黄河口湿地土壤碳、磷的分布特征及影响因素研究

摘要

本文以黄河口湿地为研究对象，对2008年10月、2009年5月和8月、2010年8月4次野外调查所获取的样品进行室内分析，研究了黄河口湿地土壤各形态碳素和磷素的空间分布格局及季节变化特征，分析了土壤理化性质、植被分布及微生物活动对湿地土壤碳、磷分布特征及季节变化的影响，并且估算了黄河口湿地土壤的碳、磷储量。为了解黄河流域淡水湿地土壤碳素和磷素的时空变化特点，进一步为评价和保护黄河口湿地生态系统提供参考依据。研究结果如下：
　　 黄河口湿地土壤碳素的时空分布格局：农业种植区表层土壤各形态碳素均低于自然湿地，自然湿地土壤碳素水平和垂直分异均较大，水平方向上TOC、DTC、DOC、DIC含量变幅分别为1.12～18.24mg/g、40.24～248.24mg/kg、6.4l～151.64mg/kg、33.83～200.16 mg/kg，DIC占DTC含量的72％左右，是溶解性碳素的主要形态，DOC含量较低，占TOC含量的1.15％左右，研究区域TOC含量处于三级及以下的较低水平。垂直方向上，HHK-14～HHK-62采样剖面TOC、DTC、DOC、DIC含量随土壤深度的加深而逐渐降低，0-10cm土层土壤碳素含量显著高于10cm以下各层土壤。土壤碳素水平和垂直方向的季节动态变化幅度均较大，TOC季节变化最明显，变异系数分别为74.57％和87.79％。
　　 土壤碳素含量主要受土壤性质及植被的影响，土壤TOC含量与pH表现出明显的负相关关系，与TN、TP含量均呈显著正相关关系；溶解性碳素DTC/DOC/DIC含量均与容重呈极显著负相关关系，与土壤TN、TP含量均呈显著正相关关系。芦苇根际土壤中的TOC含量高于非根际土壤，但根际与非根际土壤中的溶解性碳素含量差异不显著；碱蓬根际土壤中各形态碳素含量均明显高于非根际。
　　 黄河口湿地土壤磷素的时空分布格局：农业种植区表层土壤磷素含量高于自然湿地。自然湿地土壤TP水平和垂直分异均较小，变幅分别为429.19～693.30mg/kg、408.55～663.03 mg/kg；Olsen-P含量水平和垂直分异均较大，变幅分别为0.27～13.48mg/kg、0.08～9.57mg/kg，Olsen-P含量相对于TP含量非常低，占TP含量的0.93％左右，研究区域Olsen-P含量处于四级及以下的较低水平。土壤TP水平和垂直方向季节动态变化幅度很小，变异系数分别为5.80％、1.15％；Olsen-P季节变化明显大于TP的季节变化，变异系数分别为29.21％、31.09％。
　　 土壤磷素分布特征受到土壤性质、植被及微生物的影响，TP含量与小于0.063μm的土粒含量、土壤氮素、有机碳含量呈显著正相关关系；与土壤容重呈极显著负相关关系；Olsen-P含量与小于0.063μm的土粒含量呈显著正相关关系。芦苇、碱蓬根际土壤中的TP含量均略高于非根际土壤，芦苇根际与非根际土壤中的Olsen-P含量差异不显著；碱蓬根际土壤中的Olsen-P含量显著高于非根际。芦苇、碱蓬对磷素的累积量与其根际土壤中的磷素含量具有弱的负相关关系。芦苇、碱蓬根际土壤中的微生物活性与Olsen-P含量均表现出极显著的正相关关系。
　　 黄河口湿地剖面土壤有机碳、全磷、有效磷储量特征：黄河口自然湿地不同采样剖面0-60cm土壤平均有机碳储量变化范围为2.08～12.34kg/m3，0-10cm表层土壤中的有机碳储量最高，各采样剖面不同土层土壤有机碳储量均以10月份最高。0-60cm土壤平均全磷储量变化范围为0.67～1.02kg/m3，各采样剖面土壤全磷储量无明显的垂直及季节差异。0-60cm土壤平均有效磷储量变化范围为0.27～10.48g/m3，垂直及季节变化明显。
　　 综上所述，黄河口自然湿地土壤中TOC含量较低，时空分布差异较大，主要受植被根际效应的影响；溶解性碳素DTC、DOC、DIC的时空分布动态变化小于TOC，主要受土壤性质的影响，植被及微生物活动的影响均不十分明显。而黄河口自然湿地土壤中TP含量相对丰富，时空分布差异较小，主要受湿地土壤理化性质的影响；Olsen-P含量很低，时空分布差异较大，主要受植被和微生物活动的影响，磷素分布是与黄河口湿地土壤母质的一致性以及植被状况的差异性相适应的。