西巢湖消落区土壤营养物质的空间分布与时间动态

摘要

水体富营养化是当前国际社会共同关注的生态环境方面的一个热点问题。在人类社会经济的发展过程中，湖泊以其丰富的水产资源和巨大的生态功能做出了重大贡献。巢湖是我国第五大淡水湖，也被列入我国污染最严重的“三湖三河”之一。作为湖泊水域与周边陆地的过渡带，消落区的重建与生态功能恢复对于湖泊生态系统结构的稳定与功能的维系至关重要。确定消落带内土壤营养物质在不同土地利用类型和淹水落干条件下的含量，评价不同的土地利用类型对土壤营养结构的影响，对于巢湖富营养化的治理显得尤为重要。本研究在巢湖西北部消落区中，选取自然植被区、农田、生态工程区、抛石区、围堰养殖区等5种典型的土地利用类型区域为研究区域，通过周密的样点设置与大量的野外采样，分别研究了不同土地利用类型间土壤营养物质的空间分布及淹水前后土壤营养物质的时间变化，较为系统地探讨了巢湖圩堤消落区土壤营养物质的时空格局及其形成机制。主要研究结果如下：
　　1、土壤营养物质的空间格局
　　运用单因素方差分析土地利用类型对营养物质含量的影响，结果显示，有机碳、全氮、铁磷、钙磷、酸可溶性有机磷、残余态有机磷、无机磷、有机磷、总反应性磷、碳氮比均存在土地利用类型间的显著性差异（p<0.01）。SNK多重比较结果显示，所有营养物质都在围堰养殖区土壤中含量最低，除土壤全氮和铁磷的最高含量出现在抛石区外，其他营养指标的最高含量均出现在生态工程区。运用相似性分析检验不同土地利用类型对土壤营养结构（由有机碳、全氮及各形态磷构成）的影响，结果显示，自然植被区与农田土壤营养结构严重重叠且无显著性差异（p>0.05）；其他土地利用类型两两间土壤营养结构都部分重叠但有显著性差异（p<0.05）。根据主成分分析的结果，土壤钙磷和全氮与排序轴相关程度最高，是形成不同土地利用类型间营养结构差异的关键贡献因子。
　　2、土壤营养物质的时间动态
　　运用单因素方差分析雨季前后消落区经历落干-淹水-落干的5月、8月、12月对土壤营养物质含量的影响，结果显示，土壤有机碳、钙磷、残余态有机磷、无机磷、碳氮比不存在月份间显著性差异（p>0.05），但全氮、铁磷、酸可溶性有机磷、有机磷、总反应性磷均存在显著性时间变化（p<0.05）。经SNK多重比较发现，从5月份至12月份，土壤全氮呈现出上升趋势，其中12月份显著高于5月份和8月份（p<0.05）；土壤铁磷、酸可溶性有机磷、有机磷含量先显著上升后复显著下降（p<0.05）。
　　运用相似性分析检验不同月份间土壤营养结构（由有机碳、全氮及各形态磷构成）的变化，结果显示，5月与8月之间、5月与12月之间土壤营养结构严重重叠但仍有显著性差异（p<0.05）；8月与12月之间土壤营养结构几乎完全重叠无显著性差异（p>0.05）。根据主成分分析的结果，土壤钙磷和全氮与排序轴相关程度最高，是形成不同月份间土壤营养结构差异的关键贡献因子。
　　综上所述，巢湖消落区土壤营养物质随土地利用类型显著变化，围堰养殖区土壤营养物质含量普遍较低，抛石区的土壤全氮和鉄磷较高，而其他土壤营养物质含量则在生态工程区普遍较高；总体上，土壤钙磷和全氮含量的空间变化是土壤营养结构空间差异的关键贡献因子。部分土壤营养物质含量存在显著性季节变化，同5月份相比，土壤全氮含量在12月份达最大值，而土壤铁磷、酸可溶性有机磷、有机磷含量则在8月份达最大值。
　　本研究表明，巢湖消落区的土壤营养物质存在显著的空间变化和时间动态，随土地利用类型及淹水过程而变化。因此，在今后有关巢湖消落区的生态恢复和规划建设等工作中，有必要采用因地制宜的基本策略，针对各土地利用类型采用相应的规划建设措施，以实现消落区生态恢复与重建及巢湖水体生态功能恢复这一根本目标。

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第一章 绪论

1.1 巢湖水体富营养化及其研究概况

1.1.1 自然地理特征

1.1.2 营养物质分布及其生态学研究

1.2 消落区及其研究现状

1.3 流域土壤营养物质的空间分布

1.3.1 不同土地利用类型土壤营养物质分布

1.3.2 不同时期土壤营养物质变化特征

1.4 本文的研究内容及目标

第二章 不同土地利用类型土壤营养物质分布

2.1 前言

2.2 材料与方法

2.2.1 样点设置

2.2.2 样品采集

2.2.3 实验方法

2.2.4 数据分析

2.3 结果

2.3.1 消落区土壤营养物质概况

2.3.2 土地利用类型对消落区土壤营养物质含量的影响

2.3.3 土地利用类型对消落区土壤营养结构的影响

2.3.4 土地利用类型、营养物质含量及其结构的关系

2.4 讨论

2.4.1 营养物质含量的空间变化

2.4.2 营养结构的空间变化

第三章 不同季节土壤营养物质变化动态

3.1 前言

3.2 材料与方法

3.2.1 样点设置

3.2.2 标本采集

3.2.3 实验方法

3.2.4 数据分析

3.3 结果

3.3.1 不同月份下土壤营养物质概况

3.3.2 不同月份对消落区土壤营养物质含量的影响

3.3.3 月份对消落区土壤营养结构的影响

3.3.4 月份、营养物质含量及其结构的关系

3.4 讨论

3.4.1 营养物质含量的时间变化

3.4.2 营养结构的时间变化

参考文献

致谢

附录：读研期间论文发表情况及获奖情况