【摘要】：近年來(lái)全球變暖的趨勢(shì)得到了廣泛的關(guān)注,環(huán)境中碳氮的元素循環(huán)也成為了研究的熱點(diǎn)。自然濕地由于面積巨大且具有顯著的碳匯和脫氮作用而在全球變化研究中具有重要的地位。長(zhǎng)江口作為世界上最重要的河口之一,在區(qū)域碳氮元素循環(huán)的控制中具有重要的作用,研究長(zhǎng)江口的碳匯和脫氮作用以及植被對(duì)該作用的影響已經(jīng)成為一個(gè)重要研究方向和研究熱點(diǎn)。在本研究中,主要開(kāi)展了以下四方面的工作。1、在長(zhǎng)江口崇明東灘區(qū)域?qū)Τ练e物進(jìn)行采樣,分析了不同植被類(lèi)型下沉積物中有機(jī)碳(SOC)含量隨深度和時(shí)間的變化規(guī)律,并與本課題組前期積累成果進(jìn)行比較研究；2、在崇明島的農(nóng)田區(qū)域進(jìn)行土壤采樣,分析不同耕作制度下土壤中有機(jī)碳含量的變化；3、在崇明東灘的海三棱蔗草區(qū)域進(jìn)行長(zhǎng)石粉實(shí)驗(yàn)和埋管實(shí)驗(yàn),研究該區(qū)域沉積物短期沉積速率和沉積后植被對(duì)于不同深度沉積物有機(jī)碳含量的影響,并結(jié)合13C同位素來(lái)判別該區(qū)域沉積物中有機(jī)碳的來(lái)源；4、在長(zhǎng)江口的潮灘選擇典型植被區(qū)域進(jìn)行采樣,研究了沉積物的反硝化脫氮作用,分析了不同植被類(lèi)型下沉積物反硝化速率的時(shí)間和空間變化及環(huán)境因子對(duì)反硝化速率的影響,估算了長(zhǎng)江口潮間帶沉積物對(duì)上覆水體的脫氮能力以及對(duì)河口水源地氮負(fù)荷去除能力。取得了以下主要結(jié)論：(1)長(zhǎng)江河口濕地潮間帶的植被區(qū)域面積與年份具有一定的相關(guān)關(guān)系,主要與長(zhǎng)江年輸沙量存在顯著的相關(guān)關(guān)系；采用長(zhǎng)石粉標(biāo)記法測(cè)定潮灘平均沉積速率為11.6 cm/yr。崇明東灘植被區(qū)碳存儲(chǔ)量達(dá)到5.70×104t/yr,碳埋藏通量為1.09kgC/m2/yr,具有顯著的碳匯效應(yīng)。(2)在崇明島東部地區(qū),土壤和沉積物中有機(jī)碳的含量呈現(xiàn)從中部核心地區(qū)向四周地區(qū)逐漸降低的馬鞍狀變化趨勢(shì),特別是在東部地區(qū)中心的農(nóng)田區(qū)域出現(xiàn)土壤有機(jī)碳含量的峰值,而在崇明東灘的光灘地帶出現(xiàn)有機(jī)碳含量的低值；同時(shí),水田耕作部分含量也要顯著高于旱作蔬菜地,而在潮間帶區(qū)域隨著植被類(lèi)型(蘆葦/互花米草——海三棱蔗草/互花米草——光灘)的更迭,潮間帶沉積物中有機(jī)碳含量逐漸降低,至光灘含量最低。(3)近年來(lái),海三棱蔗草群落和光灘表層沉積物中有機(jī)碳年平均含量基本上呈現(xiàn)隨年份增加含量上升的變化趨勢(shì),具有明顯的累積效應(yīng)。崇明東灘各不同植物群落表層沉積物中有機(jī)碳含量具有明顯的差異,其中光灘最低,而互花米草最高；各植被類(lèi)型沉積物中的有機(jī)碳含量呈現(xiàn)隨深度的增加而降低,有機(jī)碳的最大值往往出現(xiàn)在表層0-5 cm的沉積物中；在各季節(jié),三種植被類(lèi)型下沉積物中有機(jī)碳均呈現(xiàn)出夏季含量較低,而秋冬春季節(jié)較高的變化趨勢(shì)。(4)2011年海三棱蔗草帶沉積物中有機(jī)碳平均含量要顯著高于2004年該植被類(lèi)型下沉積物中的含量,隨時(shí)間的變化規(guī)律基本一致；0-60 cm深度沉積物中有機(jī)碳含量呈現(xiàn)波動(dòng)變化趨勢(shì),但整體呈現(xiàn)隨深度增加含量降低的變化趨勢(shì)；崇明東灘沉積物各月柱樣的有機(jī)碳含量變化在海三棱藤草的生長(zhǎng)期變化顯著。(5)埋管實(shí)驗(yàn)的結(jié)果很好說(shuō)明了海三棱蔗草對(duì)沉積物有機(jī)碳的影響；采用同位素方法發(fā)現(xiàn)崇明東灘沉積物中有機(jī)碳的來(lái)源為江水?dāng)y帶來(lái)的顆粒物和本地植被生長(zhǎng),外源泥沙和懸浮物堆積埋藏是長(zhǎng)江口潮間帶濕地沉積物有機(jī)碳庫(kù)的主要來(lái)源,但海三棱蔗草產(chǎn)生的有機(jī)碳作為內(nèi)源輸入也占有一定比重。在豐水期海三棱蔗草輸入的有機(jī)碳為0.65 mg/g,內(nèi)源貢獻(xiàn)率為7.35%,而在枯水期海三棱蔗草輸入的有機(jī)碳為2.06 mg/g,貢獻(xiàn)率上升至31.20%。(6)長(zhǎng)江口潮灘濕地0～10cm深度沉積物反硝化速率為043～415.8 μmol·m-2·h-1,平均值為35.5μmol·m-2·h-1,在世界范圍內(nèi)河口區(qū)域基本上處于中等水平。光灘沉積物平均反硝化速率為16.2μmol·m-2·h-1,植被帶沉積物平均反硝化速率為45.2μmol·m-2·h-1,青草沙水源地庫(kù)區(qū)總脫氮能力達(dá)到2.00×108g N每年,可以有效去除大氣沉降輸入的氮負(fù)荷,對(duì)控制庫(kù)區(qū)水體氮累積和富營(yíng)養(yǎng)化具有重要意義。(7)海三棱蔗草帶沉積物反硝化速率與蘆葦帶、光灘間均存在著極顯著的差異(p0.01),而蘆葦和光灘間不存在顯著的差異(p0.05)。雖然部分點(diǎn)位沉積物反硝化速率發(fā)現(xiàn)具有顯著的季節(jié)差異(p0.05),但在長(zhǎng)江口各點(diǎn)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)一致的沉積物反硝化速率時(shí)間變化規(guī)律；在深度上基本上呈現(xiàn)隨深度增加反硝化速率有降低的趨勢(shì),長(zhǎng)江口區(qū)域沉積物表層部分反硝化速率多高于較深深度的沉積物；長(zhǎng)江口沉積物反硝化速率受區(qū)域、深度和月份等因素的綜合影響顯著,但反硝化速率與沉積物理化性質(zhì)、溫度等單一環(huán)境因素均不具有顯著性相關(guān)關(guān)系。(8)本研究表明長(zhǎng)江口潮間帶濕地具有明顯的碳匯和脫氮等環(huán)境效應(yīng),在相對(duì)海平面上升與長(zhǎng)江來(lái)沙減少的背景下,建議加強(qiáng)河口濕地保護(hù),降低圍墾強(qiáng)度,建立濕地系統(tǒng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的共享機(jī)制,在加強(qiáng)科學(xué)研究的基礎(chǔ)上,盡快將濕地納入中國(guó)碳排放權(quán)交易清單。同時(shí)在條件成熟時(shí),在污染物排放總量控制實(shí)施中適時(shí)引入氮排放權(quán)交易制度。
【圖文】：

1993-2013年崇明東灘植被區(qū)域變化情況

華東師范大學(xué)２０１６屆博±學(xué)位論文邐第四章河日濕地演替中王壤和沉積物碳庫(kù)容量的時(shí)空變化逡逑！。°４０■礦亡邐汾礦亡邐�。玻玻叮ǎ�0—亡逡逑、．＇邋－１￣￣＇＾—■＇邋＇逡逑
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：X171
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本文編號(hào)：2614548