退耕还湖后不同植被群落下湿地土壤有机质及磷素含量差异研究

摘要

湿地生态系统是由陆地生态系统和水生生态系统共同作用下的生态系统,具有调蓄水量、净化水体、维持生物多样性和生物地球化学循环等功能,是地球上生物多样性最丰富、生产力最高、生态系统服务价值最大的生态系统。但由于历史过度围垦导致长江中下游地区自然湿地的面积缩小、调蓄功能衰退、生物多样性减少、污染日益严重和土壤质量下降等。因此湿地生态恢复成为我国生态环境建设的重要需求。其中退耕还湿是我国湿地生态恢复的重要举措。
　　本文选取安庆菜子湖湿地退耕还湖后苔草、芦苇和酸模植被群落下的湿地土壤为研究对象,分析不同植被对其0~6cm、6~13cm、13~25cm、25~40cm、40~55cm土壤的颗粒组成、有机质、全磷、速效磷含量及其在土壤剖面分布特征的影响。旨在阐明退耕还湖后不同植被对土壤物理化学性质剖面分布特征的影响,为长江沿江湿地生态恢复及其有效利用提供科学依据。主要研究结论如下:
　　(1)供试土壤0~6cm剖面土壤容重显著低于其他层次土壤,而13~25cm、25~40cm和40~55cm土壤间差异不显著,苔草表层土壤容重显著高于芦苇和酸模的表层,这意味着植被类型对退耕后表层土壤的容重影响较大。土壤颗粒组成:同一剖面深度上,三种植被类型下土壤颗粒组成差异明显,但均表现出表层粘粒含量最高,三种植被类型下土壤粉粒含量最大,均表现为40~55cm含量最高,表明植被影响湿地土壤颗粒组成特征。在同一剖面深度上,苔草和芦苇土壤 pH值随着剖面的递增而升高,酸模与苔草、芦苇表层土壤 pH值差异明显,酸模表层 pH值较高,可见植被类型不同,对土壤酸碱度的影响不一样。供试土壤有效氮含量差异显著,在0~6cm剖面酸模(456.6mg/kg)苔草>(292.2mg/kg)>芦苇(261.4mg/kg),主要集中在土壤表层,这是因为土壤表层有机质含量高,其含量与有机质关系密切;在垂直方向上均表现为:随着土壤剖面的加深而递减。
　　(2)供试土壤有机质分布特征受植被枯落物质量和根系分布特征影响,而人类活动如水产养殖农家肥施用也是影响退耕后湿地土壤表层有机质含量的原因。0~6 cm表层土壤有机质的含量表现为酸模>苔草>芦苇,而下4层均表现为芦苇>苔草>酸模,总体上3种植被群落下土壤剖面有机质含量随着深度增加而降低。
　　(3)土壤全磷含量均为0~6cm层含量较高,6~13cm层最低,随着剖面深度的增加而递增,递增趋势酸模最为明显,苔草次之,再为芦苇;除酸模0~6cm土壤速效磷的含量显著大于苔草和芦苇外,其他各个层次间土壤有效磷含量无显著性差异,但总体上均有在垂直方向上随剖面加深而下降的趋势;酸模0~6cm和6~13cm层次土壤磷素有效率显著高于苔草和芦苇外,其他不同土壤层次间无显著差异。结果分析表明不同植被群落凋落物和根系分布特征差异是引起退耕后湿地土壤剖面磷素分布差异的主要原因,而水产养殖农家肥投放也影响湿地土壤表层土壤养分的积累。
　　(4)不同植被群落下土壤无机磷含量的顺序为:酸模>苔草>芦苇。在各形态中, Ca-P含量最高,其次是 Fe-P,再次是 O-P,Al-P含量最低。不同植被群落下土壤无机磷各形态占无机磷总量百分数如下: Al-P、O-P,酸模>芦苇>苔草;Fe-P,芦苇>苔草>酸模;Ca-P,苔草>芦苇>酸模。酸模植被类型下各层土壤 Al-P、O-P的含量占无机磷的比例均高于苔草、芦苇,而 Fe-P、Ca-P比例低。各形态无机磷随深度的变化:三种植被群落下,Al-P变化趋势一致,总体上随着土壤剖面的递增而减小,其中酸模植被类型下变化范围最大,在7.14~175.04mg/kg之间;Fe-P,苔草和芦苇变化趋势一致,总体上随着剖面的递增成先增后减趋势,而酸模呈现一直递减的趋势;供试土壤 Al-P、Fe-P的变化趋势一致,总体上随着剖面的递增而递增,酸模第一层显著高于其他各层,其他各层也是随着剖面的递增而递增;Ca-P,苔草和酸模变化趋势一致,随着剖面的递增而递增,而芦苇表层含量较高。
　　(5)不同植被群落下土壤各无机磷形态与基本性状的关系;①与速效磷的关系:利用相关数来分析讨论各形态无机磷含量变化与速效磷的相关性,结果表明,速效磷与 Fe-P、O-P、Al-P关系显著,他们对有效磷的含量影响较大,以认为 Fe-P、O-P、Al-P是湿地土壤的有效磷源。②与全磷关系:全磷与 O-P、Al-P成极显著的正相关关系,而与 Fe-P成极显著的负相关关系,与 Ca-P相关性不明显。③与有机质关系:有机质与 Ca-P呈显著的负相关,相关系数为-0.613(p<0.05),与 Fe-P、Al-P呈显著的正相关,相关系数分别为0.772、0.783(p<0.01),而与 O-P相关性不显著。

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第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.1.1 研究背景

1.2 湿地土壤研究进展

1.2.1 湿地土壤的基本类型及主要特点

1.2.2 湿地土壤的生态功能

1.3 湿地土壤有机质、磷素研究

1.3.1 湿地土壤氮研究

1.3.2 湿地土壤有机质研究

1.3.3 湿地土壤磷素研究

1.3.4 磷分级研究进展

1.3.5 湿地土壤无机磷的研究

1.3.6 湿地土壤磷净化功能研究

1.4 研究内容、特色与技术路线

1.4.1 研究内容

1.4.2 特色之处和拟解决的问题

1.4.3 技术路线

第二章 研究区概况及研究方法

2.1 研究区概况

2.1.1 地理位置与范围

2.1.2 气候条件

2.1.3 水文条件

2.1.4 生物资源条件

2.1.5 土壤条件

2.1.6 安庆沿江湿地退田还湖概况

2.2 样品的采集与处理

2.2.1 样品的测定方法

2.2.2 土壤粒径分析

2.2.3 土壤无机磷形态的测定

2.2.4 实验数据处理

第三章 结果与分析

3.1 不同植被群落下土壤基本理化性质

3.1.1 土壤容重

3.1.2 不同植被群落下土壤颗粒组成分析

3.1.3 土壤 pH 值

3.1.4 不同植被群落下土壤氮含量差异

3.2 不同植被群落下湿地土壤有机质含量差异

3.2.1 不同植被群落下土壤有机质含量差异

3.2.2 不同植被群落下土壤有机质含量垂直差异

3.2.3 土壤有机质含量与酸碱度、容重、机械组成的相关分析

3.3 不同植被群落下土壤磷素含量变化

3.3.1 不同植被群落下土壤剖面全磷含量变化

3.3.2 不同植被群落下土壤剖面速效磷含量变化

3.3.3 不同植被群落下土壤剖面磷素有效性差异

3.3.4 不同植被类型下土壤有机质、全磷、速效磷、pH 值相关分析

3.4 无机磷的分级

3.4.1 不同植被群落下土壤中各形态无机磷形态差异

3.4.2 各形态无机磷随深度的变化

3.4.3 不同植被群落下土壤各无机磷形态与基本理化性质的关系

第四章 结论与展望

4.1 主要结论

4.2 研究展望

参考文献

致谢

附：