长江口潮滩湿地C、N汇聚能力时空分异及影响因素

Coastal wetland has become one of the most important carbon sequestration ecosystems because of its low green house gas emission rate, high productivity and high carbon accumulation rate. In the mean time, East China Sea has suffered the most frequent and most extensive red tide problem in the last two decades due to high nitrogen input from the Yangtze estuary. This project aims to study the influence of vegetation types, time of marsh establishment, salinity and inundation conditions on the carbon and nitrogen accumulation function of newly formed salt marsh at the Yangtze Estuary, based on field investigations, sample anaysis and controled experiment. We will also investigate the relative contribution of the above factors on the C,N accumulation so as to provide scientific bases for the management of salt marsh, and make the best out of its carbon/nitrogen sequestration functions.

河口湿地因其较低的温室气体排放水平，较高的生物生产力和C累积效率，其做为有机碳库的功能越来越受到重视；同时，长江口N过剩造成的近海富营养化，也使东海成为中国沿海近年赤潮发生频率最高、分布范围最广的海域，河口湿地做为流域营养盐入海的最后一道屏障，实现其N截留功能的影响因素有哪些，相对贡献有多大，还需要进一步研究。本项目拟通过野外调查采样和控制实验相结合的方法，从长江口湿地C、N汇聚能力的角度，探讨植被类型、发育年限，盐度和淹水条件等对新生河口湿地生态系统服务功能的影响，并进一步探讨不同因素影响的相对大小，为合理管理和利用河口湿地，更好地发挥其生态服务功能提供科学依据。

本项目以长江口潮滩湿地为研究对象，围绕湿地土壤有机碳氮的累积现状、累积速率、主要影响因子等，通过野外调查和控制实验开展了系列综合研究。根据野外大面积采样调查的结果，长江口崇明东滩表层0-30 cm的土壤有机碳密度介于1.03-5.22 kg·m-2之间；0-100 cm的土壤有机碳密度则介于 3.74-13.7 kg·m-2之间; 长江口湿地土壤总氮(TN)含量与土壤有机碳(SOC)含量高度相关(R2=0.96, p<0.01)。随植被发育时间延长，土壤有机碳累积速率呈放缓趋势。表层0-30 cm土壤有机碳和总氮水平分布随土壤盐度、地上生物量、高程升高呈上升趋势，而0-100cm土柱内土壤有机碳和TN沿剖面向下呈降低趋势，且与盐度、地下生物量、0-31 μm细颗粒含量成正相关。 通径分析表明，土壤盐度对土壤有机碳含量的直接影响作用为0.476，说明较高的土壤盐度可在一定程度上抑制土壤有机质分解，提高土壤有机碳含量。然而，不同盐度梯度(0-3.5%)控制实验的结果却表明，随着土壤盐度升高，芦苇和互花米草下的土壤有机碳呈下降趋势，这与大面积野外采样分析结果的趋势相反，尽管由于实验时间短，各处理之间的差异尚未达到显著性水平。主要原因是，控制实验中的高盐处理导致植物总生物量降低，从而输入地下的有机物降低，进而土壤有机碳呈下降趋势；而野外条件下的潮水最高盐度不超过2%，不足以起到对植物生长的限制作用，此时互花米草较高的生物量输入，以及北部较细的土壤颗粒对土壤有机碳的累积发挥了更强的作用，因此造成了高盐度与高土壤有机碳的同时出现。从不同植被类型来看，芦苇区土壤表层(0~30 cm)有机碳密度平均值(1049 g·m-2) 约为互花米草区(583 g·m-2 ) 的2 倍，主要原因是芦苇茎杆中含有大量不易分解的木质素，较比以纤维素为主的互花米草分布区更易累积土壤有机碳。因此，从提高潮滩湿地碳汇能力的角度而言，建议优先恢复和保护本地物种芦苇。