表1 不同濕地土壤MBC、DOC和EOC含量

注:同列小寫字母表示同一濕地高低潮灘之間的差異,大寫字母表示不同濕地相同潮灘之間的差異,顯著性<0.05.

表2 土壤活性有機碳占SOC的比例

注:同列小寫字母表示同一濕地高低潮灘之間的差異,大寫字母表示不同濕地相同潮灘之間的差異,顯著性<0.05.

2.3 水鹽梯度下土壤理化性質差異

鱔魚灘半咸水濕地高低潮灘土壤電導率均顯著高于塔礁洲淡水濕地(<0.05),塔礁洲濕地低潮灘土壤電導率顯著高于高潮灘(<0.05)(表3).土壤含水率和容重在2種濕地高低潮灘間均無顯著差異(>0.05)(表3). 2種濕地高低潮灘土壤pH值差異均不顯著(>0.05),鱔魚灘濕地高潮灘土壤pH值顯著高于塔礁洲濕地(<0.05)(表3).土壤TN和TC含量在2種濕地高低潮灘間具有相同的趨勢,均表現為塔礁洲濕地高潮灘顯著高于低潮灘(<0.05),鱔魚灘濕地低潮灘顯著高于塔礁洲濕地(<0.05)(表3).

表3 土壤基本理化性質

注:同列小寫字母表示同一濕地高低潮灘之間的差異,大寫字母表示不同濕地相同潮灘之間的差異,顯著性<0.05.

2.4 土壤有機碳組分與土壤理化性質之間的關系

相關分析(表4)表明, SOC含量與土壤EOC含量和C:N顯著正相關(<0.05),與土壤TN含量極顯著正相關(<0.01).土壤MBC含量與DOC含量顯著負相關(<0.05).土壤DOC含量與電導率極顯著正相關(<0.01),與土壤pH顯著正相關(<0.05).土壤EOC含量與TN含量極顯著正相關(<0.01).微生物熵與MBC含量極顯著正相關(<0.01),與土壤DOC、EOC和TN含量呈顯著或極顯著負相關(<0.05和<0.01).土壤DOC/SOC與DOC含量、電導率和pH極顯著正相關(<0.01).土壤EOC/SOC與DOC、EOC含量和電導率顯著或極顯著正相關(<0.05和<0.01),與土壤MBC含量顯著負相關(<0.05).

表4 土壤活性有機碳與土壤基本理化性質的相關分析

注:* 表示顯著相關< 0.05,** 表示極顯著相關< 0.01.

表5 土壤活性有機碳與土壤理化性質之間的回歸分析

為了進一步探討土壤理化性質對SOC及其各組分含量貢獻的大小,利用逐步線性回歸分析方法建立了SOC及其各組分與土壤理化性質之間的最優(yōu)回歸方程(表5).結果表明,本研究區(qū)SOC含量主要受土壤TN含量、C:N以及土壤電導率的共同影響,三者對SOC含量的綜合貢獻率達99.9%.土壤DOC含量主要受電導率影響,其貢獻率達67%.土壤TN含量對土壤EOC含量的影響較大,其貢獻率為45.7%.土壤TN含量和pH對微生物熵的綜合貢獻率為52.9%.土壤電導率對土壤DOC/SOC比值的貢獻率達69%.土壤EOC/SOC比值主要受土壤電導率和容重影響,二者綜合貢獻率為59.3%.

3 討論

3.1 水鹽梯度下土壤活性有機碳組分的差異分析

水分是控制和維持濕地生態(tài)系統結構和功能的重要環(huán)境因子[39].水分條件的變化(包括土壤含水率和地表水位波動等)會影響濕地土壤-植物-大氣連續(xù)體之間碳元素生物地球化學諸過程的方向與強度[40].在本研究中無論半咸水濕地還是淡水濕地,淹水頻率高的低潮灘土壤MBC含量稍高于高潮灘,增幅分別為67.8%和38.8% (表1).這一結論與以往研究存在一定差異.侯翠翠等[41]通過野外考察三江平原生長季內不同水分條件下濕地表層土壤輕組有機碳與微生物活性發(fā)現,淹水環(huán)境下,由于供氧不足,土壤中微生物活性受到抑制,土壤MBC含量減少.萬忠梅等[42]通過野外盆栽控制試驗表明,土壤水分過干或過濕均不利于土壤MBC積累,干濕交替下土壤MBC含量最高.土壤MBC含量對水分變化的差異響應可能因為土壤微生物活性不僅受水分變化的限制,同時還受土壤營養(yǎng)物質可獲得性和其他土壤理化性質(如土壤含鹽量、pH和質地)等的影響[43-45].Lipson等[46]認為,枯落物的輸入也是影響土壤MBC含量的重要因素.Sun等[32]的研究發(fā)現,在中國黃河口淹水頻率高的低潮灘濕地相對高潮灘有更高的枯落物分解速率,因而可為土壤微生物提供更多有效的碳底物和營養(yǎng)元素,進而有相對較高的土壤MBC含量.同時,本研究通過分析高低潮灘土壤理化性質發(fā)現,無論半咸水濕地還是淡水濕地高低潮灘間土壤含水率和容重均無顯著差異(表3),表明本研究中盡管高低潮灘間地表淹水頻率不同,但土壤水分含量和通氣性已無顯著差異.已有研究表明土壤水分含量在有機碳分解礦化過程中有重要作用,Laiho 等[47]的研究表明,隨著土壤水分含量增加,土壤微生物會由于氧氣供給不足而使新陳代謝受阻,但適當的土壤水分含量促進土壤微生物活性,有利于有機質的分解礦化.本研究中高低潮灘間土壤微生物的表觀活性差異不顯著,暗示這種水分體系適合微生物的生長代謝,也表明土壤微生物對淹水環(huán)境有一定的適應機制.相關分析表明土壤MBC含量與土壤各理化因子間關系不顯著(表4),逐步線性回歸分析也無土壤理化因子進入回歸方程(表5),表明在這種淹水環(huán)境下土壤各理化因子在控制土壤MBC含量上影響較小,不足以產生空間異質性上的顯著影響.

微生物熵在2種濕地類型均表現為低潮灘高于高潮灘,且淡水濕地低潮灘顯著高于半咸水濕地低潮灘(表2).微生物熵反映了輸入土壤中的有機質向MBC的轉化效率[48].微生物熵越高,表明微生物對土壤有機質的利用效率越高[49].不同水鹽梯度下微生物熵的差異分布可能與研究區(qū)濕地土壤TN含量有關.因為氮限制環(huán)境下濕地生產力和有機質含量均降低[50],微生物為了維持其正常新陳代謝必須提高其對土壤有機質的利用效率,進而有更高的微生物熵.相關分析也發(fā)現微生物熵與土壤TN含量顯著負相關(表4),逐步線性回歸分析也表明土壤TN含量和pH對微生物熵的負作用綜合貢獻率達50%以上(表5).并且,塔礁洲淡水濕地和鱔魚灘半咸水濕地相比,低潮灘面積相對較小,在頻繁的潮水沖刷過程中,更不利于有機質的滯留和顆粒沉積物的沉降.因而在土壤TN含量、潮水及土壤pH值等的綜合作用下,表現出2種濕地類型低潮灘均高于高潮灘,且淡水濕地低潮灘顯著高于半咸水濕地低潮灘的空間分布特征.

土壤DOC,其含量在2種濕地類型高低潮灘間差異均不顯著(表1).土壤DOC的含量取決于輸入土壤中的DOC與輸出之間的平衡.土壤DOC主要來源于近期的植物枯落物、根系分泌物及土壤有機質中的腐殖質等,是土壤微生物可直接利用的有機碳源[2,51],其輸出主要通過微生物礦化成CO2釋放到大氣中或隨水流失.本研究中2種濕地類型高低潮灘間差異均不顯著可能與其相似的土壤微生物活性有關.而土壤EOC含量2種濕地均表現為高潮灘高于低潮灘(表1).土壤EOC是由一些分子結構簡單、易分解的腐殖質和多糖等有機分子組成,短時間內可為土壤微生物提供能源[52].2種濕地土壤EOC含量高潮灘均高于低潮灘可能因為高潮灘有較低的淹水頻率,受潮水沖刷作用小,有利于有機質的滯留和顆粒沉積物的沉降.

鹽度是濱海濕地常見的環(huán)境脅迫因子之一.本研究中無論高低潮灘,土壤MBC含量均隨鹽度增加而降低,降幅分別為52.9%和43.1%(表1).濱海濕地鹽度增加主要由海水入侵引起,海水入侵過程攜帶大量氯化鈉和硫酸根等離子可通過引起過高離子強度[53]以及硫酸鹽還原菌淘汰產甲烷菌[54]等途徑來影響濕地土壤微生物群落組成與活性.一般認為,較高的離子強度可引起微生物的滲透壓失衡,干擾細胞的生長和繁殖[55],從而影響土壤微生物的數量與活性.

本研究中,無論高低潮灘,土壤DOC和EOC含量均隨鹽度增加而增加,低潮灘的增幅更是達90%以上.這可能因為鹽度能增加土壤有機質的溶解性,從而有利于不穩(wěn)定的活性有機碳從土壤中釋放出來[56].Wang等[57]在中國南部英羅灣紅樹林濕地研究中也發(fā)現土壤DOC和EOC含量均隨鹽度增加而增加.相關分析也表明土壤DOC和EOC含量及其分配比例均與土壤電導率呈正相關(表4).逐步線性回歸分析發(fā)現土壤電導率對DOC及其分配比例的貢獻率均達60%以上(表5).此外,土壤SOC含量和EOC含量與土壤TN含量極顯著正相關(表4),逐步線性回歸分析表明土壤TN含量和土壤電導率對SOC及其活性組分含量的影響顯著(進入回歸方程次數最多的環(huán)境因子,表5),進一步表明,相對水文條件變化,土壤氮素含量和鹽度對本研究區(qū)濕地生態(tài)系統植物生長和土壤碳庫演變影響的貢獻更大.

3.2 土壤有機碳組分之間的相關性

以往一些研究證明土壤SOC與各活性組分之間彼此依存、關系密切.有研究表明土壤MBC與SOC和其他有機碳活性組分之間存在顯著正相關[45,58].但本研究中,土壤MBC含量與SOC和其他有機碳活性組分之間均呈負相關,且與土壤DOC含量呈顯著負相關(表4).土壤MBC含量與SOC、DOC和EOC含量之間的負相關可從以下幾方面解釋.一方面,SOC的質量,即底物的有效性,是限制土壤MBC的重要因子[59].本研究中輸入土壤中的有機碳可能被土壤團聚體物理包裹而不被微生物分解利用,或者通過土壤黏粒的吸附作用而被保護起來[60].閩江河口位于中亞熱帶和南亞熱帶過渡地區(qū),土壤發(fā)育較為成熟,鐵鋁富集.有大量研究表明鐵鋁礦物,特別是弱晶質的鐵礦可與SOC通過化學或物理化學的鍵合作用,形成土壤有機-礦質復合體,從而保護土壤SOC不被微生物分解礦化[60-62].因而,SOC及其活性組分(DOC和EOC)在土壤顆粒的物理或化學結合保護下,不易被土壤微生物分解利用,導致盡管碳源較豐富,但MBC含量仍相對較低的情況.盛浩等[59]在對亞熱帶不同稻田土壤MBC含量分布特征的研究中也觀測到這一現象.這一現象也從側面印證了SOC的滯留和穩(wěn)定不是分子屬性問題,而是生態(tài)系統屬性問題[63-64].另一方面,土壤MBC含量與SOC及其活性組分的負相關可能與土壤MBC周轉速率高有關.土壤MBC的周轉不僅反映微生物的活性,還指示土壤與微生物之間在有機碳周轉和積累機理上的差異[65].土壤MBC周轉速率越高,微生物活性越強,被分解礦化的有機碳就越多,SOC及其活性組分積累的就越少.

4 結論

4.1 閩江河口區(qū)無論半咸水濕地還是淡水濕地,土壤MBC含量隨淹水頻率增加而增加.同時,土壤微生物對這種淹水環(huán)境有一定的適應機制,水文條件變化不足以產生空間異質性上的顯著差異.

4.2 土壤DOC、EOC含量及其分配比例隨鹽度的增加而增加,而土壤MBC含量和微生物熵隨鹽度的增加而降低.

4.3 相關分析與回歸分析表明,土壤氮含量和鹽度是影響閩江河口濕地生態(tài)系統植物生長和土壤碳庫演變的重要限制性參數.

4.4 土壤MBC含量與SOC、DOC和EOC之間均呈負相關.暗示底物的有效性是限制土壤MBC的重要因子.也表明隨著土壤MBC周轉速率加快,SOC及其活性組分由于分解礦化而使積累量降低.

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致謝：在野外采樣以及室內樣品處理過程中,得到了福建師范大學地理科學學院王維奇老師的大力幫助;在樣品分析過程中,得到了福建師范大學濕潤亞熱帶生態(tài)地理過程教育部重點實驗室的林燕語和彭園珍老師的幫助,在繪制采樣點圖時得到了福建師范大學地理科學學院譚立山同學的幫助,在此一并表示感謝！

Effects of hydrologic and salinity gradients on soil organic carbon composition in Min RiverEstuarine wetland.

WANG Chun1, LIU Xing-tu1*, TONG Chuan2,3, CHEN Xiao-xuan2,3, CHEN You-yang2,3, MOU Xiao-jie1, WAN Si-ang1

(1.Key Laboratory of Wetland Ecology and Environment, Northeast Institute of Geography and Agroecology, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130120, China；2.Institute of Geography, Fujian Normal University, Fuzhou 350007, China；3.Key Laboratory of Humid Subtropical Eco-geographical Process, Ministry of Education, Fujian Normal University, Fuzhou 350007, China)., 2017,37(10)：3919~3928

In order to reveal the effects of hydrologic and salinity gradients on soil organic carbon composition in estuarine wetlands, the contents of soil organic carbon fractions along the hydrologic gradient within a freshwatermarsh and a brackishmarshes in the Min River Estuary were measured. Soil microibial biomass carbon (MBC) contents raised with increasing flooding frequency both in brackish-water marsh (67.8%) and freshwater marsh (38.8%), respectively. For both high tidal flat and low tidal flat, the MBC content in brackish-marsh was lower than that in freshwater marsh, and declining ranges were 52.9% and 43.1% high tidal flat via low tidal flat, respectively. Soil dissolved organic carbon (DOC) content in brackish marsh was higher than that in freshwater marsh, and increasing range were 56.7% and 105.6% high tidal flat via low tidal flat. Soil EOC content declined with increasing flooding frequency, and declining ranges were 18.0% and 50.1% brackish marsh via freshwater marsh, respectively. Soil EOC content in brackish marsh was higher than that in freshwater marsh, increased by 20.2% in high tidal flat and 97.4% in low tidal flat, respectively. The percentages of soil microbial entropy,DOC and EOCin SOC were 0.42% ~ 1.76%, 0.39% ~ 0.85% and 20.14% ~ 36.49%, respectively. Microbial entropy declined with increasing flooding frequency, while the proportions of soil DOC and EOCin SOC increased with increasing flooding frequency. Compared with the varied flooding environment, soil TN content and conductivity had a greater contribution on the SOC contents and its active components. Soil DOC and EOC contents were positively correlated with SOC content, and soil MBC content was negatively correlated with SOC, EOC and DOC contents, which implied substrate availability and soil MBC turnover rate exerted important impacts on controlling soil microbial activity and soil carbon pool accumulation in estuarine tidal marsh. Soil microbes increased with increasing flooding frequency, but they had a certain adaptation mechanism to the flooding environment. Elevated salinity increased soil DOC and EOC contents, but decreased soil MBC content. Soil nitrogen content and salinity which were important restrictive parameters demonstrated obviously effects on controlling soil carbon pool evolution in the tidal marsh ecosystemof the Min River estuary.

salinity；flooding environment；soil organic carbon；active fractions；Min River Estuary

X53,P95

A

1000-6923(2017)10-3919-10

王 純(1982-),女,湖南省益陽人,博士后,主要從事濕地生物地球化學循環(huán)研究.發(fā)表論文20余篇.

2017-04-10

國家“973”項目(2013CB430401);中國博士后科學基金(2017M611337);國家自然科學基金資助(41371127)

*責任作者, 研究員, lxtmxh@163.com