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湿地是地球上水陆相互作用形成的独特生态系统,因具有巨大的气候、环境调节功能而被誉为“自然之。肾”。天然湿地占全球陆地面积的4%~5%,而其有机碳储量占地球总储量的1/3左右,相当于大气CO<,2>总量的40%,因此湿地碳库对于稳定和维持气候起到重要作用。湿地也是氮的储集库,发挥着氮素的源、汇或转换器的功能。因此,湿地生态系统有机碳、全氮储量及分布受到全球碳氮循环和气候变化研究计划的密切关注。
三江平原是我国最大的沼泽化低平原,区内分布有各种典型类型的湿地。本文以三江平原2类典型沼泽湿地(毛果苔草沼泽和芦苇沼泽)为研究对象,通过野外调查、取样、分析,同时应用<137>Cs、<210>pb测年技术,研究我国三江平原沼泽沉积物剖面有机碳、全氮的垂直分布特征,分析植被类型对湿地剖面有机碳和全氮分布的影响;计算该地区有机碳和全氮储量;应用同位素计年,揭示三江平原沼泽湿地的沉积特征。不仅为合理地利用、恢复和保护湿地提供理论依据;同时应用同位素<137>Cs、<210>pb测年技术,最先报道了三江平原沼泽湿地的沉积特征,为湿地生态系统生态过程和功能机理的深入研究奠定基础。主要研究结果如下:
(1)毛果苔草沼泽和芦苇沼泽剖面有机碳分布均具有明显的储碳层和淀积层:上层的储碳层厚度约为60 cm,有机碳平均含量分别为96和184 g·kg<-1>,全氮平均含量分别为7.4和17.6 g·kg<-1>;下层的淀积层内有机碳和全氮含量低而稳定。相关性分析表明,有机碳和全氮含量随剖面深度增加而下降,并且和剖面深度之间均呈极显著的指数关系(P<0.01)。
(2)2类典型湿地剖面在20~40 cm内,有机碳和全氮密度最大。储碳层内,有机碳储量分别为1.83×10<4>和1.73×10<4> t·km<-2>,全氮储量分别为1.45×10<3>和1.67×10<3> t·km<-2>;100 cm以内,有机碳储量分别为2.86x10<4>和2.62×10<4> t·km<-2>,全氮储量分别为2.18×10<3>和2.49×10<3>t·km<-2>。
(3)三江平原湿地毛果苔草有机碳和全氮含量均低于芦苇,这和沼泽湿地剖面有机碳、全氮含量及储量的研究结果一致,表明植被类型是影响沼泽湿地土壤有机碳、全氮空间分布的主要因素之一。
(4)相关性分析表明,有机碳与容重之间呈极显著的相关关系(P<0.01),表层的有机碳含量较高,容重较小,持水和蓄水性能强,这对于沼泽湿地调蓄洪水的能力具有重要意义。
(5)三江平原沼泽湿地平均沉积速率为0.25 cm·a<-1>,沉积通量为0.03~0.48g·cm<-2>·a<-1>,平均为0.29 g·cm<-2>·a<-1>。
(6)2类沼泽湿地土壤全磷和全硫在垂直方向上具有明显的分层和富聚现象;相关性分析表明,全磷和全硫与有机碳之间呈极显著的正相关(P<0.01)。表明植被类型是影响沼泽湿地土壤全磷和全硫空间分布的主要因素之一。