模拟海平面上升对秋茄红树林生态系统底质有机碳储量、来源及细根分解的影响

摘要

本研究以厦门曾营海岸三个不同高程样地的秋茄（Kandelia obovata，以前学名为Kandelia candel）红树林为研究对象。在模拟海平面上升80 cm红树林(SLR80 cm)、模拟海平面上升40 cm红树林(SLR40 cm)以及对照红树林(SLR0 cm，相当于福建九龙江口红树林的滩面高程)，探讨海平面上升对秋茄红树林生态系统地下部分有机碳过程的影响。
　　随海平面高度的增加，秋茄红树林底质有机碳和活性有机碳含量均逐渐增加;随着深度的增加，三块样地的底质有机碳含量、TN含量及C/N呈现逐渐减少的趋势，相较海平面高度，深度对以上指标的影响较显著，且海平面高度和深度之间没有显著的交互作用。不同海平面高度的样地由于植被生长状况不同，导致其植物对底质养分吸收的程度也有所不同，从而使得林地间底质养分含量存在一定的差异。
　　三块样地上层50 cm厚度底质的有机碳储量介于79.75～113.35 t·hm-2，平均每10 cm深度有机碳储量为15.95～22.67 t·hm-2，有机碳储量随海平面高度增加逐渐增加;随着深度的增加，底质有机碳储量呈现逐渐减少的趋势。红树林底质有机碳储量和活性有机碳含量均与底质含水率及有机碳含量之间存在极显著的正相关关系（P＜0.01）。
　　稳定碳同位素(δ13C)结果显示，SLR80 cm、SLR40 cm、SLR0 cm样地秋茄的δ13C值平均值分别为-25.48‰、-25.32‰、-24.94‰，红树林高潮时入林海水悬浮物δ13C值平均值为-24.50‰。毗邻水域悬浮物对各林地底质有机碳的贡献率随着海平面高度的增加而有降低的趋势，并且，随着深度的增加，毗邻水域悬浮物对各林地底质有机碳的贡献率呈现先增加后逐渐减少的趋势。整体来说，红树植物对底质有机碳的贡献率弱于毗邻水域悬浮物的贡献率。
　　三块样地的沉积速率为0.17～1.74 mm·a-1，SLR0 cm样地与SLR80 cm样地间存在显著差异;三块样地的有机碳沉积速率为2.24～26.02 g·m-2·a-1，三块样地两两间都存在显著差异;底质沉积速率和有机碳沉积速率均呈现SLR0 cm＞SLR40 cm＞SLR80 cm的规律;海平面上升对底质沉积速率和有机碳沉积速率均有显著影响。林地树木的郁闭度对林地沉积悬浮物起到了一定的促进作用。
　　活细根、死细根以及粗根的生物量均在在SLR80 cm样地呈现最小值，并且活细根和粗根的生物量随海平面高度的增加，生物量逐渐减少，潮水浸淹时间越长，秋茄植物的活细根、死细根生物量、粗根生物量越少;根系在0～10 cm深度生物量最多，而随着深度的增加，细根的生物量锐减，而粗根则没有显著差异变化。在总根中，粗根生物量比例(61％)＞活细根生物量比例(24％)＞死细根生物量比例(15％);在总细根中，活细根生物量比例(61％)＞死细根生物量比例(39％)。
　　活细根和死细根的有机碳含量、TN含量、C/N及TP含量在不同海平面高度间存在显著差异，有机碳含量、TP含量及TP含量随着海平面的升高均呈现逐渐增加的趋势，C/N规律与之相反;粗根的有机碳含量在不同海平面高度间无显著差异，但其TN含量、C/N及TP含量在不同海平面高度间存在显著差异;从0 cm至50 cm深度，活细根和粗根养分的变化规律不明显，死细根的养分随底质深度的增加呈现先增多后减少的趋势。
　　随着海平面的升高，不同分解深度的细根分解失重率和平均分解速率均呈现逐渐增大的趋势;低温会延缓细根分解进程;10cm深度的细根的平均分解速率大于30 cm深度的细根;经过184天，10 cm深度的细根在SLR80 cm、SLR40cm、SLR0 cm样地别分解了54.34％、52.07％、50.76％，而30 cm深度的细根在SLR80 cm、SLR40 cm、SLR0 cm样地别分解了48.81％、47.73％、44.99％。海平面高度、分解时间、分解深度对细根分解有显著的交互作用。
　　在不同海平面高度，除10 cm深度的分解过程中细根TP含量在SLR0 cm样地与SLR40 cm样地、SLR80 cm存在显著差异外，其他含量在各样地间均无显著差异。随着分解时间的增加，只有TN含量变化较明显，呈现逐渐下降的趋势，其他含量有升有降，无明显变化规律。

目录

声明

摘要

表索引

图索引

第1章 前言

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 海平面上升对红树林影响的研究概况

1．2．2 红树林底质有机碳研究进展

1．3 研究意义和内容

1．3．1 研究意义

1．3．2 研究内容

第2章 样地概况

2．1 地理位置

2．2 样地改造

2．3 红树植被种植

第3章 模拟海平面上升对秋茄红树林底质有机碳储量的影响

3．1 材料与方法

3．1．1 样品采集与处理

3．1．2 测定方法

3．1．3 数据统计与分析

3．2 结果与分析

3．2．1 底质理化因子

3．2．2 底质有机碳

3．2．3 活性有机碳

3．3 讨论

第4章 模拟海平面上升对秋茄红树林底质有机碳来源的影响

4．1 材料与方法

4．1．1 样品采集

4．1．2 样品处理

4．1．3 测定方法

4．1．4 现场沉积实验

4．1．5 数据统计与分析

4．2 结果与分析

4．2．1 稳定碳同位素

4．2．2 现场有机碳沉积

4．3 讨论

4．3．1 底质有机碳来源

4．3．2 现场有机碳沉积

第5章 模拟海平面上升对秋茄红树林根系生物量及细根分解的影响

5．1 材料与方法

5．1．1 根系取样

5．1．2 样品测定方法

5．1．3 数据统计与分析

5．2 结果与分析

5．2．1 不同海平面高度秋茄红树林根系现存量

5．2．2 不同海平面高度秋茄红树林细根分解

5．3 讨论

5．3．1 秋茄红树林根系现存

5．3．2 秋茄红树林细根分解

第6章 总结

6．1 主要结论

6．1．1 不同海平面高度秋茄红树林底质有机碳储量

6．1．2 秋茄红树林沉积物有机碳来源及其现场沉积动态

6．1．3 秋茄红树林根系现存及细根分解

6．2 创新点

6．3 不足与展望

参考文献

在校期间参加的研究课题

致谢