發布時間：2020-02-28所屬分類：農業論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：天津蘆葦(Phragmitesaustralis)濕地是東亞一澳大利亞候鳥遷徙必經之地，具有重要的生態功能。近幾十年來，隨著城市化進程的快速發展和人口的增加，天津地區水體成化、氮污染等問題嚴重。調查了天津典型濕地七里海、北大港和大黃堡濕地蘆葦種群地上部生
摘要：天津蘆葦(Phragmitesaustralis)濕地是東亞一澳大利亞候鳥遷徙必經之地，具有重要的生態功能。近幾十年來，隨著城市化進程的快速發展和人口的增加，天津地區水體成化、氮污染等問題嚴重。調查了天津典型濕地七里海、北大港和大黃堡濕地蘆葦種群地上部生物量、形態特征及氮、磷營養狀況，探討其與環境氮、磷營養和含鹽量的關系，結果表明：(1)天津典型濕地蘆葦種群地上部最大生物量變化范圍為978～1263g·m～，并未隨樣地間含鹽量和氮含量等環境因子的變化而顯著改變;(2)在最大生物量時期(8月)，北大港濕地蘆葦地上部氮含量和氮儲量明顯低于七里海和大黃堡;8月北大港濕地蘆葦葉片氮磷比為12.48，氮限制植物生長;七里海和大黃堡濕地蘆葦葉片氮磷比分別為14.89和15.72，氮、磷共同限制植物生長;(3)當前環境壓力顯著影響了蘆葦地上部氮、磷營養狀況。底泥含鹽量增加可降低蘆葦葉片氮、磷含量;隨著底泥氮營養的增加，蘆葦莖氮含量呈線性增加;而隨著底泥磷營養的增加，蘆葦葉和莖磷含量并未增加。雖然天津地表水體氮污染嚴重，但是氮而非磷成為蘆葦生長的主要限制因子，天津蘆葦濕地仍然具有吸納環境氮污染物的潛力。
關鍵詞：含鹽量;氮;磷;濕地;蘆葦;地上生物量
天津市濕地總面積為248784.8hm，占天津市域總面積的20.9%，具有重要的生產和生態功能…。蘆葦(Phragmitesaustral~)濕地作為濕地環境的重要組成部分，在凈化水體和維持濕地生態系統物種多樣性等方面具有獨特功能J。同時，蘆葦具有極高的生物量，其固碳能力是全國陸地植被平均固碳能力的2.3～4.9倍，在全球碳循環及陸地生態系統碳固定中占有重要地位J。天津蘆葦濕地主要分布在七里海、北大港和大黃堡自然保護區，是濱海地區生物多樣性極為豐富的地區，也是東亞一澳大利亞候鳥遷徙必經之地，每年遷徙和繁殖的鳥類近100萬只，有國家一、二級保護鳥類30多種]，在維持生物多樣性等方面有著其他生態系統不可替代的作用。然而近幾十年來，天津作為國內城市化發展最快的地區之一，水體富營養化、水體咸化以及水資源匱乏問題嚴重J。有研究指出，天津地表水水體的咸化程度呈明顯的地帶性分布，由山前平原一中部平原一濱海平原，水體咸度逐步增加，水質由淡水一微咸水一咸水一鹽水一鹵水變化J。天津蘆葦濕地土壤含鹽量隨著與海距離的增加呈遞減趨勢，在2—14g·kg之間變化。用氮同位素技術對天津地表水整個流域72個點的狀況進行研究的結果表明，天津地表水氮污染嚴重，有近1/4的水樣達不到地表水Ⅳ類標準。
氮輸入和含鹽量增加對蘆葦生長有顯著影響。在富營養化條件下，營養負荷對蘆葦種群影響的研究存在爭議。有學者認為：(1)濕地大量的氮、磷輸入使蘆葦群落生物量增加，但植株容易倒伏。生物量的增加會造成底泥中有機質積累，貧氧狀況加重，植物毒素的釋放和營養物質的改變使水體向浮游型超營養化發展¨;(2)濕地嚴重的氮污染會促使植被生長出現由氮限制型向磷限制型轉變，從而改變濕地吸納氮污染的能力，降低其凈化水體的功能;(3)濕地大量的氮輸入，降低蘆葦根系生產力，促進有機碳的分解，影響蘆葦濕地碳固定等生態功能的發揮;(4)蘆葦濕地大量的氮輸入導致外來物種如互花米草的入侵¨。相反，對氮負荷較高的內蒙古烏梁素海濕地的研究表明，氮仍然是野生蘆葦生長的主要限制因子，氮輸入會顯著提高蘆葦生產力且沒有毒害作用141。不同蘆葦濕地由于其氣候條件、環境本底狀況不同，對于氮輸人的響應各異。土壤含鹽量增加會明顯抑制蘆葦的生長，導致蘆葦種群生產力和光合速率顯著降低¨引;含鹽量增加還可促使蘆葦群落演替為翅堿蓬群落，改變蘆葦濕地的生態功能¨。氮和含鹽量對植物生長的影響存在交互作用，在適宜的含鹽量水平下，氮素投人有助于減緩鹽分對植物生長的抑制作用;但在高含鹽量條件下，氮輸入不能緩解鹽分對植物的危害。植物生長在不同的含鹽量環境中，對氮輸入的響應不盡相同。
天津水體咸化和氮負荷對河流濕地營養結構和功能產生明顯影響J，而含鹽量和氮負荷對河流涵養的蘆葦濕地的生產力水平和營養狀況會產生怎樣的影響?天津蘆葦濕地植被生長是否由氮限制轉化為磷限制，進而影響蘆葦濕地生態功能的發揮?目前這些問題仍未得到科學解答。因此，研究當前環境壓力下天津蘆葦濕地生產力水平和氮、磷營養狀況，對于了解天津典型蘆葦濕地的生態功能，理解蘆葦濕地的退化機理，合理利用和保護天津濕地具有極為重要的意義。
1材料與方法
1.1試驗樣地概況
選擇天津七里海、北大港和大黃堡自然保護區的蘆葦濕地作為研究區(圖1)。天津市(北緯38。3357一4O。1457，東經116。4205”～118。O331)東臨渤海，北依燕山，地處濱海平原、海河流域下游，具有豐富的濕地資源。年平均氣溫為12—13℃，年降水量為522—663lnm，年蒸發量約為1640mm_1引。天津七里海、北大港和大黃堡濕地自然保護區分別距渤海灣約38、24和60km(圖1)，七里海和北大港濕地表層土壤含鹽量為7—14g·～，屬于重度鹽化;大黃堡濕地表層土壤含鹽量為2g·kg一，屬于中度鹽化土壤J。北大港、七里海和大黃堡自然保護區植被均以蘆葦為主，蘆葦相對豐度超過90%l19]。2013年5月3塊濕地淹水深度約為20am;8月底，七里海濕地幾乎干涸，沒有淹水，而北大港和大黃堡濕地淹水約30am。
1.2樣品的采集與處理
蘆葦地上部取樣時間設為2013年5月初、8月底和11月初，每塊樣地設5—6次重復。蘆葦地上生物量采用0.5mxO.5m樣方收獲法測定，將樣方內植物齊地面剪下，同時測定樣方內蘆葦的高度和株叢數。將植物樣帶回實驗室，24h內將每個植物樣品中的蘆葦與其他物種分開，蘆葦的莖和葉分開，之后將所有植物樣品在75℃條件下烘干48h后稱重并記錄。采用混合球磨儀(MM400，Retsch，Germany)將烘干后的植物樣品進行粉碎，并密封保存。植物葉和莖的c、N含量采用元素分析儀(EA1108，Germany)測定。
底泥樣品的采集時間為8月底，在每個剪過植物樣的地方采用直徑為3em的土鉆沿底泥平面隨機取深度為0～25cm的2鉆土壤混合為1個樣品，樣品采集后裝入自封袋密封帶回實驗室。底泥樣品經過剔除植物殘茬、石塊等之后，分為2個部分保存。一部分為新鮮土樣，4cC條件下保存，48h之內完成土壤浸提和土壤含水量測定。土壤采用2mol·LKC1溶液浸提，之后用流動分析儀(AutoAnalyzer3，Seal，Germany)測定浸提液中NO3一-N和NH4+-N含量;土壤含水量采用稱重法(108℃條件下烘干24h)測定。另一部分土樣自然風干，用于化學元素的測定。風干土樣使用混合球磨儀(MM400，Retsch，Germany)研磨后采用元素分析儀(EA1108，Germany)測定土壤全氮含量;土壤速效磷采用0.5mol·L～NaHCO鉬銻抗比色法測定;土壤全磷采用HC10-H：s0鉬銻抗比色法測定。底泥含鹽量采用水質參數儀(StarA420C一01A，ThermoOrion，UnitedStates)對風干土樣采用水土質量比5：1測定。
1.3數據分析
采用SASV8.0(SAS，1996)分析軟件對試驗數據進行單因素方差分析，并用Tucky方法進行多重比較。采用Pearson相關分析方法分析蘆葦葉和莖的氮磷含量與沉積物含水量、含鹽量和氮磷營養的關系。采用Origin8.6軟件作圖。其中，蘆葦地上部氮吸收量(氮儲量)=蘆葦葉生物量×蘆葦葉氮含量+蘆葦莖生物量×蘆葦莖氮含量。
2研究結果
2.1天津典型濕地蘆葦地上部生物量及形態特征
天津典型濕地蘆葦地上部生物量及形態特征見表1。
由表1可知，天津典型濕地蘆葦地上部最大生物量變化范圍為978～1263g·m～，天津蘆葦濕地3個采樣地點(七里海、北大港和大黃堡)雖然環境因子(如含鹽量和氮含量)不同，但是植物最大生物量時期(8月底)樣地間蘆葦地上部生物量差異不顯著;至11月收獲期蘆葦已經枯黃，七里海和北大港濕地蘆葦地上部生物量與8月差異不顯著，而大黃堡濕地11月蘆葦大量倒伏，地上部生物量顯著低于8月，也顯著低于同期七里海和北大港濕地。
北大港濕地整個生長季蘆葦密度均高于七里海和大黃堡濕地，其中5月和8月達到顯著水平，而七里海和大黃堡濕地之間蘆葦密度沒有顯著差異。8月北大港濕地蘆葦高度和單株重均顯著低于七里海和大黃堡。綜上，在植物最大生物量時期，天津蘆葦濕地3個采樣地點地上部生物量差異不顯著;與七里海和大黃堡相比，北大港濕地蘆葦密度較高，高度和單株重較低。
2.2天津典型濕地蘆葦氮磷營養狀況及其與環境因子的關系
從5月到11月，隨著季節的推移，蘆葦葉和莖氮、磷含量顯著降低，11月蘆葦已經枯黃，蘆葦地上部氮、磷含量僅為8月的15%～62%(表2)。
與北大港相比，七里海和大黃堡濕地蘆葦具有相對較高的氮營養水平。5月北大港濕地蘆葦葉和莖氮含量最低，七里海和大黃堡蘆葦葉和莖氮含量顯著高于北大港(表2);8月北大港濕地蘆葦莖氮含量仍然最低;然而，8月七里海蘆葦葉片氮含量下降，與北大港差異不顯著，顯著低于大黃堡;11月七里海和大黃堡蘆葦葉氮含量仍然高于北大港濕地，莖氮含量在樣地間差異不顯著。5月七里海和大黃堡蘆葦葉和莖磷含量顯著高于北大港;8月七里海濕地葉片磷含量最低，顯著低于北大港和大黃堡，而莖磷含量在樣地問差異不顯著;11月樣地間葉片磷含量差異不顯著，北大港莖磷含量顯著高于七里海和大黃堡濕地(表2)。
合并植物未枯黃時期5月和8月的數據，天津典型濕地蘆葦葉氮和葉磷含量呈極顯著正相關關系(P氮、磷吸收量(儲量)隨著季節的推移而呈現先增加后降低的規律，其中8月最高，11月最低(表3)。就樣地問比較而言，5月3塊濕地地上部氮、磷吸收量沒有顯著差異，8月北大港濕地蘆葦地上部氮吸收量顯著低于七里海和大黃堡，僅約為七里海和大黃堡地上氮吸收量的60%一70%;而3塊樣地問地上部磷吸收量差異不顯著。11月北大港濕地蘆葦地上部氮、磷儲量高于七里海和大黃堡(表3)。
8月底泥含鹽量與蘆葦葉氮、磷含量呈顯著負相關關系(P<0.001和P<0.05，圖3b，圖4b)，而與蘆葦莖氮、磷含量相關性均未達顯著水平(圖3f，圖4f)。隨著底泥氮營養的增加，蘆葦莖氮含量呈線性增加。
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