环渤海湿地盐地碱蓬对碳、氮、磷吸收通量的研究.pdf

第3 1 卷第3 期 海洋通报 v 。i3 1 ，N 。3 2 0 12 年6 月 M A R I N ES C I E N C EB U L L E T I N J u n 2 0 1 2 环渤海湿地盐地碱蓬对碳、氮、磷吸收通量的研究 关春江- ，那杰2 ，徐梦2 ，袁秀堂1 ，冯志权- ，梁斌1 ，赵仕兰1 ( 1 国家海洋环境监测中心辽宁大连 11 6 0 2 3 ；2 辽宁师范大学生命科学学院辽宁大连1 1 6 0 2 9 ) 擅要：主要调查环渤海湿地的盐地碱蓬对碳、氮、磷的吸收通量。调查表明，环渤海湿地的盐地碱蓬面积为73 9 7h n ? 。 2 0 0 9 年7 月、l O 月和1 1 月盐地碱蓬总生物量( 干重) 分别为2 】I M x l 0 4 t 、2 6 1 5 x l0 l t 和1 5 2 3 x 1 口t 。7 月、1 0 月和1 1 月。 盐地碱蓬对碳的吸收通量分别为65 7 7t 、85 3 8t 和57 1 3t ；对氮的吸收通量分别为2 0 1 2t 、2 7 8 6t 、1 7 7 。7t ；对磷的吸收 通量分别为1 7 0 0t 、3 2 加t 、1 6 6 0I ；盐地碱蓬对碳氮磷的最大吸收通量均为1 0 月。 关键词：盐地碱蓬；吸收通量；碳；氮；磷 中图分类号：X 1 7 3文献标识码：A文章编号：1 0 0 1 - 6 9 3 2 ( 2 0 t 2 ) 0 3 0 3 3 6 - 0 5 S t u d y o nt h eca r b o n ，n it r o g e na n dp h o s p h o r u su p t a k ef l u xo f S u a e d as a l s aint h eB o h a iS e aD is t d ct G U A N C h u n - j ia n 9 1 ，N AJ ie 2 ，X UM e I l 乎，Y U A NX iu - t a n 9 1 ， F E N GZ h i- q u a n l ，L I A N GB in l ，Z H A OS h i l a n l ( 1 N a t io n a lM a r in eE n v ir o n m e n t a lM o n it o r in gC e n t e r ，D a l ia n1 1 6 0 2 3 ，C h in a ； 2 C o l l e g eo fL if eS cie n ce ，L ia o n in gN o r m a lU n iv e r s it y ，P a l ia n 11 6 0 2 9 ，C h in a ) A b s t r a ct ：T h eu p t a k ef l u xo fca r b o n n it r o g e na n dp h o s p h o r u sb yS u a e d as a l s aint h ew e d a n do ft h eB o h a iS e aD is t r ict W a gs t u d ie din t h isp a p e r T h er e s u l ts h o w e dt h a tt h ea r e ao fS u a e 口hs a l s aw 7 3 9 7h e ct a r e s A n dt h et o t a lb io m a s so f S u a e d as a l s aW a g2 1 0 4 x 1 0 4tinJ u l y 2 6 1 5 x 1 0 4tinO ct o b e ra n d1 5 2 3 x 1 0 4tinN o v e m b e riU2 0 0 9 T h eca r b o nu p t a k e f l u xb yS u a e d as a l s aw a s6 5 7 7tinJ u l y 8 5 3 8tinO ct o b e ra n d5 7 1 3tinN o v e m b e r 1 1 I en it r o g e nu p t a k ef l u xb yS u a e d a s a l s aw a s2 0 1 2tinJ u l y 2 7 8 6tinO ct o b e ra n d1 7 7 7tinN o v e m b e r r h ep h o s p h o r u $ u p t a k ef l u xw a s1 7 0 0tinJ u l y ， 3 2 4 0tinO ct o b e ra n d1 6 6 0tinN o v e m b e r A n dt h em a x im u mu p t a k ef l u xo fca r b o n n it r o g e na n dp h o s p h o r u sa l l O C C l l r r e dinO ct cI h e r K e y w o r d s ：S u r e d as a s a ；a b e o r p t io nf l u x ；ca r b o n ；n it r o g e n ；p h o s p h o r u s 湿地，在狭义上一般被认为是陆地与水域之间 的过渡地带；广义上则被定为地球上除海洋( 水深 6m 以上) 外的所有大面积水体。虽然湿地覆盖地 球表面仅有6 。却为地球上2 0 的已知物种提 供了生存环境，具有不可替代的生态功能，因此享 有“地球之肾”的美誉。本文调查的环渤海区域具 有广阔的三角洲湿地及滩涂湿地湿地内具有丰富 的植物群落，能够吸收大量的二氧化碳气体，并放 出氧气，湿地中的一些植物还具有吸收空气中有害 气体的功能，能有效调节大气组分。湿地作为一种 生态系统，存在能量流动和物质流动。在能量流动 中，当能量转换成热的形式，便不能被生物所直接 利用，这是一种单向流动形式。而在物质流动中， 当物质未被迁出生态系统前可以被无限反复利用，所 以物质流是 种循环流动形式( T h o r s t e n e t a l ，2 0 0 1 ) 。 许多研究报道，湿地植物通过吸收碳、氮、磷等物 质，进行湿地营养元素的循环作用。何池全等在研 究中指出三江平原的毛果苔每年对氮的富集量为 收稿I ：1 期：2 0 1 l _ 0 5 2 I ；修汀日期：2 0 1 卜1 1 - 2 2 基金项目：渤海立体监测与动态评价专项( 2 0 0 9 2 0 1 0 ) 。 作者简介：关春江( 1 9 6 5 一) ，男，辽宁大连人，锡侗族，教授缎高1 二，主要从事海洋生态修复与建设研究。电子邮箱：cj g u a n n m e m e 伊v e n 。 3 期关春江等：环渤海湿地盐地碱蓬对碳、氮、磷吸收通量的研究3 3 7 25 7 5 7 8k g h m 。2 ，对磷的富集量为2 9 0 0 9 I 【g h m 产 ( 何池全等，2 0 0 1 ) 。姜翠玲等报道，在农田沟渠 挺水植物对N 、P 的吸收和二次污染防治中，茭草 每年对氮的吸收量为2 0 0k g l u n 。2 ，对磷的吸收量 为2 1 1k g h m 2 ( 姜翠玲等，2 0 0 4 ) 。在这些湿地 植物中，芦苇( 厢删即娩scim m u n is ) 和盐地碱蓬 ( s u 如s 豳口) 是环渤海区域最具代表性的滩涂耐 盐植物，它们不仅分布范围广且集中分布区域面积 大。现在有关芦苇对碳、氮、磷的吸收通量的报告 已经非常普遍。刘倩等指出，湿地中芦苇6 至8 月 份生长迅速，生物量极大值出现在8 月底，为 5 7 3 6g m 五；在8 月底，此时收割芦苇可从湿地去 除型! 壁1 8 2g ：。约古整仝湿丝去险型丝里! 垫丝 ( 刘倩等，2 0 1 0 ) 。吴春笃等在长江中下游北固山 的调查表明，芦苇对氮、磷的积累在8 月份达到最 大值，分别为3 8 9 7 g m 之、1 8 2 2g m 2 ( 吴春笃 等，2 0 0 7 ) 。沈明霞指出芦苇的氮累积量远高于磷， 就同一时期比较，芦苇对氮元素的吸收是磷的两倍 之多( 5 、6 月份) ；对氮的累积在5 月份最高，对 磷的累积在6 月份最高( 沈明霞，2 0 0 6 ) 。林小涛 等指出在北方，春季芦苇地上部分的氮磷含量达到 最大值后开始下降，到了秋末达到最低值，这时地 上部分开始枯萎，大量氮磷又会积累于根部，使根 部氮磷含量达到一年的最大值，可见北方地区芦苇 氮磷含量不仅存在着季节变化，而且伴随着芦苇的 生衰，氮磷还在芦苇体不同器官或部位之间转移； 而路毯湿地芦苇各器官或部位的氮磷含量变化趋势 相同，均在秋冬含量最大，没有出现各器官之间的 转移，这是因为在南方芦苇全年常青，而且在冬天 要贮存较多营养物质的缘故( 林小涛等，2 0 0 7 ) 。 但是有关碱蓬对碳、氮、磷吸收通量的报告却鲜有 耳闻。本文研究了环渤海湿地的盐地碱蓬对碳、 氮、磷的吸收通量，不仅为研究渤海环境容量提供 科学依据，而且在吸收温室气体和净化水环境方 面，进一步认识环渤海湿地植被的生态功能。 1 材料与方法 1 1 调查站位与调查时间 1 1 1 双台子河口湿地 在双台子河口湿地的盐地碱蓬主要分布区( 辽 河口西岸至凌海市大有农场苇场) 设定4 个调查站 位。在每个站位采集盐地碱蓬样本，测定生物量、 密度、株高、株直径等参数，随机抽取部分样本进 行碳、氮、磷含量的测定。调查时间为2 0 0 9 年7 月2 7 日、1 0 月1 9 日、1 1 月1 6 日共3 次。调查站 位分布如图1 。 圈1 双台子河1 3 盐地碱鼍调董站位 1 1 2 黄河口湿地 在黄河口湿地( 黄河人海口至埕口镇) 盐地碱 蓬分布区，设置调查站位3 个。在每个站位采集盐 地碱蓬样本，测定生物量、密度、株高、株直径等 参数，随机抽取部分样本测定碳、氮、磷的含量。 调查时间为2 0 0 9 年1 1 月份共1 次。调查站位分布 如图2 。 习日E 五囵四囝西墨婴 1 2 生物量调查 应用“收割法”。随机抽取每个调查站位1m 2 的盐地碱蓬，使用样框，收割样框内的全部植物 ( 地上部分也包括枯死部分) ，称量全部盐地碱蓬的 湿重，烘干后，测定干湿比，计算其单位面积的生 物量( 干重) ；随机选取l O 棵植株，带回实验室， 作为分析碳、氮、磷的样品。 3 3 8 海洋通报 3 1 卷 1 3 实验室分析与测定 1 3 1 总碳、总氮含量测定 恒重后的样品用小型粉碎机( H K 一0 4 B 型) 粉 碎成粉末，装入塑料封口袋中保存。利用E l e m e n t a rV a r ioM a cr oC H N 型元素分析仪测定样品中的总 碳( 1 ) 和总氮( T N ) 含量。 1 3 2 总磷含量测定 采用改进的灼烧法对盐地碱蓬中的总磷含量进 行测定。称取2 0 0m g 干样置于3 0 x 5 0m l n 称量瓶 中，加2 “M g C l ：溶液( O 1 M ；5 0 0 m l 溶液中加有 2T n l 浓H C l ) ，于9 5 烘干后进行灰化( 5 0 0 。 3h ) ，对灰化后的残渣用0 2 M H C I ( 1 0 m 1 ) 于8 0 浸提0 5 h ，对浸提液离心，并将上清液转移到1 0 0 m l 容量瓶中，定容至刻度，取5 0I I l l 用标准的磷钼蓝 分光光度法进行磷测定，即得到总磷含量( Y i Z h o ue t a l ，2 0 0 3 ) 。 1 4 碳、氨、磷吸收通量 碳、氮、磷元素的吸收通量，采用以下公式计算： S x m = B m P x m 式中：S x m 为吸收通量；x 为生物种类；P ) 【m 为某种 生物碳、氮、磷等不同元素含量；B m 为总生物量。 2 结果 2 1 盐地碱蓬分布面积 环渤海湿地的盐地碱蓬面积为73 9 7h m 2 ，各 地区面积分布如表l 。 表1 环渤海盐地碱蓬面积 地域面积，h 秆 大连 营口 盘锦 锦州 锦西 秦皇岛 唐山 天津 沧州 东营 滨州 潍坊 烟台 合计 注： 表示盐地碱蓬生物量极少。 2 2 盐地碱蓬的生物量调查 2 2 1 盐地碱蓬不同调查时期的生物量 双台子河口盐地碱蓬7 月、1 0 月和1 1 月3 个 月份的生物量( 干重) 平均值分别为2 5 7g n l 、 3 1 9g m 、1 8 6g r t l 五，如表2 。1 0 月份生物量最 高，其次是7 月份，1 1 月份最低。双台子河口 7 月、1 0 月和1 1 月的干湿比分别1 8 8 6 、2 4 6 9 和5 3 2 6 。从夏季到冬季，干湿比逐渐升高。 表2 双台子河口盐地碱蓬不同调查时期的生物量 l 千重g m 4 和干湿比( ) 2 0 0 9 年1 1 月1 9E l 对黄河口湿地3 个站位的 盐地碱蓬生物量进行调查结果，如表3 。盐地碱蓬 1 1 月份的平均生物量为2 2 1g m 。2 ，高于同期双台 子河口的数据。黄河口1 1 月的干湿比为5 5 5 3 。 裹31 1 月黄河口盐地碱莲生物量和干湿比 2 2 2 盐地碱蓬株高和密度的调查 盐地碱蓬株高和密度调查结果如表4 和表5 。 7 月、1 0 月、1 1 月双台子河口株高平均为3 3 6 e m 、 4 4 3cm 、4 4 9 cm ；密度平均为5 1 6 株m 2 、1 8 9 株m 2 、 1 2 1 株m 2 ；黄河口1 1 月株高为3 4 2e m ；密度平 均为3 4 1 株m 2 。同时期两个区域盐地碱蓬相比， 双台子河口盐地碱蓬密度低于黄河V I ，株高高于 黄河口。 2 2 3 环渤海盐地碱蓬的总生物量 某植物的单位面积生物量与其总面积之积，即 为该植物的总生物量。本调查中，双台子河口和黄 河口盐地碱蓬的总生物量为实际调查数据，其他地 区使用双台子河1 3 的单位面积生物量进行估算，结 果如表6 。7 月、1 0 月和1 1 月环渤海区域盐地碱 。 。 。 舶加 。 5 m 册删 m 舛嘴 室抛啪盼n研 l l，1， 3 期关春江等：环渤海湿地盐地碱蓬对碳、氮、磷吸收通量的研究3 3 9 表4 双台子河口盐地碱蓬的株高和密度 表6 环渤海盐地碱蓬不同季节的总生物量估算l 干重1 0 t ) 站位株高e m密度艨 m 2 蓬总生物量分别为2 1 0 4 x 1 0 4t 、2 6 1 5 1 0 4t 和 1 5 2 3 1 0 4t 。 2 3 盐地碱蓬碳、氮、磷元素的含量 双台子河口和黄河口湿地盐地碱蓬碳、氮、磷 含量如表7 和表8 。 注： 表示盐地碱蓬生物鼍极少。 7 月、l O 月和1 1 月双台子河口盐地碱蓬的平 均含碳量分别为3 1 3 5 、3 2 7 5 和3 7 6 0 。在 季节变化中，1 1 月份最高，1 0 月是1 1 月份的 表7双台子河口盐地碱蓬碳、氯、磷含量 裹8 黄河1 2 11 1 月盐地碱蓬碳、氨、磷含 0 8 7 1 倍。 双台子河口盐地碱蓬平均含氮量( 干重) 在 7 月末、1 0 月中旬和1 1 月中旬平均值分别为 1 1 2 、1 2 5 、1 3 6 。含氮量最高为1 1 月份， 1 0 月份是1 1 月份的0 9 1 9 倍。 双台子河口湿地7 月、1 0 月、1 1 月份盐地碱 蓬磷的平均含量( 干重) 分别为1 5 2 0 D 、1 8 8 4 和1 6 4 5 。1 0 月份的磷含量最高，是1 1 月份的 1 1 4 5 倍。 黄河口1 1 月份盐地碱蓬碳、氮、磷的平均含 量( 干重) 分别为3 7 4 3 、1 0 3 8 、0 7 2 5 0 。 2 4 盐地碱莲碳、氨、磷的吸收通量 根据1 4 中的公式，使用表6 环渤海盐地碱 蓬不同季节总生物量的数据与盐地碱蓬中碳、氮、 磷等元素含量的乘积，得出盐地碱蓬碳、氮、磷 的吸收通量，结果如表9 。其中黄河口7 月、1 0 月的生物量和元素含量是应用双台子河口的盐地 碱蓬季节变化系数与黄河口1 1 月的调查数据计算 得出。 环渤海湿地盐地碱蓬对碳的吸收通量，7 月 份、1 0 月份和1 1 月份分别为65 7 7t 、85 3 8t 、 57 1 3 t 。 盐地碱蓬对氮的吸收通量，7 月份为2 0 1 2t ， l O 月份为2 7 8 ，6 t ，1 1 月份为1 7 7 7 t 。 盐地碱蓬对磷的吸收通量，7 月份为1 7 0 0t ， l O 月份为3 2 4 0 t ，1 1 月份为1 6 6 0 t 。 盐地碱蓬对碳、氮、磷的最大吸收通量均在 1 0 月份。 3 4 0海洋通报3 1 卷 注明： 表示盐地碱蓬牛物量极少。 3 讨论 3 1 生物量的比较 在本调查中，双台子河口7 月份、1 0 月份、 1 1 月份的生物量平均值分别为2 5 7 9 m - 2 、3 1 9 9 m 之、 1 8 6g m 。2 ，换算成公顷表示分别为25 7 0k g I n n 、 31 9 0k g - h m 、l8 6 0k g h m 。而双台子河1 2 1 盐 地碱蓬生物量的社会统计数据为干重11 2 5 24 0 0k g h 舻，调查结果与社会统计结果基本一致。 3 2 生物量和碳氮磷含量变化 调查中，对数据进行处理时引入了“季节变化 系数”。季节变化系数是将1 1 月份的生物量和碳、 氮、磷含量分别与7 月、1 0 月的同类数据比值。 设定双台子河口1 1 月份盐地碱蓬的生物量和碳、 氮、磷含量的季节变化系数均为1 0 0 0 ，则7 月份 生物量的季节变化系数为1 3 8 1 、碳含量的季节变 化系数为0 8 3 4 、氮含量的季节变化系数为O 8 2 2 、 磷含量的季节变化系数为0 9 2 4 ；1 0 月份的生物量 的季节变化系数为1 7 1 7 、碳含量的季节变化系数 为O 8 7 1 、氮含量的季节变化系数为0 9 1 5 、磷含量 的季节变化系数为1 1 4 6 。在双台子河1 2 17 月、1 0 月和1 1 月的3 次调查中，1 0 月份盐地碱蓬的干重 生物量最大，主要是由于盐地碱蓬7 月上旬开花， 花期为7 - 9 月，花后8 一1 0 天结实，9 月上旬进入 结实盛期，9 月底成熟，当生物量( 干重) 积累到 1 0 月就显现出较高的数值，而秋末种子成熟后脱 落，导致生物量逐渐减少。 致谢：衷心感谢辽宁盘锦光和水产有限公司的 李晓东、孟凡强、王景峰，以及辽滨苇场郭振刚的 大力协作! 参考文献 T h o t s t e nD ，T a n sPE 。G e r h a r dK 。2 0 0 1 O r ig ina n db io g e o ch e m ica lcy - cl in go fo r g a n icn it r o g e nint h e t cr r lA r ct icO ce a n e v id e