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黄河口湿地土壤氮素的季节动态变化及转化过程研究

作　者: 闫琴
导　师: 罗先香
学　校: 中国海洋大学
专　业: 环境科学
关键词: 黄河口湿地土壤氮素空间分布转化过程芦苇分解
分类号: X144
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

黄河口湿地位于渤海湾南岸和莱州湾西岸,是典型的河口湾和滨海湿地生态系统。本文以黄河口湿地为研究对象,探究了黄河口湿地氮素空间分布格局和各形态氮素的季节变化特征,估算了黄河口湿地氮素的储量；通过室内模拟试验研究了湿地氮素的矿化过程、硝化过程和反硝化过程,并且估算了矿化过程有机氮的转化量,硝化过程铵态氮的转化量和反硝化过程硝态氮损失量；野外进行芦苇枯落物分解试验,对芦苇枯落物的归还量进行了估算。在室内分析与野外观测的基础上系统研究了氮素的转化过程,探讨了湿地氮素生物地球化学过程的产生机制和主要影响因素,并剖析了湿地氮素转化过程所产生的潜在生态效应,为黄河口湿地的可持续利用、管理和保护提供了科学依据。黄河口湿地氮素的空间分布格局表明：农业种植区表层土壤氮素含量高于自然湿地,有机氮是氮素的主要组成形式,有机氮含量占全氮含量的98%以上,铵态氮占无机氮含量的80%左右。研究区域表层土壤氮素含量处于低营养水平,自然湿地区域铵态氮含量小于10mg/kg,硝态氮含量小于3mg/kg,全氮的含量低于1000mg/kg。垂直方向上,HHK-14-HHK-62采样点氮素含量随土壤深度的加深逐渐降低,表层0-20cm土壤氮素含量显著高于20cm以下各层土壤,30cm以下土层氮素含量变化很小。温度、水分条件不同,植被生长过程不同,氮素季节变化明显,无机氮的季节变化高于有机氮。植被分布、土壤质地、土壤有机碳和氮素的转化过程等方面的差异是空间分布格局差异的重要原因。不同季节氮素含量不同,土壤中氮素的储量也有差异,5月份、8月份、10月份0-60cm土壤深度全氮总储量分别在2047.77-3540.44g·m-3、1177.18-2682.38 g·m-3、1540.09-2759.78 g·m-3范围内变化。土壤氮素转化过程的研究表明：以柽柳为优势种的HHK-14采样点氮素的转化率高于以芦苇为优势种的HHK-21采样点。两个采样点均表现出表层0-20cm土壤氮素的转化能力高于20cm以下深度土壤氮素的转化能力,转化过程中氮素反硝化能力最强,矿化能力最弱,硝化能力介于两者之间。氮素转化过程中有机氮的最大转化量为0.91g·m-3·d-1,铵态氮的最大转化量为12.77 g·m-3·d-1、硝态氮的最大损失量为23.44 g·m-3·d-1。芦苇枯落物的分解试验表明：枯落物分解过程中氮绝对量均呈逐渐降低趋势,间歇性淹水环境下芦苇枯落物地上部分、地下茎、地下毛细根的氮素释放的绝对量分别降低35.96%-53.49%、8.62%-76.77%、31.20%-72.43%。非淹水环境,氮素释放的绝对量分别降低16.03%-50.34%,14.68%-69.33%,37.65%-73.77%,分解过程芦苇各部分积累系数均小于100%,芦苇在分解过程中发生了氮素的净释放。夏季芦苇枯落物氮素的归还量最高,冬季最低,芦苇地下部分氮素的归还量高于地上部分。总之,黄河口湿地土壤氮素含量处于中下营养水平,土壤质地、有机碳含量和植被分布是土壤氮素空间分布最主要的影响因素,一般来说,粘粒比例高、有机碳含量高和植被丰富的区域氮素的含量较高。土壤中氮素的储量与氮素的转化过程密切相关,黄河口湿地土壤有机氮的矿化能力较弱,氮素的反硝化过程中硝态氮损失量较高,这与研究区域土壤中硝态氮含量较低相吻合。枯落物分解过程中氮素向土壤的归还量影响土壤氮库储量,芦苇枯落物分解过程中氮素日均归还量最高达到0.039g·m-2·d-1。

黄河口湿地土壤氮素的季节动态变化及转化过程研究

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