【摘要】：濕地屬于陸生生態(tài)系統(tǒng)和水生生態(tài)系統(tǒng)之間的過渡性生態(tài)帶,是土壤與生物相互作用所形成的地理綜合體,具有涵養(yǎng)水源、調(diào)節(jié)氣候、降解污染、保護生物多樣性和維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定等功能。但受工農(nóng)業(yè)污水的排放、水利工程的修建、水陸交措帶墾植和旅游景觀開發(fā)等人類活動的影響,我國濕地正面臨著植被嚴重退化、面積迅速萎縮和生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力急劇下降等生態(tài)風險。隨著人們對濕地生態(tài)功能重要性認識的提高,退耕還濕已成為保護濕地資源的一項重要措施。磷是水體浮游植物生長和提供細胞動能的必需營養(yǎng)元素,以廣泛多樣的形式參與有機體的代謝過程,是光合、呼吸等重要生命活動的參與者,在能量儲存、遷移和轉(zhuǎn)化過程中發(fā)揮關(guān)鍵性作用。目前,關(guān)于磷的研究多集中于其在農(nóng)田和濕地中的含量變化和形態(tài)轉(zhuǎn)化,而較少關(guān)注磷組分在恢復(fù)濕地土壤團聚體中的賦存特征和釋放風險。土壤團聚體結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)影響著濕地生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)元素的生物地球化學(xué)循環(huán)過程,濕地恢復(fù)過程中,土壤團聚體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和磷的釋放能力究竟發(fā)生怎樣的改變?同時,土壤團聚體對磷的滯留-釋放過程也起著物理-化學(xué)-生物等多種作用,而具體作用機制有待于進一步深入研究。此外,東北地區(qū)獨特的地理位置、氣候特征和耕種方式,導(dǎo)致土壤磷的賦存形態(tài)和釋放機制有別于南方地區(qū),且季節(jié)性凍融區(qū)該方面的研究相對缺乏。本研究選取三江平原恢復(fù)濕地(退耕年限:1、2、3、5、13和19年)為研究對象,以土壤團聚體為基本單元,采用掃描電鏡能譜儀(SEMEDS)先進技術(shù)手段,探討濕地恢復(fù)過程土壤團聚體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的動態(tài)變化和表面元素分布特征;運用磷連續(xù)化學(xué)分級提取法和Langmuir、Freundlich吸附等溫線模型,分析土壤磷組分在團聚體中的賦存特征和吸附-解吸行為;借助冗余分析(RDA)和通徑分析(PA)多元統(tǒng)計分析法,識別影響磷在團聚體中再分配過程和土壤對磷固持能力的主控環(huán)境因子。主要結(jié)論如下:(1)恢復(fù)濕地土壤團聚體穩(wěn)定性均高于農(nóng)田,且隨濕地恢復(fù)年限的延長呈先升高后降低趨勢。粗粒徑團聚體結(jié)構(gòu)優(yōu)于細粒徑團聚體。濕地恢復(fù)0-5年內(nèi),細粒徑團聚體(0.25 mm)先膠結(jié)成粗團聚體;隨后,粗粒徑團聚體破碎成細粒徑團聚體,直至濕地恢復(fù)第5年達到相對穩(wěn)定水平。(2)濕地恢復(fù)過程中,土壤酸堿度(pH)、鐵(Fe)和錳(Mn)呈先升高后降低趨勢;電導(dǎo)率(EC)則持續(xù)降低;總氮(TN)和有機質(zhì)(SOM)呈雙峰變化趨勢。TN主要富集于1 mm粒徑團聚體中;土壤SOM和Mn含量隨團聚體粒徑的減小而降低;0.25-1 mm和0.053-0.25 mm粒徑團聚體Fe含量略高于1mm和0.053 mm粒徑團聚體。(3)各粒徑團聚體不穩(wěn)定無機磷(L-Pi)含量呈波動降低趨勢;總磷(TP)、不穩(wěn)定有機磷(L-Po)、中度不穩(wěn)定有機磷(Ml-Po)、鐵鋁結(jié)合態(tài)磷(Fe.Al-P)、鈣鎂結(jié)合態(tài)磷(Ca.Mg-P)、腐殖態(tài)磷(Hu-P)和殘渣態(tài)磷(Re-P)含量呈先升高后降低趨勢。土壤TP、L-Pi、L-Po和Re-P含量隨團聚體粒徑的減小而降低;Ml-Po主要賦存于0.25-1 mm和0.053-0.25 mm粒徑團聚體中;Fe.Al-P和Ca.Mg-P在0.25-1 mm粒徑團聚體中的含量相對較高;Hu-P在各粒徑團聚體中無明顯賦存特征。(4)1 mm和0.25-1 mm粒徑團聚體對內(nèi)源磷的固持和外源磷的截留能力較0.053-0.25 mm和0.053 mm粒徑團聚體高。此外,1 mm和0.25-1 mm粒徑團聚體對磷的固持能力隨濕地恢復(fù)年限的延長呈先降低后升高趨勢,而0.053-0.25 mm和0.053 mm粒徑團聚體對磷的固持能力隨濕地恢復(fù)年限的延長則持續(xù)降低。(5)恢復(fù)濕地影響磷組分在團聚體中再分配過程和土壤對磷固持能力的環(huán)境因子依次為:TNSOMpHFeMnEC。(6)濕地恢復(fù)初期,Fe.Al-P和Hu-P的含量相對較高,且受水文條件影響顯著。特別是三江平原雨季(6-8月份),需重點關(guān)注其釋放風險。
【圖文】：

關(guān)鍵技術(shù)路線框圖
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X171;S152

【參考文獻】

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本文編號：2649372