杭州西溪濕地生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)特征的研究.pdf

1、濕地生態(tài)系統(tǒng)具有巨大的生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值,健康的濕地生態(tài)系統(tǒng)是區(qū)域生態(tài)安全的重要組成部分和社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要基礎。目前全球濕地生態(tài)系統(tǒng)正面臨著人類高強度活動的影響,尤其自20世紀以來,隨著城市化進程的加快,城市濕地生態(tài)系統(tǒng)遭受不同程度的威脅,有關(guān)城市濕地保護、恢復和重建等方面的研究成為關(guān)注的焦點。
　　 杭州西溪濕地有著1800年的歷史,受人為活動干擾強烈,在千余年人類漁耕經(jīng)濟的作用下西溪濕地逐漸演變成次生濕地,植被和水

2、系性質(zhì)發(fā)生根本性改變,西溪濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能退化嚴重,鑒于西溪濕地在改善杭州生態(tài)環(huán)境質(zhì)量以及提升杭州宜居城市內(nèi)涵方面的重要作用,杭州市委市政府自2003年8月起通過疏浚清淤、截污納管、植物復種、生物治理等措施實施西溪濕地綜合保護工程,西溪濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的時空屬性發(fā)生了巨大變化,因此,需要對西溪濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能開展持續(xù)研究。
　　 本項目研究以杭州西溪濕地生態(tài)系統(tǒng)為主要研究對象,著重開展了以下研究內(nèi)容:(1)研究西溪濕

3、地土壤營養(yǎng)元素的時空分布特征,并與下沙沿江灘涂濕地土壤營養(yǎng)元素含量進行了比較分析;(2)研究了西溪濕地主要群落中植物營養(yǎng)元素積累的時間動態(tài)特征和空間特征差異;(3)研究了西溪濕地水體營養(yǎng)元素時空變化,在此基礎上,與杭州其它水域進行比較分析;(4)通過西溪濕地生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)土壤—植物—水體營養(yǎng)元素相關(guān)性分析,分析了西溪濕地生態(tài)系統(tǒng)的主要營養(yǎng)特征關(guān)系。
　　 主要研究結(jié)果如下:
　　 (1)比較分析結(jié)果表明:西溪濕地樣地帶土壤有

4、機碳、全氮和全磷含量與國內(nèi)同緯度濕地相當,低于高原濕地以及高緯度濕地;西溪濕地樣地帶土壤有機碳氮磷儲量遠遠低于國內(nèi)其他濕地,但其碳儲量是我國自然土壤的7倍多,約是全國水稻土平均值的10倍多。西溪濕地樣地帶植物碳含量低于高原地區(qū)濕地植物,氮含量低于低緯度濕地植物,而磷含量差異不大;西溪濕地樣地帶植物碳氮磷儲量和其它濕地相當,其碳儲量相當于每年每公頃被燃燒6.67～14.58多噸碳或6.67～14.58噸標準煤,每公頃可以積累氮素0.194

5、噸～0.369噸,可以積累磷素17.2公斤～32.4公斤。在西溪濕地公園內(nèi)部,蘆葦帶植物的碳儲量和氮儲量要高于香蒲帶植物,而香蒲對磷的積累能力較強。
　　 (2)在西溪濕地公園內(nèi)部的四個樣地帶中,喬木帶土壤的有機碳含量要高于蘆葦帶和香蒲帶,同為濕地植物,蘆葦帶土壤有機碳含量高于香蒲帶;喬木帶土壤全氮含量高于蘆葦帶和香蒲帶,而蘆葦帶土壤全氮含量高于香蒲帶,也高于蘆葦混交帶;土壤銨態(tài)氮含量與全氮含量分布相似,而硝態(tài)氮卻是香蒲帶含量最

6、高;蘆葦帶和喬木帶土壤的全磷含量高于其他兩個樣地帶;喬木帶土壤的有效磷含量高于蘆葦區(qū)和香蒲區(qū),香蒲帶土壤有效磷含量高于蘆葦帶,蘆葦混交帶土壤的有效磷含量遠高于蘆葦帶。西溪濕地樣地帶土壤中有機氮含量占全氮94.56％～98.28％,銨態(tài)氮占全氮1.61％～5.35％,硝態(tài)氮僅占全氮0.04％～0.2％。土壤有機碳和全磷的垂直變化趨勢是從土壤表層向下逐步減少;蘆葦混交帶和喬木帶全氮含量也遵循這種規(guī)律,而香蒲帶和蘆葦帶全氮在腐泥層中出現(xiàn)積累峰

7、;銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、有效磷分布與全氮相似;土壤有機碳在1月和7月出現(xiàn)峰值,而全磷在4月和10月較高,銨態(tài)氮和有效磷在4月較高,硝態(tài)氮在7月較高。
　　 杭州下沙沿江灘涂有機碳、銨態(tài)氮、有效磷的含量明顯低于西溪濕地,而土壤全氮全磷含量遠高于西溪濕地土壤。
　　 (3)研究結(jié)果表明,西溪濕地植物莖的生物量占地上生物量的64.10％～80.24％,葉的生物量占地上生物量的14.97％～21.12％,而穗和果實生物量在整個地上生物

8、量中所占比例很小。植物地上生物量均于10月份達到高峰值。蘆葦帶和香蒲帶生物量在4月-7月間的絕對增長速率大于7月-10月的,而蘆葦混交帶植物在4月-7月間的絕對增長速率小于7月-10月的。生物量在不同物種之間存在差異,在生長季內(nèi)蘆葦?shù)纳锪恳哂谙闫训纳锪?不同生境的同種植物生物量也不相同,蘆葦帶的生物量高于蘆葦混交帶的生物量。各種植物活體部分包括穗（花）、莖和葉的有機碳含量較高。蘆葦帶的植物有機碳含量要高于香蒲帶的植物,而蘆葦混交帶

9、的植物有機碳含量要高于蘆葦帶的植物有機碳含量;在4月-10月間,植物體內(nèi)有機碳含量有不斷增加的趨勢;在植物體內(nèi),葉中氮磷含量最高,莖中氮磷含量僅低于葉中含量,根部的氮磷含量最低;香蒲帶的植物氮磷含量要高于蘆葦帶的植物,而蘆葦帶的植物氮磷含量要高于蘆葦混交帶,4月份氮磷含量最高,夏秋季節(jié)地上部分的氮磷含量是一年中最低。
　　 (4)根據(jù)地表水環(huán)境質(zhì)量標準(GB3838,2002),研究結(jié)果表明杭州水系中氮的狀況較差。在西溪濕地公園

10、內(nèi)部設置的樣帶中,其水體中硝態(tài)氮濃度大約占總氮濃度的38.91％～64％之間,在無機氮中占有主要位置;香蒲帶水體的全氮和銨態(tài)氮、總磷和磷酸鹽含量均較高;流經(jīng)西溪濕地水體的無機鹽(TIN+TIP)含量低于西溪濕地外圍的水體,表明西溪濕地對水體氮磷的滯留和富集作用較強;西溪濕地內(nèi)部水系中通船河道的無機鹽含量最高;西溪濕地外部水系的無機鹽含量要遠高于西溪濕地內(nèi)部水系,其中南面水系最高;西湖毛家埠水體內(nèi)的無機鹽含量比西溪濕地內(nèi)部水系量要稍高;杭

11、州運河中杭州大廈段無機鹽含量最高;下沙水系的無機鹽含量最高,其中,下沙居民區(qū)水系最高,高校生活區(qū)次之:就水體N/P來看,杭州大部分水系處于磷過剩狀態(tài)。
　　 (5)在C∶N比值上,西溪濕地土壤較下沙沿江灘涂要優(yōu),其中西溪濕地蘆葦混交帶土壤有機質(zhì)供肥狀況最優(yōu);蘆葦混交帶土壤銨態(tài)氮養(yǎng)分系數(shù)和有效磷養(yǎng)分系數(shù)均也最高;植物地上部分莖中的C/N,C/P比其他器官高,而立枯部分的C/N,C/P比值比綠色部分高;植物地下部分C/N,C/P比值

12、均大于地上部分;從植物N/P來看,香蒲帶植物生長主要受氮限制,而蘆葦帶植物的莖葉主要受氮的限制,下沙的植物生長主要也受氮的限制;葉的富集能力最強,根和枯葉最差,蘆葦混交帶富集系數(shù)較高;蘆葦混交帶對磷的轉(zhuǎn)運系數(shù)要大于氮,香蒲帶植物對氮的轉(zhuǎn)運系數(shù)要大于磷。
　　 (6)土壤各層元素與植物各器官元素之間均呈正相關(guān)關(guān)系,水體和土壤以及水體和植物之間營養(yǎng)元素的關(guān)系多為負相關(guān),呈現(xiàn)出此消彼長的關(guān)系,部分土壤—植物—水體間的營養(yǎng)元素并不相關(guān)。