互花米草海向入侵对闽江口湿地土壤硫赋存及其迁移转化过程的影响

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互花米草(Spartina alterniflora)是我国沿海地区最为主要的生物入侵种之一,其原生长于大西洋沿岸,出于促淤及防治海岸侵蚀的目的,1979年被引入我国。由于互花米草入侵可对河口湿地系统的稳定与健康产生深刻影响,故其对河口湿地生态过程特别是生源元素循环关键过程的影响愈来愈受到关注。自2002年以来,互花米草开始入侵闽江河口鳝鱼滩湿地,并在整体上沿西北-东南方向的主潮沟分别向陆和向海入侵。之后,互花米草入侵面积呈逐年增加趋势,年均增加速率为9.8%。目前,关于闽江河口互花米草入侵的相关研究主要集中于其陆向入侵影响下湿地土壤碳、氮、磷、硫、硅时空分布特征的变化,且以对碳、氮的研究较多,而关于其海向入侵对湿地土壤硫赋存及其迁移转化过程影响的研究还鲜有报道。鉴于此,论文选择闽江河口鳝鱼滩互花米草海向入侵前的光滩(BF)、入侵过程中(入侵1年)的互花米草湿地(SA′)以及入侵后(入侵3年)的互花米草湿地(SA)为研究对象,基于时空互代法,通过采集不同入侵阶段的土壤样品,通过原位采样以及室内模拟实验、开放系统培养实验,探讨了互花米草海向入侵对湿地土壤无机硫赋存的影响,明晰了互花米草海向入侵对湿地土壤有机硫矿化过程及SO42-垂直运移规律的影响。在此基础上,评估了互花米草海向入侵对湿地土壤硫赋存及其迁移转化的影响程度。主要研究结果表明:(1)互花米草海向入侵改变了湿地土壤各形态无机硫含量以及TIS含量和储量。春季和冬季不同湿地各形态无机硫含量整体表现为H2O-S>HCl-Soluble-S>Adsorbed-S>HCl-Volatile-S。与BF相比,在春季SA和SA′土壤的TIS储量分别增加了0.24%和7.85%,而在冬季SA和SA′土壤的TIS储量分别增加了7.22%和23.48%,说明互花米草海向入侵提高了湿地土壤的无机硫库储量,提高了植物硫养分的供给水平。整体而言,SA与SA′土壤中TIS储量的增加主要取决于二者H2O-S和Adsorbed-S储量增加的贡献,这在一定程度提高了土壤中有效硫养分的供给能力,从而有助于加速其海向入侵。(2)互花米草海向入侵影响下不同湿地土壤的硫矿化特征存在较大差异。BF土壤的矿化潜势整体低于SA和SA′,说明互花米草海向入侵对湿地土壤理化性质的改变(尤其是粒度)在一定程度上促进了土壤硫的矿化过程,并提高了其潜在供硫能力。春季SA、SA′和BF土壤的硫矿化潜势在两种水分条件下均高于冬季,说明互花米草海向入侵整体提高了冬季湿地土壤的硫矿化潜势,而这可能为其在次年春季的嫩芽萌发提供了较为充足的硫养分。(3)互花米草海向入侵不同程度的改变了湿地土壤无机硫的垂直运移特征。与BF相比,SA和SA′土壤中的SO42-垂向迁移能力均存在一定的减弱,说明随着互花米草的海向入侵,其较强促淤作用减弱了SO42-的垂向迁移能力,进而在一定程度上有利于土壤中有效硫养分的保持。研究发现,互花米草海向入侵影响下不同湿地土壤的无机硫储量、有机硫矿化潜势以及无机硫垂直运移特征均发生了不同程度的改变。互花米草海向入侵极有可能通过增加湿地土壤无机硫库储量、提高土壤硫矿化潜势以及减弱土壤无机硫养分的迁移能力来提高土壤中有效硫养分的供给与保持,进而可能有助于加速其海向入侵。
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