鄱阳湖季节性积水湿地表层土壤碳氮高程梯度分布特征及其影响因素

摘要

[目的]深刻认识环境因子对湿地土壤碳、氮积累的影响,是理解湿地生物地球化学转化过程的基础.基于鄱阳湖环境复杂、生物多样性丰富以及具有丰水期和枯水期交替出现的独特水文特征,是研究水文急剧变化的湿地生态系统土壤碳、氮动态变化的天然实验室,探讨季节性积水湿地表层土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)沿高程梯度的分布特征及其影响因素.[方法]以鄱阳湖国家自然保护区的蚌湖、常湖池和泗洲头季节性积水湿地表层土壤(0～20 cm)为研究对象,于鄱阳湖枯水期(2018年11月—2019年3月)开展野外调查并采集土壤样本,测定土壤理化性状,利用主成分分析方法判别不同湿地类型环境特征,利用Pearson相关性分析土壤碳、氮与环境因子的关系,利用集成推进树算法量化环境因子对湿地表层土壤碳、氮的相对贡献.[结果]蚌湖、常湖池和泗洲头湿地表层(0～20 cm)SOC和TN含量随着高程梯度的增加呈现先增加后减小的变化趋势,最高值出现在高程梯度13～14 m或14～15 m的洲滩区域.蚌湖(SOC:(9.47±2.97)g/kg,TN:(1.14±0.32)g/kg)和常湖池(SOC:(7.92±3.20)g/kg,TN:(1.05±0.28)g/kg)比泗洲头(SOC:(2.36±0.49)g/kg,TN:(0.27±0.06)g/kg)具有更高的SOC和TN含量(P<0.05).SOC和TN存在极显著正相关,并且分别与坡度、湖底高程、土壤含水量、铵态氮、硝态氮、全磷存在显著正相关,与土壤pH和碳氮比存在显著负相关.基于主成分分析的因子得分显示,蚌湖、常湖池和泗洲头的环境性状具有明显分异,表明湿地类型与表层土壤碳、氮的分布具有密切联系.优化的集成推进树算法显示,所选环境因子中,湿地类型、高程梯度、土壤含水量、土壤碳氮比、铵态氮、硝态氮和全磷对SOC和TN具有不同程度的影响,土壤pH、湖底高程和坡度的相对影响微乎其微.其中,铵态氮、高程梯度是影响SOC积累的主要因素,湿地类型、土壤全磷是影响TN积累的主要因素.[结论]鄱阳湖碳、氮与磷的变化关系密切,湿地类型、高程梯度对鄱阳湖湿地土壤碳、氮的积累产生了深刻影响.