不同土地利用格局下河岸帶生態化學計量特徵演變

《不同土地利用格局下河岸帶生態化學計量特徵演變》是依託南京大學，由冷欣擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：不同土地利用格局下河岸帶生態化學計量特徵演變
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：冷欣
• 依託單位：南京大學

項目摘要

河岸帶具有較高的生物多樣性，並對水陸系統間的物質流、信息流和生物流發揮著廊道、過濾器和屏障的功能。隨著人類對河流及其周邊土地資源開發強度和範圍的不斷擴大，大量河岸帶的生態環境發生了不同程度的退化。探索河岸帶的生態化學計量學特徵，以及 N、P化學計量學在河岸帶的生態指示作用,能為河岸帶植被管理和保護提供理論基礎。因此，本研究以太湖流域不同土地利用格局下的3個河岸帶為研究對象，利用生態化學計量學理論，確定河岸帶植物生長的營養限制因子、N、P含量的臨界閾值和不同N、P變化下群落的穩定性；利用同位素示蹤技術，解析地表徑流和地下水對河岸帶N、P的貢獻率；最後利用建立河岸帶N、P含量與潛在污染指數（PPI）之間的劑量-回響關係模型，預測不同土地利用格局下河岸帶N、P生態化學計量特徵的變化，探討其生態化學計量特徵的演變機制，以期為河岸帶生態修復與有效管理提供理論依據。

結題摘要

河岸帶通過一系列複雜的物理、生物以及生物化學循環過程實現對氮素和磷素的截留轉化，而河岸帶土地利用狀況是影響植被和土壤結構功能，改變河岸帶對氮、磷截留轉化過程和效率的重要驅動與約束因素。本研究利用化學計量學手段，通過研究不同土地利用格局下河岸帶氮、磷生態化學計量特徵，深入了解受人為活動影響的河岸帶植物與土壤營養元素現狀及變化趨勢，為河岸帶生態修復與有效管理提供理論依據。 本研究分別於2011年5月、7月、9月對太湖流域宜興地區三種土地利用類型（林地、農田、村鎮）相鄰河岸帶草本植物葉片及土壤氮、磷化學計量特徵進行了研究，運用生態化學計量學原理，結合野外施肥實驗對太湖流域河岸帶植物生長限制性因子進行判斷和驗證，同時研究了植物與土壤氮磷含量關係，在此過程中以動態平衡調節係數對不同土地利用類型群落穩定性進行了探討。 比較三個土層之間土壤STN與STP含量發現各土地利用類型中土壤表層STN與STP含量最高。農田土地利用類型表層土壤STP含量顯著低於其他兩種土地利用類型。三種土地利用類型下河岸帶植物葉片TN含量隨著植物生長逐漸增加，而植物葉片平均全磷含量則在7月最高。農田土地利用類型在各層土壤中STN:STP均顯著高於林地與村鎮土地利用類型，而9月份村鎮土地利用類型河岸帶植物葉片TN:TP顯著低於林地與農田類型。基於植物TN:TP及N、P添加實驗顯示河岸帶植物生長主要受N限制作用。 農田和村鎮土地利用類型植物與土壤氮含量顯著相關，磷含量相關性低於氮元素相關性，表明農田與村鎮磷元素較氮元素受環境中外源營養元素干擾更明顯。林地土地利用類型植物與土壤氮和磷含量不顯著相關。由動態平衡調節係數結果發現三種土地利用類型河岸帶植物群落對環境中元素變化的調節能力及群落穩定性由大到小為林地土地利用類型大於村鎮土地利用類型大於農田土地利用類型。 以上研究結果顯示長期過量氮磷肥的輸入導致農田土地利用類型河岸帶植物對氮磷吸收量高，土壤滯留能力低，植物群落穩定性下降。林地土地利用類型群落穩定性高，其植物與土壤對氮和磷滯留能力較高，村鎮土地利用類型植物與土壤含磷量高可能與生活污水的輸入以及植物為適應環境而形成的生存策略有關。