杭州西溪濕地生態(tài)系統(tǒng)營(yíng)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(wù)功能價(jià)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(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。目前全球濕地生態(tài)系統(tǒng)正面臨著人類高強(qiáng)度活動(dòng)的影響,尤其自20世紀(jì)以來(lái),隨著城市化進(jìn)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(hù)、恢復(fù)和重建等方面的研究成為關(guān)注的焦點(diǎn)。
　　 杭州西溪濕地有著1800年的歷史,受人為活動(dòng)干擾強(qiáng)烈,在千余年人類漁耕經(jīng)濟(jì)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(yán)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(guò)疏浚清淤、截污納管、植物復(fù)種、生物治理等措施實(shí)施西溪濕地綜合保護(hù)工程,西溪濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的時(shí)空屬性發(fā)生了巨大變化,因此,需要對(duì)西溪濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能開(kāi)展持續(xù)研究。
　　 本項(xiàng)目研究以杭州西溪濕地生態(tài)系統(tǒng)為主要研究對(duì)象,著重開(kāi)展了以下研究?jī)?nèi)容:(1)研究西溪濕

3、地土壤營(yíng)養(yǎng)元素的時(shí)空分布特征,并與下沙沿江灘涂濕地土壤營(yíng)養(yǎng)元素含量進(jìn)行了比較分析;(2)研究了西溪濕地主要群落中植物營(yíng)養(yǎng)元素積累的時(shí)間動(dòng)態(tài)特征和空間特征差異;(3)研究了西溪濕地水體營(yíng)養(yǎng)元素時(shí)空變化,在此基礎(chǔ)上,與杭州其它水域進(jìn)行比較分析;(4)通過(guò)西溪濕地生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)土壤—植物—水體營(yíng)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(yíng)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(jī)碳、全氮和全磷含量與國(guó)內(nèi)同緯度濕地相當(dāng),低于高原濕地以及高緯度濕地;西溪濕地樣地帶土壤有機(jī)碳氮磷儲(chǔ)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)內(nèi)其他濕地,但其碳儲(chǔ)量是我國(guó)自然土壤的7倍多,約是全國(guó)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(chǔ)量和其它濕地相當(dāng),其碳儲(chǔ)量相當(dāng)于每年每公頃被燃燒6.67～14.58多噸碳或6.67～14.58噸標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)量和氮儲(chǔ)量要高于香蒲帶植物,而香蒲對(duì)磷的積累能力較強(qiáng)。
　　 (2)在西溪濕地公園內(nèi)部的四個(gè)樣地帶中,喬木帶土壤的有機(jī)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(jī)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(gè)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(yuǎn)高于蘆葦帶。西溪濕地樣地帶土壤中有機(jī)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(jī)碳和全磷的垂直變化趨勢(shì)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(jī)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(jī)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(yuǎn)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(shí)生物量在整個(gè)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(dá)到高峰值。蘆葦帶和香蒲帶生物量在4月-7月間的絕對(duì)增長(zhǎng)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(duì)增長(zhǎng)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(zhǎng)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(jī)碳含量較高。蘆葦帶的植物有機(jī)碳含量要高于香蒲帶的植物,而蘆葦混交帶

9、的植物有機(jī)碳含量要高于蘆葦帶的植物有機(jī)碳含量;在4月-10月間,植物體內(nèi)有機(jī)碳含量有不斷增加的趨勢(shì);在植物體內(nèi),葉中氮磷含量最高,莖中氮磷含量?jī)H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(biāo)準(zhǔn)(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(shè)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(wú)機(jī)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(wú)機(jī)鹽(TIN+TIP)含量低于西溪濕地外圍的水體,表明西溪濕地對(duì)水體氮磷的滯留和富集作用較強(qiáng);西溪濕地內(nèi)部水系中通船河道的無(wú)機(jī)鹽含量最高;西溪濕地外部水系的無(wú)機(jī)鹽含量要遠(yuǎn)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(wú)機(jī)鹽含量比西溪濕地內(nèi)部水系量要稍高;杭

11、州運(yùn)河中杭州大廈段無(wú)機(jī)鹽含量最高;下沙水系的無(wú)機(jī)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(lái)看,杭州大部分水系處于磷過(guò)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(jī)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(lái)看,香蒲帶植物生長(zhǎng)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(zhǎng)主要也受氮的限制;葉的富集能力最強(qiáng),根和枯葉最差,蘆葦混交帶富集系數(shù)較高;蘆葦混交帶對(duì)磷的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)要大于氮,香蒲帶植物對(duì)氮的轉(zhuǎn)運(yùn)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(yíng)養(yǎng)元素的關(guān)系多為負(fù)相關(guān),呈現(xiàn)出此消彼長(zhǎng)的關(guān)系,部分土壤—植物—水體間的營(yíng)養(yǎng)元素并不相關(guān)。