環(huán)渤海濕地鹽地堿蓬對(duì)碳、氮、磷吸收通量的研究

關(guān)春江，那杰，徐夢(mèng)，袁秀堂，馮志權(quán)，梁斌，趙仕蘭

（1.國(guó)家海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，遼寧 大連 116023；2.遼寧師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，遼寧 大連 116029）

環(huán)渤海濕地鹽地堿蓬對(duì)碳、氮、磷吸收通量的研究

關(guān)春江1，那杰2，徐夢(mèng)2，袁秀堂1，馮志權(quán)1，梁斌1，趙仕蘭1

（1.國(guó)家海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，遼寧 大連 116023；2.遼寧師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，遼寧 大連 116029）

主要調(diào)查環(huán)渤海濕地的鹽地堿蓬對(duì)碳、氮、磷的吸收通量。調(diào)查表明，環(huán)渤海濕地的鹽地堿蓬面積為7 397 hm2。2009年7月、10月和11月鹽地堿蓬總生物量（干重）分別為2.104×104t、2.615×104t和1.523×104t。7月、10月和11月，鹽地堿蓬對(duì)碳的吸收通量分別為6 577 t、8 538 t和5 713 t；對(duì)氮的吸收通量分別為201.2 t、278.6 t、177.7 t；對(duì)磷的吸收通量分別為17.00 t、32.40 t、16.60 t；鹽地堿蓬對(duì)碳、氮、磷的最大吸收通量均為10月。

鹽地堿蓬；吸收通量；碳；氮；磷

Abstract：The uptake flux of carbon，nitrogen and phosphorus by Suaeda salsa in the wetland of the Bohai Sea District was studied in this paper.The result showed that the area of Suaeda salsa was 7397 hectares.And the total biomass of Suaeda salsa was 2.104×104t in July，2.615×104t in October and 1.523×104t in November in 2009.The carbon uptake flux by Suaeda salsa was 6577 t in July，8538 t in October and 5713 t in November.The nitrogen uptake flux by Suaeda salsa was 201.2 t in July，278.6 t in October and 177.7 t in November.The phosphorus uptake flux was 17.00 t in July，32.40 t in October and 16.60 t in November.And the maximum uptake flux of carbon，nitrogen and phosphorus all occurred in October.

Keywords：Suaeda salsa；absorption flux；carbon；nitrogen；phosphorus

濕地，在狹義上一般被認(rèn)為是陸地與水域之間的過(guò)渡地帶；廣義上則被定為地球上除海洋（水深6 m以上）外的所有大面積水體。雖然濕地覆蓋地球表面僅有6%，卻為地球上20%的已知物種提供了生存環(huán)境，具有不可替代的生態(tài)功能，因此享有“地球之腎”的美譽(yù)。本文調(diào)查的環(huán)渤海區(qū)域具有廣闊的三角洲濕地及灘涂濕地，濕地內(nèi)具有豐富的植物群落，能夠吸收大量的二氧化碳?xì)怏w，并放出氧氣，濕地中的一些植物還具有吸收空氣中有害氣體的功能，能有效調(diào)節(jié)大氣組分。濕地作為一種生態(tài)系統(tǒng)，存在能量流動(dòng)和物質(zhì)流動(dòng)。在能量流動(dòng)中，當(dāng)能量轉(zhuǎn)換成熱的形式，便不能被生物所直接利用，這是一種單向流動(dòng)形式。而在物質(zhì)流動(dòng)中，當(dāng)物質(zhì)未被遷出生態(tài)系統(tǒng)前可以被無(wú)限反復(fù)利用，所以物質(zhì)流是一種循環(huán)流動(dòng)形式（Thorstenetal，2001）。許多研究報(bào)道，濕地植物通過(guò)吸收碳、氮、磷等物質(zhì)，進(jìn)行濕地營(yíng)養(yǎng)元素的循環(huán)作用。何池全等在研究中指出三江平原的毛果苔每年對(duì)氮的富集量為2 575.78 kg·hm-2，對(duì)磷的富集量為290.09 kg·hm-2（何池全等，2001）。姜翠玲等報(bào)道，在農(nóng)田溝渠挺水植物對(duì)N、P的吸收和二次污染防治中，茭草每年對(duì)氮的吸收量為200 kg·hm-2，對(duì)磷的吸收量為21.1 kg·hm-2（姜翠玲等，2004）。在這些濕地植物中，蘆葦（Phragmites cimmunis）和鹽地堿蓬（Suaeda salsa）是環(huán)渤海區(qū)域最具代表性的灘涂耐鹽植物，它們不僅分布范圍廣且集中分布區(qū)域面積大?，F(xiàn)在有關(guān)蘆葦對(duì)碳、氮、磷的吸收通量的報(bào)告已經(jīng)非常普遍。劉倩等指出，濕地中蘆葦6至8月份生長(zhǎng)迅速，生物量極大值出現(xiàn)在8月底，為573.6 g·m-2；在8月底，此時(shí)收割蘆葦可從濕地去除TN19.82 g·m-2，約占整個(gè)濕地去除TN的9.28%（劉倩等，2010）。吳春篤等在長(zhǎng)江中下游北固山的調(diào)查表明，蘆葦對(duì)氮、磷的積累在8月份達(dá)到最大值，分別為38.97 g·m-2、18.22 g·m-2（吳春篤等，2007）。沈明霞指出蘆葦?shù)牡鄯e量遠(yuǎn)高于磷，就同一時(shí)期比較，蘆葦對(duì)氮元素的吸收是磷的兩倍之多（5、6月份）；對(duì)氮的累積在5月份最高，對(duì)磷的累積在6月份最高（沈明霞，2006）。林小濤等指出在北方，春季蘆葦?shù)厣喜糠值牡缀窟_(dá)到最大值后開始下降，到了秋末達(dá)到最低值，這時(shí)地上部分開始枯萎，大量氮磷又會(huì)積累于根部，使根部氮磷含量達(dá)到一年的最大值，可見北方地區(qū)蘆葦?shù)缀坎粌H存在著季節(jié)變化，而且伴隨著蘆葦?shù)纳?，氮磷還在蘆葦體不同器官或部位之間轉(zhuǎn)移；而路氹濕地蘆葦各器官或部位的氮磷含量變化趨勢(shì)相同，均在秋冬含量最大，沒有出現(xiàn)各器官之間的轉(zhuǎn)移，這是因?yàn)樵谀戏教J葦全年常青，而且在冬天要貯存較多營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的緣故（林小濤等，2007）。但是有關(guān)堿蓬對(duì)碳、氮、磷吸收通量的報(bào)告卻鮮有耳聞。本文研究了環(huán)渤海濕地的鹽地堿蓬對(duì)碳、氮、磷的吸收通量，不僅為研究渤海環(huán)境容量提供科學(xué)依據(jù)，而且在吸收溫室氣體和凈化水環(huán)境方面，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)環(huán)渤海濕地植被的生態(tài)功能。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查站位與調(diào)查時(shí)間

1.1.1 雙臺(tái)子河口濕地

在雙臺(tái)子河口濕地的鹽地堿蓬主要分布區(qū)（遼河口西岸至凌海市大有農(nóng)場(chǎng)葦場(chǎng)）設(shè)定4個(gè)調(diào)查站位。在每個(gè)站位采集鹽地堿蓬樣本，測(cè)定生物量、密度、株高、株直徑等參數(shù)，隨機(jī)抽取部分樣本進(jìn)行碳、氮、磷含量的測(cè)定。調(diào)查時(shí)間為2009年7月27日、10月19日、11月16日共3次。調(diào)查站位分布如圖1。

圖1 雙臺(tái)子河口鹽地堿蓬調(diào)查站位

1.1.2 黃河口濕地

在黃河口濕地（黃河入?？谥鳞艨阪?zhèn)）鹽地堿蓬分布區(qū)，設(shè)置調(diào)查站位3個(gè)。在每個(gè)站位采集鹽地堿蓬樣本，測(cè)定生物量、密度、株高、株直徑等參數(shù)，隨機(jī)抽取部分樣本測(cè)定碳、氮、磷的含量。調(diào)查時(shí)間為2009年11月份共1次。調(diào)查站位分布如圖2。

圖2 黃河口鹽地堿蓬調(diào)查站位

1.2 生物量調(diào)查

應(yīng)用“收割法”。隨機(jī)抽取每個(gè)調(diào)查站位1 m2的鹽地堿蓬，使用樣框，收割樣框內(nèi)的全部植物（地上部分也包括枯死部分），稱量全部鹽地堿蓬的濕重，烘干后，測(cè)定干濕比，計(jì)算其單位面積的生物量（干重）；隨機(jī)選取10棵植株，帶回實(shí)驗(yàn)室，作為分析碳、氮、磷的樣品。

1.3 實(shí)驗(yàn)室分析與測(cè)定

1.3.1 總碳、總氮含量測(cè)定

恒重后的樣品用小型粉碎機(jī)（HK-04B型）粉碎成粉末，裝入塑料封口袋中保存。利用Elementar Vario Macro CHN型元素分析儀測(cè)定樣品中的總碳（TC）和總氮（TN）含量。

1.3.2 總磷含量測(cè)定

1.4 碳、氮、磷吸收通量

碳、氮、磷元素的吸收通量，采用以下公式計(jì)算：

式中：Sxm為吸收通量；x為生物種類；Pxm為某種生物碳、氮、磷等不同元素含量；Bm為總生物量。

2 結(jié)果

2.1 鹽地堿蓬分布面積

環(huán)渤海濕地的鹽地堿蓬面積為7 397 hm2，各地區(qū)面積分布如表1。

表1 環(huán)渤海鹽地堿蓬面積

2.2 鹽地堿蓬的生物量調(diào)查

2.2.1 鹽地堿蓬不同調(diào)查時(shí)期的生物量

雙臺(tái)子河口鹽地堿蓬7月、10月和11月3個(gè)月份的生物量（干重） 平均值分別為257 g·m-2、319 g·m-2、186 g·m-2，如表2。10月份生物量最高，其次是7月份，11月份最低。雙臺(tái)子河口7月、10月和11月的干濕比分別18.86%、24.69%和53.26%。從夏季到冬季，干濕比逐漸升高。

表2 雙臺(tái)子河口鹽地堿蓬不同調(diào)查時(shí)期的生物量（干重g·m-2）和干濕比（%）

2009年11月19日對(duì)黃河口濕地3個(gè)站位的鹽地堿蓬生物量進(jìn)行調(diào)查結(jié)果，如表3。鹽地堿蓬11月份的平均生物量為221 g·m-2，高于同期雙臺(tái)子河口的數(shù)據(jù)。黃河口11月的干濕比為55.53%。

這時(shí)老道摘下墨鏡，一對(duì)小眼睛炯炯有神，更是讓老道身份成疑。老道嘿嘿一笑，臉上皺紋擠作一團(tuán)，眼睛更是瞇成了一條線，幾縷胡須像成了精的老貓一樣蜷曲起來(lái)。他笑得雖然猥瑣，但一張橘子皮一樣的臉略具喜感，也不讓人生厭。

表3 11月黃河口鹽地堿蓬生物量和干濕比

2.2.2 鹽地堿蓬株高和密度的調(diào)查

鹽地堿蓬株高和密度調(diào)查結(jié)果如表4和表5。7月、10月、11月雙臺(tái)子河口株高平均為33.6 cm、44.3cm、44.9cm；密度平均為516株/m2、189株/m2、121株/m2；黃河口11月株高為34.2 cm；密度平均為341株/m2。同時(shí)期兩個(gè)區(qū)域鹽地堿蓬相比，雙臺(tái)子河口鹽地堿蓬密度低于黃河口，株高高于黃河口。

2.2.3 環(huán)渤海鹽地堿蓬的總生物量

某植物的單位面積生物量與其總面積之積，即為該植物的總生物量。本調(diào)查中，雙臺(tái)子河口和黃河口鹽地堿蓬的總生物量為實(shí)際調(diào)查數(shù)據(jù)，其他地區(qū)使用雙臺(tái)子河口的單位面積生物量進(jìn)行估算，結(jié)果如表6。7月、10月和11月環(huán)渤海區(qū)域鹽地堿蓬總生物量分別為 2.104×104t、2.615×104t和1.523×104t。

表4 雙臺(tái)子河口鹽地堿蓬的株高和密度

表5 黃河口鹽地堿蓬的株高和密度

2.3 鹽地堿蓬碳、氮、磷元素的含量

雙臺(tái)子河口和黃河口濕地鹽地堿蓬碳、氮、磷含量如表7和表8。

表6 環(huán)渤海鹽地堿蓬不同季節(jié)的總生物量估算（干重，104t）

7月、10月和11月雙臺(tái)子河口鹽地堿蓬的平均含碳量分別為31.35%、32.75%和37.60%。在季節(jié)變化中，11月份最高，10月是11月份的0.871倍。

雙臺(tái)子河口鹽地堿蓬平均含氮量（干重）在7月末、10月中旬和 11月中旬平均值分別為1.12%、1.25%、1.36%。含氮量最高為11月份，10月份是11月份的0.919倍。

雙臺(tái)子河口濕地7月、10月、11月份鹽地堿蓬磷的平均含量（干重）分別為1.520‰、1.884‰和1.645‰。10月份的磷含量最高，是11月份的1.145倍。

黃河口11月份鹽地堿蓬碳、氮、磷的平均含量（干重）分別為37.43%、1.038%、0.7250‰。

表8 黃河口11月鹽地堿蓬碳、氮、磷含量

2.4 鹽地堿蓬碳、氮、磷的吸收通量

根據(jù)1.4中的公式，使用表6環(huán)渤海鹽地堿蓬不同季節(jié)總生物量的數(shù)據(jù)與鹽地堿蓬中碳、氮、磷等元素含量的乘積，得出鹽地堿蓬碳、氮、磷的吸收通量，結(jié)果如表9。其中黃河口7月、10月的生物量和元素含量是應(yīng)用雙臺(tái)子河口的鹽地堿蓬季節(jié)變化系數(shù)與黃河口11月的調(diào)查數(shù)據(jù)計(jì)算得出。

環(huán)渤海濕地鹽地堿蓬對(duì)碳的吸收通量，7月份、10月份和11月份分別為6 577 t、8 538 t、5 713 t。

鹽地堿蓬對(duì)氮的吸收通量，7月份為201.2 t，10月份為278.6 t，11月份為177.7 t。

鹽地堿蓬對(duì)磷的吸收通量，7月份為17.00 t，10月份為32.40 t，11月份為16.60 t。

鹽地堿蓬對(duì)碳、氮、磷的最大吸收通量均在10月份。

表9 環(huán)渤海濕地鹽地堿蓬對(duì)碳、氮、磷的吸收通量（t）

3 討論

3.1 生物量的比較

在本調(diào)查中，雙臺(tái)子河口7月份、10月份、11月份的生物量平均值分別為257g·m-2、319g·m-2、186 g·m-2，換算成公頃表示分別為2 570 kg·hm-2、3 190 kg·hm-2、1 860 kg·hm-2。而雙臺(tái)子河口鹽地堿蓬生物量的社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為干重 1 125～2 400 kg·hm-2，調(diào)查結(jié)果與社會(huì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果基本一致。

3.2 生物量和碳氮磷含量變化

調(diào)查中，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)引入了“季節(jié)變化系數(shù)”。季節(jié)變化系數(shù)是將11月份的生物量和碳、氮、磷含量分別與7月、10月的同類數(shù)據(jù)比值。設(shè)定雙臺(tái)子河口11月份鹽地堿蓬的生物量和碳、氮、磷含量的季節(jié)變化系數(shù)均為1.000，則7月份生物量的季節(jié)變化系數(shù)為1.381、碳含量的季節(jié)變化系數(shù)為0.834、氮含量的季節(jié)變化系數(shù)為0.822、磷含量的季節(jié)變化系數(shù)為0.924；10月份的生物量的季節(jié)變化系數(shù)為1.717、碳含量的季節(jié)變化系數(shù)為0.871、氮含量的季節(jié)變化系數(shù)為0.915、磷含量的季節(jié)變化系數(shù)為1.146。在雙臺(tái)子河口7月、10月和11月的3次調(diào)查中，10月份鹽地堿蓬的干重生物量最大，主要是由于鹽地堿蓬7月上旬開花，花期為7-9月，花后8-10天結(jié)實(shí)，9月上旬進(jìn)入結(jié)實(shí)盛期，9月底成熟，當(dāng)生物量（干重）積累到10月就顯現(xiàn)出較高的數(shù)值，而秋末種子成熟后脫落，導(dǎo)致生物量逐漸減少。

致謝：衷心感謝遼寧盤錦光和水產(chǎn)有限公司的李曉東、孟凡強(qiáng)、王景峰，以及遼濱葦場(chǎng)郭振剛的大力協(xié)作！

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（本文編輯：董藝）

Study on the carbon，nitrogen and phosphorus uptake flux of Suaeda salsa in the Bohai Sea District

GUAN Chun-jiang1，NA Jie2，XU Meng2，YUAN Xiu-tang1，F(xiàn)ENG Zhi-quan1，LIANG Bin1，ZHAO Shi-lan1

（1.National Marine Environmental Monitoring Center，Dalian 116023，China；2.College of Life Science，Liaoning Normal University，Dalian 116029，China）

X173

A

1001-6932（2012）03-0336-05

2011-05-21；

2011-11-22

渤海立體監(jiān)測(cè)與動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)專項(xiàng)（2009-2010）。

關(guān)春江（1965-），男，遼寧大連人，錫伯族，教授級(jí)高工，主要從事海洋生態(tài)修復(fù)與建設(shè)研究。電子郵箱：cjguan@nmemc.gov.cn。