本文關(guān)鍵詞：崇明東灘濕地沉積物有機(jī)碳和總氮儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)研究

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【摘要】：工業(yè)革命以來(lái),大氣溫室氣體濃度上升導(dǎo)致的氣候變化給全球環(huán)境帶來(lái)了顯著影響。作為陸地和海洋間的過(guò)渡地帶,濱海濕地系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)交換頻繁,是碳、氮循環(huán)過(guò)程的重要調(diào)節(jié)器,其能夠通過(guò)鹽沼植被高效的從大氣中吸收和固定二氧化碳等溫室氣體,并長(zhǎng)期固存在生物量和沉積物中。系統(tǒng)高生產(chǎn)力、低分解率和泥沙沉積的特點(diǎn)使濱海濕地成為高效的碳、氮匯聚地,是減緩溫室氣體濃度上升的有效途徑。在全球氣候變化背景下,近些年來(lái)一些學(xué)者針對(duì)濱海濕地提出了“藍(lán)碳”策略,即利用濱海濕地的高固碳能力,發(fā)掘其系統(tǒng)潛力以減緩氣候變化的影響。因此,濱海濕地碳、氮循環(huán)受到了越來(lái)越多的關(guān)注。本研究以長(zhǎng)江口崇明東灘濕地為研究區(qū)域,通過(guò)遙感數(shù)據(jù)解譯分析了近20年來(lái)崇明東灘濕地主要鹽沼植被在人類活動(dòng)和外來(lái)物種入侵影響下的時(shí)空動(dòng)態(tài)。在此基礎(chǔ)上結(jié)合野外調(diào)查,根據(jù)植被分布現(xiàn)狀設(shè)定了典型樣線和采樣點(diǎn)。通過(guò)對(duì)各采樣點(diǎn)區(qū)域沉積動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)和沉積物樣品的采集與分析,探明了東灘濕地潮灘在2013年表層外源沉積物的沖淤動(dòng)態(tài)及沉積物中有機(jī)碳和總氮儲(chǔ)量季節(jié)動(dòng)態(tài)。通過(guò)對(duì)鹽沼植物生物量和0-50cm深度沉積物在春、夏、秋、冬四個(gè)季度內(nèi)的樣品采集和分析,測(cè)定了2013年?yáng)|灘濕地主要鹽沼植被生物量、生物量中有機(jī)碳和總氮儲(chǔ)量、0-50cm深度沉積物有機(jī)碳和總氮儲(chǔ)量的動(dòng)態(tài)。在此基礎(chǔ)上,分析了鹽沼植被與沉積物間的交互作用對(duì)沉積物有機(jī)碳和總氮儲(chǔ)量的影響。研究的主要結(jié)果如下：1.崇明東灘濕地主要鹽沼植被時(shí)空動(dòng)態(tài)崇明東灘濕地主要鹽沼植被類型為蘆葦、互花米草和海三棱蔗草,呈現(xiàn)沿高程梯度分布的規(guī)律。在泥沙淤積、外來(lái)物種入侵和人類活動(dòng)(圍墾)的綜合影響下濕地鹽沼植被總面積在近20年來(lái)呈先減少后增加的趨勢(shì)。90年代中后期引入的互花米草具有比本地物種更廣的生態(tài)位和更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),群落面積擴(kuò)展迅速,已經(jīng)對(duì)鹽沼植被群落的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了顯著的影響。至2011年,崇明東灘濕地鹽沼植被總面積為5079.2hm2,其中蘆葦群落面積為1684.2hm2、互花米草群落面積為1487.3hm2、海三棱蔗草群落面積為1907.7hm2。2.崇明東灘濕地鹽沼植被生物量及其有機(jī)碳和總氮儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)蘆葦、互花米草和海三棱蔗草3種主要鹽沼植被生物量的季節(jié)變化呈現(xiàn)相似的趨勢(shì)。其地上生物量春季最低,夏、秋季節(jié)快速增長(zhǎng),秋季達(dá)到最大值,冬季則降低。地下生物量在一年中呈不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì),最大值出現(xiàn)在冬季。單位面積生物量(地上和地下)呈互花米草群落(55.1±5.7t.hm-2)蘆葦群落(49.3±3.8t.hm-2)海三棱蔗草群落(11.7±0.8t.hm-2)。0-50cm沉積物深度內(nèi),3種主要鹽沼植被地下生物量增量的分布模式呈先增后減,蘆葦和互花米草群落地下生物量在沉積物不同深度內(nèi)的增量和波動(dòng)變化均大于和高于海三棱蔗草群落。2013年,研究區(qū)域崇明東灘濕地蘆葦群落分布區(qū)域總生物量估算為(83.0±6.4)103 t,互花米草群落分布區(qū)域總生物量估算為(81.9±8.5)103t,海三棱蔗草群落分布區(qū)域總生物量估算為(22.3±1.5)103t。3種主要鹽沼植被生物量有機(jī)碳和總氮儲(chǔ)量、年增量、地下分布模式間的關(guān)系與生物量的變化規(guī)律相同。單位面積上,蘆葦群落生物量有機(jī)碳和總氮儲(chǔ)量分別為17.3±3.9t-hm-2和0.44±0.04t.hm-2；互花米草群落生物量有機(jī)碳和總氮儲(chǔ)量分別為26.1±1.8t.hm-2和0.6±0.04t.hm-2；海三棱蔗草群落生物量有機(jī)碳和總氮儲(chǔ)量分別為4.6±1.5t.hm-2和O.1±0.01t·hm-2。2013年,研究區(qū)域崇明東灘濕地蘆葦群落分布區(qū)域總生物量的有機(jī)碳和總氮儲(chǔ)量估算分別為(29.1±6.6)103 t和(6.7±0.7)102 t；互花米草群落分布區(qū)域總生物量有機(jī)碳和總氮儲(chǔ)量估算分別為(38.8±2.7)103 t和(8.9±0.6)102 t；海三棱蔗草群落分布區(qū)域總生物量的有機(jī)碳和總氮儲(chǔ)量估算分別為(8.8±0.3)103 t和(1.9±0.2)102 t。3.崇明東灘濕地沖淤及表層外源沉積物有機(jī)碳和總氮儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)崇明東灘濕地潮灘北、中部區(qū)域及南部的高潮灘區(qū)域在2013年總體上呈現(xiàn)淤積的狀況,而南部的中、低潮灘區(qū)域則為沖刷的態(tài)勢(shì)。光灘和位于鹽沼植被帶前沿的海三棱蔗草群落區(qū)域沉積動(dòng)態(tài)波動(dòng)較大,而蘆葦和互花米草群落區(qū)域沉積動(dòng)態(tài)相對(duì)穩(wěn)定。單位面積上,蘆葦群落區(qū)域表層外源沉積物中有機(jī)碳和總氮儲(chǔ)量分別為(2.4±1.9)10-2 t·hm-2和(0.r±0.4)10-2 t.hm-2；互花米草群落區(qū)域表層外源沉積物中有機(jī)碳和總氮儲(chǔ)量分別為(6.4±3.2)10-2 t·hm-2和(0.8士0.4)10-2t·hm-2；海三棱蔗草群落只有北部區(qū)域表層外源沉積物呈有機(jī)碳和總氮的積累,儲(chǔ)量分別為(2.5±0.8)10-2 t·hm-2和(0.4±0.1)10-2t·hma；光灘北、中區(qū)域呈表層外源沉積物有機(jī)碳和總氮積累,儲(chǔ)量分別為(2.0±1.5)10-2 t-hm-2和(0.3±0.1)10-2 t·hm-2。4.崇明東灘濕地0-50cm深度沉積物有機(jī)碳和總氮儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)崇明東灘濕地主要鹽沼植被蘆葦、互花米草和海三棱蔗草群落和光灘區(qū)域0-50cm深度沉積物有機(jī)碳儲(chǔ)量在2013年內(nèi)呈相似的季節(jié)動(dòng)態(tài)：從春季至冬季均呈不斷上升的趨勢(shì)。而0-50cm深度沉積物總氮儲(chǔ)量呈季節(jié)性的波動(dòng),在鹽沼植被快速生長(zhǎng)的夏季明顯下降,秋、冬季節(jié)上升。單位面積上,0-50cm深度沉積物有機(jī)碳和總氮儲(chǔ)量表現(xiàn)為：蘆葦鹽沼(有機(jī)碳：30.3±3.4t·hm-2；總氮：3.1±0.3t.hm-2)互花米草鹽沼(有機(jī)碳：22.6±1.9t·hm-2；總氮：3±0.2t-hm-2)海三棱蔗草鹽沼(有機(jī)碳：9.3±0.7t-hm-2；總氮：2.1±0.1t.hm-2)光灘(有機(jī)碳：2.6±0.1t.hm-2；總氮：0.9±O.1t·hm-2)。2013年,研究區(qū)域崇明東灘濕地蘆葦鹽沼0-50cm深度沉積物有機(jī)碳和總氮儲(chǔ)量估算分別為(51.0士5.2)103 t和(5.2±0.5)103t；互花米草鹽沼0-50cm深度沉積物有機(jī)碳和總氮儲(chǔ)量估算分別為(33.6士2.8)103 t和(4.8±0.3)103 t;海三棱蔗草鹽沼0-50cm深度沉積物有機(jī)碳和總氮儲(chǔ)量估算分別為(17.7±1.3)103 t和(4.0±0.2)103 t。5.鹽沼植被和沉積過(guò)程對(duì)沉積物有機(jī)碳和總氮儲(chǔ)量的影響基于以上結(jié)果的分析表明,崇明東灘濕地0-50cm深度沉積物有機(jī)碳和總氮?jiǎng)討B(tài)受鹽沼植被類型和潮灘沉積過(guò)程的共同影響,尤其在0-10cm沉積物層其交互作用影響達(dá)到顯著水平(p0.05)。其中,鹽沼植被是0-50cm沉積物有機(jī)碳動(dòng)態(tài)的主導(dǎo)因素,在每個(gè)沉積物層對(duì)沉積物有機(jī)碳影響均達(dá)到顯著水平(p0.01),但對(duì)沉積物總氮?jiǎng)討B(tài)的影響水平則不顯著。表層外源沉積物中有機(jī)碳和總氮含量非常低,對(duì)0-50cm深度沉積物有機(jī)碳和總氮?jiǎng)討B(tài)的影響均主要體現(xiàn)在0-5cm沉積物層(p0.01)。從潮灘的發(fā)育和鹽沼植被的演替分析,長(zhǎng)江攜帶的大量沉積物在河口區(qū)域的沉積促進(jìn)了東灘濕地潮灘擴(kuò)展和灘面高程升高,為鹽沼植被的演替提供了合適的生存環(huán)境。而鹽沼植被擴(kuò)展過(guò)程中,其生物量以枯落物和分泌物的形式不斷被沉積物埋存,促進(jìn)了潮灘沉積物中有機(jī)碳和總氮儲(chǔ)量的積累。
【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
【分類號(hào)】：X171;Q948

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