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    磷输入对闽江河口芦苇枯落物分解的影响

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    内容提示: 第 33 卷2014 年 11 月 第 11期 绵阳师范学院学报 J ournal of M i anyang Nor mal U niversi V oI . 33 N o.1 1 N OV.。 20 14 磷 输入对 闽江河 口芦苇枯落物分解 的影响 林伟 , 陈晓艳 , 曾从盛 350007; 2.湿润亚热带生态 一地理过程省部共建教育部重点实验室, 350007; 3.福建师范 大学 亚热带湿地研 究中心 , 福建福州, 章文龙 ( 1.福建师范大学地理科学学院, 福建福州福 建福州350007) 摘要:基于室内培养法, 笔者研究了磷( P)输入对闽江河I : 1芦苇( Phragmites australis) 枯落物分解的影响, 并 同步测定了不同分解期枯落物碳( C ) 、 氮( N) 、 磷( P) 含量...

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    第 33 卷2014 年 11 月 第 11期 绵阳师范学院学报 J ournal of M i anyang Nor mal U niversi V oI . 33 N o.1 1 N OV.。 20 14 磷 输入对 闽江河 口芦苇枯落物分解 的影响 林伟 , 陈晓艳 , 曾从盛 350007; 2.湿润亚热带生态 一地理过程省部共建教育部重点实验室, 350007; 3.福建师范 大学 亚热带湿地研 究中心 , 福建福州, 章文龙 ( 1.福建师范大学地理科学学院, 福建福州福 建福州350007) 摘要:基于室内培养法, 笔者研究了磷( P)输入对闽江河I : 1芦苇( Phragmites australis) 枯落物分解的影响, 并 同步测定了不同分解期枯落物碳( C ) 、 氮( N) 、 磷( P) 含量及土壤相关的理化性质, 探讨 了P 输入对芦苇枯落物分 解影响的可能机制. 结果表明: P 输入显著增加 了土壤速效 P 含量(P <0. 05) , 在第60 d 时, P 输入组和对照组的速 效 P 含 量分 别为 1. 78 mg · kg 和 0. 45 mg · kg ~; 第 135 d, 分别为 2. 27 na g · kg 和 0. 95 mg · kg~. 芦苇 茎和 叶 的分解速率对 P 输入的响应不显著( P >0. 05) ; 芦苇茎和叶 c 、 N、 P 含量在分解后期有所降低, 但 P 输入对其影响 均不显著( P >0. 05) . 叶片C/ N 在整个分解过程中相对稳定, 茎的 C/ N 则有明显升高; P 输入显著降低 了叶的 C/ P 和 N/ P(P <0. 05) , 而对 茎的影响并不显著 (P >0. 05) . 叶和茎的 C、 N、 P 积 累系数(NAI) 均 小于 100% , 预 示着各 元 素均发生 了净释放 , 但 P 输入对其释放 的影 响并不显 著(P > 0. 05). 关键词 :P 输入 ;枯 落物 ;分解速率 ;芦苇;闽江河 口 中图分类号 :Q948 ; X 171 文献标志码 :A 文章编号 :1672-612x(2014) 11-0057-05 0 引言 磷( P ) 是生物生长所需的大量元素 , 也是大部分湿地生态系统 中最常见 的限制性元素¨ 以来 , 由于农业生产活动 、 生活污水和工业废水排放等 , 1 3 益改变着全球 P 循 环_ 4 J. 资料表明, 1950 ~1994 年间 , 全球 P 肥施用量从 2. 4 ×10 kg增加到 1. 3 × 10m kg, 平均增长率达到 4%l5 J. 植物枯落物分解释放植 物生长所需的养分 , 这些养分影响到土壤养分含量 和有机物的组成. 目前 , 对湿地枯落物分解 的研究主要 集 中在湿地枯落物分解过程和养分动态 j 、 影响枯落物分解的气候 因素 J 、 枯落物质量 和环境条件 _l “ J. 而有关外源营养物质输入对枯 落物分解过程影响的研究多见于森林生态系统 , 并且集 中在 N沉 降对枯落物分解 的影响, 对于 P 输入的研究较少¨ . 有关湿地生态系统外源 P 输入对枯落物分 解影响的研究至今鲜见报道. 本文以闽江河 口湿地为研究 区, 通过模拟实验揭示 P 输入对其优势植物芦苇 ( Phragmites australis) 枯落物分解速率及 C 、 N、 P 等元素含量变化 的影响. 这一研究不仅对理解外源 P 输入 对河 口湿地植被生物地球化学循环的影 响具有重要意义 , 同时也可为闽江河 口湿地 国家 自然保护 区的科 学管理提供参考依据. . 工业革命 、 生物因素 1 研究区概况与研究方法 1. 1研究 区概 况 研究区位于闽江河 口区面积最大的天然洲滩湿地——鳝鱼滩湿地. 鳝鱼滩湿地呈东西向弯 曲长条状 分布, 主要是河流搬运泥沙在人海口水道淤积而形成的河口洲滩湿地 他 . 其地处中亚热带和南亚热带季风 气候过渡带 , 全年气候温暖湿润 , 多年平均气温为 19. 6~ C , 多年平均年降水量为 1346 mm. 区内土壤主要为 滨海盐土 、 沙土和潮土 , pH 值偏酸 l生, 有较高的生物多样性. 其潮汐属正规半 日潮 . 该湿地植物主要有芦 收稿 日期 : 2014 一O8 —15 作者简介 : 林伟( 1992 一) , 男 , 2011 级本科在读. 研究方向 : 自然地 理. 通讯 作者 : 曾从盛 ( 1954 一) , 男 , 硕士 , 研究员. 研 究方向 : 湿地生态系统 第 33 卷 绵 阳师范学院学报 ( 自然科学版 ) · 58 · 苇 、 短叶茳芏( Cyperus malaccens~ ) 、 铺地黍 ( Panicum re pens) 和外 来入侵物种互花米草 ( Spartina alternif l o— ra) . 芦苇是鳝鱼滩湿地的主要优势群落之一 , 分布于鳝鱼滩湿地 的中高潮滩 , 其 面积大 , 范围广 , 常组成单 优势种 n . 1. 2研究方法 于 2013 年 9 月采集鳝鱼滩芦苇枯落物 , 带回实验室 ; 同时采集对应位置 0 —20 cm 深度土壤 , 将土样充 分混合 , 用于培养实验. 将芦苇枯落物叶和茎分开 , 然后洗净烘 干( 温度 80 ℃ , 时间 24 h) , 剪成 5 cm 左右 的小段 , 并充分混合后装入尼龙网袋( 每袋装 5 g, 尼龙 网袋规格为 10 X 10 cm, 网眼为 100 目) . 用于培养实 验的土样, 放人规格为0. 25 in × 0. 25 In z 0. 5 m 自制培养皿, 土壤厚度为 20 cm, 将分解袋置于土壤表 层. 添加蒸馏水至土壤表面水层厚度为 1 cm左右, 淹没尼龙网袋 , 并添加不 同水平 NaH: PO ( CK : 对照组 ) : 0 g · in一; P: 9. 6 g · m-2) , 在室温( 25 o C ) 条件下进行培养 , 培养 时间为 9 月到次年 2 月. 于培养 的 0、 15、 30、 45、 60、 75、 105、 135 d 分别取回分解袋, 每种处理3 个重复 冲洗干净, 80 ℃烘干至恒重(时间24 h) . 称重后, 将样品用植物粉碎机磨碎, 过0. 15 mm筛, 植物 c 、 N元素 采用德国Vario ELIII 元素分析仪测定; 枯落物 1’P 采用浓硫酸 一高氯酸消煮, 连续流动分析仪测定. 土壤 NH4 + 一N 和 NO;一N 用 2 M KC1浸提( 水 : 土 =5: 1) , 连续流动分析仪测定 ; 土壤速效 P 采用氟化铵浸提 , 连续流动分析仪测定; 土壤全碳(TC) 和全氮(TN) 采用德国Vario ELIII 元素分析仪测定; 土壤容重用环刀 法测定; pH 采用电位计法测定. 培养实验的土壤基本属性如表 1所示.表 1土壤基本理化性质 T ab . 1 P hysica l and ch em ic al p r oper ties of so il . 将取回的分解袋去掉泥土, 并用去离子水 1. 3数据统计 利用 SPSS 13. 0 软件对数据进行统计分析. 基于方差分析对比 P 输入对枯落物分解、 枯落物养分质量 及土壤速效 P 含量等的影响. 文 中数据均为平均值 ±标准差. 枯落物分解过程 中元素的积累或释放用积累系数( NAI) N A I -糕 x 1 0 0 % 式中 , 为枯落物在 t 时刻的干物质重量 , 置 为时刻枯落物 中元素的浓度 ( g · kg 初始干物质重量, 为枯落物中元素的初始浓度(g · kg 了净释放 , NAI > 100%说 明枯落物分解过程中元素发生了净积累 表示 : ) , 为枯落物 的 ). NAI < 100%说明枯落物分解过程中元素发生 . 2结果 与分析 2. 1 P 输入对土壤速效 P 含量的影响 在分解 中期 (6o d) 和后期 ( 135 d) , P 输入均显著增加 土壤速效 P 含量 ( P < 0. 05) . 在分解中期 , P 输 入组土壤速效 P 含量为 1. 78 mg · kg~, 约为对照组的 3. 99 倍. 在分解后期加 P 组土壤速效 P 含量为2. 27 mg · kg~, 约为对照组的 2. 46 倍 ( 结果如图 1所示 ) . 2. 2芦苇叶和茎分解对 P 输入的响应 P 输入对芦苇叶和茎枯落物分解的影响均不显著 ( P > 0. 05, 图 2) . 芦苇叶分解速率显著高于茎( P <0. 05) . 具体看 , 加 P 组芦苇叶的平均分解速率为 0. 0137 g · d一, 而对照组的平均分解速率为 0. 0163 g · d~. 加 P 组芦苇茎的平均分解速率为 0. 0091 g · d一, 而对照组的平 均分解速率为 0. 0087 g · d~. 分解后期 P ·59 · 林伟等 : 磷输入对闽江河 口芦苇枯落物分解的影响 第 1l 期 ( Y ) : 叶加 P 组 ; CK( Y ) : 叶未加 P 组 ; P( J ) : 茎加 P 组 ; CK ( J ) : 茎未加 P 组的物质残 留率分别为 62. 80% 、 59. 73% 、 78. 00% 和 76. 40% . 稠 缸 槛 较 瑙 分解时 间(d) 图 1 土壤速效磷含量动态【 P 输入组和对 照组 含有相同字母表示差异不显著 (P <0. 05) , 反之差异显著 。 下同) r ig. 1 Dynamic of available phosphorus content from soil fAdd P group and the control group th the same le tter show no s ignif i cant inf l uence(P <0. 05) , where~ that show signif i cant inf l uence, the sallle below) 图 2芦苇叶片和茎分解动态 ( P ( Y ) : 叶加 P 组; CK ( Y ) : 叶未加 P 组; P (J ) : 茎加 P 组 ; C K ( J ) : 茎未加 P 组, 下同) r i g. 2 Decotnl~f i on dynamic o f le aves and stem s(P(Y ) : The group o f le af mth P; CK (Y ) : The group o f leaf without P; P(J ) : The group o f stem with P; CK (J ): The group o f leaf without P, the s锄 be low) 川 austm~ 2. 3 P 输入对芦苇枯落物养分含量的影响 分解后期芦苇茎和叶的 C 、 N 和 P 含量均有所降低 , 其中 P 含量减少最为明显. P 输入对 C 、 N 和 P 含量 影响均不显著( P >0. 05) , 但 芦苇叶片 P 含量有 明显 的升高趋势 ( 图 3) . 叶和茎 的 c 含量初始值分别为 379. 80 g · kg 和 354. 27 g · kg ~; 在分解后期 P ( Y ) 、 CK ( Y ) 、 P( J ) 和 CK ( J ) 分别 为 329. 90 g · kg ~、 315. 90 g · kg~、 343. 40 g · kg 和 33 4 . 1 3 g · kg~. 叶 和茎 的 N 含 量 初 始值 分 别 为 22. 35 g · kg 1 5. 83 g · kg~; 在分解后期表现为P(Y ) > CK( Y) > P(J ) > CK (J ) , 其值分别为21. 52 g · kg~、 19. 01 g · kg~、 12. 60 g · kg 和 11. 04 g · kg~. P 含量的初始值叶和茎分别为 0. 91 g · kg 和 0. 74 g · kg~g. 在分解后期 加 P 组 芦苇 叶片 P 含 量 明显 大 于对 照组 , P ( Y ) 为 CK ( Y ) 的 1. 89 倍 , 其 值分 别为 0. 53 g · kg 0. 28 g · kg~. 而 P( J ) 与 CK ( J ) 相差不大 , 其值为别为 0. 24 g · kg 和 0. 23 g · kg~. 和 和 1 O 分解时闯 (d) l35 O分耨对闰(d)135 图 3芦苇叶片与茎的 C 、 N 和 P 养分动态 F ig . 3 T h e C ,N and P d yna mic s of P h ragm ites a ustra lis leaves an d stem s 2. 4 P 输入对芦苇枯落物 C/ N、 C/ P 和 N/ P 影响 P 输入组与对照组 C/ N、 C/ P 和 N/ P 时间动态( 图 4) . 在整个分解过程中, 叶片 C/ N 相对稳定 , P 输入 对其影响不显著( P >0. 05) , 加 P 组和对照组 由 16. 99 分别变为 l 5. 33 和 l6. 62, 表现为稍有减小. 茎 的 c/ N 则有显著升高 ( P < 0. 05) , 加 P 组和对照组 由原来的 22. 37 分别变为 27. 5l 和 30. 27. P 输入显著降低叶片的 C/ P 和 N/ P(P <0. 05) , 而对茎的影响不显著(P > 0. 05). 对于叶片而言, P 输 入组 C/ P 和 N/ P 在分解后期值分别为 627. 66 和 40. 94; 对照组为 1462. 08 和 67. 22. P 素的显著减少是导 栅 蛳 珊 抛 { 暑 瑚 啪 郅 0 龟’I/ 霉 一 麟船” 第 33 卷 绵阳师范学院学报 ( 自然科学版) · 60 · 致叶片 C/ P 和 N/ P 增加的主要 因素. 而对于茎而言 , 在分解后期 P 输入组与对照组 C/ P 和 N/ P 相差不大 , P 输人组分别为 1454. 26 和 53. 37, 对照组分别为 1462. 08 和 48. 31. 图4枯落物分解 C/ N、 C/ P 和 N/ P 动态 C / N 。C / P and N/ P dynamics of litter decom posit i on F i g. 4 2. 5元素积累系数 ( NAI) 的变化 芦苇茎和叶的 C 、 N 和 P 等元素在分解实验 中发生 了净释放 ( NAI < 100% ) , 且无论是茎还是叶 , 对照 组 C 、 N 和 P 的净释放程度都 比 P 输入组大. 对于芦苇叶 C 、 N 和 P 的 NAI 值 P 输入组都 明显大于对照组 , 其中c 的NAI 值 P 输入组为54. 72%, 对照组为46. 58%, 而对于 N和 P 的差异更明显, N 的 NAI 值 P 输入 组和对照组相差 13. 02% , P 的 NAI 值相差 18. 99% ( 图 5) . 而对于茎 的 NAt 值 P 输入组与对照组相差不 大 , 平均值 的差值在 0. 41~ 6. 61%之间, 其 中 P 的 NAI 值差异最小( 图 5) . 但事实上通过统计分析表 明在 分解后期 P 输入芦苇 C 、 N 和 P 的 NAI 的影响均不显著( P >0. 05) . 3讨论 9 0 80 70 本研究表明在 135 d 的培养 实验 过程 中, P 输入对芦苇茎和叶分解的速率影响不 一 显著. 这与 Stephen 等¨ 和 Lockaby 等 对湖泊及 洪泛平原森林 的研究结果一致. 但也有研究表明, P 输入对枯落物的影响依 赖于植被类型、 年龄和分解阶段, 对于易分 解 的枯落物或幼年植被或分解前期 , P 输人 对枯落物分解 有一定 的促进作用 , 反之则 影响不大 ’“ 'l7_. 土壤 P 的有效性和养分的 质量被认 为是控 制 枯落 物分解 的主要 因素 . 事实上 , 本研究中 P 输入显著增加 了 土壤速效 P 含量 , 但是速效 P 含量仍处于 较低水平. 在此条件下 , 枯落物 自身分解过程中 P 的释放可能成为其所需 P 的主要来源. Steinke 等n引的研 究也表明 , 枯落物分解早期 P 会快速下 降. 图 3 和图4 进一步表明分解过程 中, 枯落物 P 被迅速释放 , 导致 分解后期 N/ P 和 C/ P 迅速升高 , 也间接证明了这一点. 所 以此时枯落物不需要 吸收土壤中的有效 P, 而是 由植物本身释放 的 P 影响着枯落物分解 , 因此 P 输入在实验期 内并没有显著影响枯落物分解. 分解者在湿地枯落物分解过程中扮演着重要的角色, 其 C、 N 和 P 比的变化是驱动枯落物分解过程中 相应比值变化的主要动力, 并调节着养分元素的积累和释放 C/ P 和 N/ P 需求分别为 9. 33 —17. 50、 51. 67 ~ 266. 67 和 5. 54 —15. 24_2 U J. 本研究 中 P 输入组和对 照组 的 C 、 N、 P 比都较高( 图 4) , 不利于分解者的生存 , 这也是 P 输入对枯落物分解影响不大的一个原 因. 本研究培养期相对较短 , 所得的结果可能还有待进一步深入验证. 在培养实验 135 d 的枯落物 N/ P 和 C/ P 迅速升高, 这也进一步预示着, 枯落物 P 被大量释放. 此后, 土壤 P 的有效性可能成为制约其分解速率 40 3o 20 ‘: F ig. 5 e N P 元素类型 l ip(1 『 ) 霸cl【 (Y) tap(J ) a cl((J ) 图5 E lemen t ac cum u lat i on coef f i分解末期芦苇枯落物元素积累系数 cient at th e en d period of P hr agn f i t es aus tr alis litter d ecom po sit i o n . 一般来说, 分解者的生长过程中其 C/ N、 ·61 · 林伟等: 磷输入对闽江河口芦苇枯落物分解的影响 第 11 期 的关键因子. 因此 , 后期 的研究有必要进一步延长培养时间. 此外 , 枯落物分解与枯落物 自身的质量( 成分 、 结构) 、 环境因素( 温度 、 相对湿度等) 和生物因素密切相关 , 由于 目前对这方面的研究很少 , 因此关于外源 P 输入对枯落物影响研究还要结合原地实验 , 进一步解释 P 输入对湿地枯落物分解的影响机理, 更深入的 理解 P 输入对湿地生态系统物质循环的影响. 参考文献: [ 1]Vitousek PM, Turner DR ,Panon WJ ,et a 1 .Litter decomposition on the Mauna Loa environmental matrix . 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( 下转第 7O页) ]3 ] ] ]6 { O 1 l1 4 5 7 8 9 r}rl r }r l r l 第 33 卷 绵阳师范学院学报 ( 自然科学版) · 70 · 参考 文献 : [ 1] [2] [3] [4] [5] [6][7][8] 高守传,姚领田.Visual C + +实践与提高 一 数字图像处理与工程应用篇[M] .北京:中国铁道出版社, 2006. 曹艳艳.人脸识别技术在视频监控系统中的应用研究[ D] .成都 : 西南财经大学, 201 2, 40 — 50. 孙静 , 贾敏智.去雾算法在视频图像处理中的研究与应用[J ] .电视技术, 2013, 13: 66 — 69. 于殿泓.图像检测与处理技术[ M] .西安:西安电子科技大学出版社, 2006. 王德胜 , 康令州.基于 FPGA 的实时图像采集与预处理[ J ] .电视技术 , 2011, 03: 22 — 25. 赵君 , 王乘.图像格式分析与图像显示实现[ J ] .计算机与数字工程, 2004 , 05: 125 — 129。 王沛.高清摄像机图像采集 、 传输、 处理、 显示技术综述[J ] .现代电视技术, 2013 , 06: 92 — 95. 王徐华, 樊晓光, 徐显亮.基于 TMS320DM642 的视频图像处理系统设计与实现[J ] .电视技术, 2009,1 0: 89 —92 R ecognition and Detection B ased on Parabolic M odel of H uman F ace Z H A N G X in —x in ( Mianyang Normal University,Mianyang , Siehuan 62 1 000 ) A b strac t : T his p aper introduc es th e extrac tion process of image in the image to b e d etec ted ,and puts forward a new method of the p arabolic model of hu man f ac e recognition b ased on a posteriori algor i thm .if anyone fac es de. tection image .E xper i ments show that ,after treated by this algor i thm ,the differenc e between test images of human heads and other obj ects can be accurately distinguished .because nonlinear parabolic model does not exist prob— lem ,so there is no convergence problems ,thus the stability of the system will be greatly improved. K ey wor ds : parab olic model ;detection of head p ortrait ;posteriori algorith m ;image detection ( 编校 : 陈英 ) ( 上接第 6l 页 ) E f f ec t of P hosph or us In put on L itter D ec om p osition of P h rag m ites a ustralis in E stu ary of M in R iv er L IN W ei ,C H E N X iao —y an ,Z E N G C ong —sheng ' ,Z H A NG W en —long ( 1. Scho ol of Geographica l Science, Fujian Norm al University, Fuzho u, Fujian 350007; 2. Ke y Labo ratory of Hum id Sub— tropical Eco— geographical Pro cess of Ministr y o f Education, Fuzho u, Fujia n 350007; 3. Research Center of Wetlands in Subtro pical Region, Fujian Normal University, Fuzhou, Fujia n 350007) A b str act : A dopting the indoor cultu re method ,we stu died the inf l u en ce of phosp horus input on litter dec om— position of the P h ragmites a ustralis from the estuary of M in R iver 。measured the decomposition amounts of C ,N , P and the ph ysic al and chemic al p rop erties of soil at different stages of litter dec omposition .to reveal the possible c auses of P input effec t on litter decomposition of P hrag mites australis. T he results f r om our study show ed that P input signif i cantly increased available phosphor u s contents of soil ( P < 0 . 05 ) . at the 60th day of our experiment , the available P c ontents of soil between P input group and the c on trol group were 1. 7 8 mg · kg ~ and 0 . 4 5 mg · kg 一 ,respectively ,and 2 . 27 mg · kg 一 and 0 . 95 mg ‘ kg 一 by th e 135 th day.th ere were no significant c orrela— tion between P input and the decomposition rate of stems and leaves ( 尸> 0 . 05 ) .C . N and P contents of Phrag. mites australis stems and leaves decreased durin g the later stage of litter decomposition but there was insignific ant inf l uence P input on the contents of these three elements in stem and leaves ( P > 0. 05 ) . Dur i ng the whole process , C/ N rate in leaves was relatively stable , but increased in stems ( P > 0. 05 ) .P input signif i cantly re. duced C/ P rate and N/ P rate in leaves ( P < 0. 05 ) , but had no significant inf l uence on stems ( P > 0. 05 ) .Dur. ing the process of decomposition .accumulation coeff i cient of C .N and P ( NA I ) was less than 100 percent.E le. ment release was net .and P input had no significant inf l uence on the release of C ,N and P ( P > 0. 05 ) . K ey w or ds : Ph osphoru s input ;litt er ;d ec om position rate ;P hrag mites austra lis ;M in R iv er E stu ary ( 编校 : 陈桂芳)

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