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1、黃河三角洲不同植被類型下土壤氮的差異研究 【摘要】依據(jù)檉柳、堿蓬、蘆葦、棉田4種植物群落下的土壤樣品資料,分析了濱海濕地不同植物群落下土壤全氮、有效氮含量的變化差異,結(jié)果表明:(1)蒸騰作用及植物對(duì)氮素的需求,導(dǎo)致氮素在根際發(fā)生積累,從而檉柳、堿蓬、蘆葦、棉田4種植物群落的土壤全氮含量的隨著土層深度增加而呈波動(dòng)降低變化,土壤速效氮的垂直變化與全氮相似,其中,蘆葦?shù)牟▌?dòng)性最大反映出該群落的土壤養(yǎng)分較豐富,尤其是表層。(2)不同植被覆蓋下,表土的全氮、有效氮大小順序?yàn)樘J葦>檉柳>棉田>堿蓬,反應(yīng)了不同植物群落固氮能力的差異;就每個(gè)群落0-5c
2、m表土而言,蘆葦群落的土壤全氮、有效氮變異性都較大,說明在養(yǎng)分含量較高的群落,更易造成局部土壤理化性質(zhì)的差異。(3)土壤表層與深層全氮的差比大小順序?yàn)闄f柳>蘆葦>棉田>堿蓬;而速效氮的相差率為蘆葦>檉柳>棉田>堿蓬,反映出高腐殖質(zhì)層的蘆葦群落,0-5cm表層是可供植物利用的無機(jī)氮的重要儲(chǔ)備庫(kù)?! 娟P(guān)鍵詞】植被群落;濕地土壤;氮含量;黃河三角洲4 土壤氮是植物生長(zhǎng)發(fā)育所需要的重要元素,影響著植物的生產(chǎn)力與植被類型;反過來,植物殘?bào)w輸入量以及植被類型也影響著氮素的動(dòng)態(tài)[1]。土壤中全氮的含量變化決定于氮素的輸入和輸出量的相對(duì)大小[2]。氮素
3、的輸入量主要依賴于植物殘?bào)w的歸還量及生物固氮,也有少部分來源于大氣沉降[3],全氮的輸出量則主要包括分解和侵蝕損失,其受各種生物和非生物條件的控制[4]?! ↑S河三角洲是中國(guó)暖溫帶地區(qū)最完整、最廣闊、最年輕的新生濕地生態(tài)系統(tǒng)[5],其土壤養(yǎng)分含量變化受水、鹽、植被類型[6]等多種因素的影響,區(qū)域物種多樣性的高低受制于養(yǎng)分與鹽分含量的多寡[7]。有研究表明,不同造林模式下的土壤氮養(yǎng)分含量均顯著高于裸地(白蠟林除外),農(nóng)林間作模式下可溶性全氮和可溶性有機(jī)氮平均含量均高于純林模式[8];土壤中全氮、硝態(tài)氮、全氮儲(chǔ)量與有機(jī)碳含量顯著相關(guān)[9],具體
4、表現(xiàn)為全氮的垂直分布受制于土壤有機(jī)質(zhì)的分布,氮儲(chǔ)量主要集中分布在土壤表層[10],并且全氮與全鹽之間存明顯的倒數(shù)關(guān)系[11]。本文以不同植物群落下土壤氮含量的差異為研究對(duì)象,分析群落變化對(duì)土壤氮的影響,以期為濱海濕地營(yíng)養(yǎng)元素生物地球化學(xué)循環(huán)過程及濕地生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)、保護(hù)和管理提供參考。 1研究方法 1.1樣品采集 選擇典型的四種植被群落即檉柳群落、堿蓬群落、蘆葦群落、棉田群落,分別進(jìn)行土壤剖面采樣,采樣深度為0-5cm、5-10cm、10-20cm、20-40cm、40-60cm、60-80cm等分層采樣,直至采到地下水水位,同時(shí)每個(gè)
5、群落表層隨機(jī)布點(diǎn)6次,采集表層0-5cm的土壤樣品6個(gè)。對(duì)每個(gè)采樣點(diǎn)用GPS進(jìn)行定位,并記錄每個(gè)采樣點(diǎn)周圍的地形地貌和植被類型?! ?.2測(cè)試方法與數(shù)據(jù)處理 將采集的土壤樣品經(jīng)自然風(fēng)干、研磨、過篩等預(yù)處理后,采用凱氏蒸餾法測(cè)定全氮(TN),堿解擴(kuò)散法測(cè)定有效氮(4AN)[12]。根據(jù)野外實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)室的分析結(jié)果,采用Excel2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及繪圖;采用SPSS18.0軟件進(jìn)行極值、均值和方差的計(jì)算?! ?結(jié)果與分析 2.1土壤全氮、有效氮的垂直分布 在全氮的垂直剖面上(圖1A),檉柳群落土壤中全氮含量由表層往深層表現(xiàn)出逐漸
6、遞減趨勢(shì),全氮含量最大值在土壤中0-5cm。堿蓬與棉田群落土壤全氮的垂直變化相似,都呈現(xiàn)出先上升后下降趨勢(shì),其中,堿蓬群落最大值出現(xiàn)在10-20cm土層,為0.531g/kg,棉田群落最大值在5-10cm土層。蘆葦群落中全氮含量在剖面中的變化范圍為0.21-1.106g/kg,與其他群落相比含量最多,由表層至深層全氮含量逐漸降低,最大值在0-5cm土層。在有效氮的垂直剖面上(圖1B),檉柳群落最大值出現(xiàn)在5-10cm土層,為57.75mg/kg;與棉田群落的土壤速效氮變化趨勢(shì)相似,棉田群落中土壤有效氮最大值在5-10cm土層,為49.875
7、mg/kg。堿蓬群落呈現(xiàn)逐漸下降趨勢(shì),蘆葦群落有效氮含量變化范圍最大,總體上呈現(xiàn)逐漸下降趨勢(shì)?! 》治鲈蚩芍参镉捎谡趄v作用及自身對(duì)養(yǎng)分的需求,使養(yǎng)分向根際轉(zhuǎn)移速率的增加,4當(dāng)其大于植物自身對(duì)養(yǎng)分的吸收速率時(shí),會(huì)導(dǎo)致這種養(yǎng)分在根際發(fā)生積累[13],從而呈現(xiàn)出隨深度增加土壤氮含量的波動(dòng)降低變化。蘆葦群落較其他群落的氮含量要高,尤其是表層,是因?yàn)樘J葦是多年生草本、有橫向生長(zhǎng)的根狀徑,每年歸還土壤的氮素不易隨風(fēng)、水等散失;枯萎后的蘆葦,不能立即覆蓋在濕地土壤表面,而是處于立枯狀態(tài),有些立枯物能夠保持幾個(gè)月甚至幾年的時(shí)間[14],加之該蘆葦間歇
8、性處于滯水狀態(tài),不利于有機(jī)氮的礦化分解[15],從而表土層的全氮、有效氮含量比較大。檉柳的土壤表層氮含量較高,與檉柳的凋落物返回土壤有密切關(guān)系,因檉柳低矮,株型緊湊,能保護(hù)冠層下