湿地生态系统C、N、P生态化学计量学特征的研究进展

-46-科学技术创新2019.11

湿地生态系统C、N、P生态化学计量学特征的研究进展

范全城柴娜李萍王志强

(青岛大学环境科学与工程学院，山东青岛266071)

摘要：湿地(wetland)是处于水生生态系统和陆生生态系统之间的生态交错区，兼具水陆生态系统的特征，蕴含了丰富的自然资源，是地球上生产力最高的过渡生态系统之一，其与森林生态系统，海洋生态系统被称为地球三大生态系统。

关键词：湿地；生态系统；化学计量学

中图分类号:X171文献标识码:A文章编号:2096-4390(2019)11-0046-02

湿地(wetland)是处于水生生态系统和陆生生态系统之间的生态交错区，兼具水陆生态系统的特征，蕴含了丰富的自然资源，是地球上生产力最高的过渡生态系统之一，其与森林生态系统,海洋生态系统被称为地球三大生态系统。由于湿地生态系统的复杂性与多样性，对于湿地的定义还没有一个完全科学统一的定义,而纵观国内外对湿地的定义也多达60种。而有关湿地的最早的定义可以追溯至20世纪50年代，美国渔业局首次对湿地进行了定义，主要包含了水文和植物两大板块。目前,被大多数国家所接受的是《国际生物学计划》和《湿地公约》中所提及的定义,其中前者定义湿地为陆地与水域之间的过渡区域或生态交错带，对水域的界定是在低水位时水深不得大于2m;后者将其定义为低潮时水深在6m以下的水域或海洋水域，还包含湿地内的岛屿及临近湿地的近海岸地区,如河流、湖泊、沼泽、滩涂、水库、浅海区等。我国湿地管理部门在《湿地公约》对湿地定义的基础上，规定湿地是指天然或人工的、长久性或暂时性沼泽地、泥炭地或者水域地带。带有静止或流动淡水、半咸水、咸水水体等，包括低潮时水深不高于6米的海域。

1生态化学计量学概述

近年来，生态化学计量学发展迅速，在水生生态系统和陆生生态系统地研究取得了重大的突破，研究领域广泛涉及到植物组织、动物、微生物、土壤和枯落物元素的生态化学计量学，涵盖了物种水平上物种之间的生物关系，群落水平上群落结构变化与养分的动态平衡,全球水平上生态过程与生物地球化学循环过程。与国外的研究相比,国内的生态化学计量学起步比较晚,研究的基础较为薄弱，但是近30年来发展迅速。其中比较具有代表性和影响力的研究有:张仲胜等较为全面的概述了生态化学计量学的起源、发展历程和发展前景，统计分析了国内119块湿地土壤的生态化学计量特征及分布格局，并与国外、世界湿地土壤的生态化学计量比进行了对比分析，探索了影响湿地土壤的碳氮磷生态化学计量特征的因子。贺金生等第一次提岀生态化学计量学为将个体、群落、生态系统等不同尺度的生物系统统一联系起来提供了新的构思。

2土壤生态化学计量学研究现状

土壤作为植物生长的主要环境之一，为植物的生长提供所必需的养分;其储集的养分含量直接影响到植物个体的生长趋势以及植物群落的生产力。湿地土壤中的有机碳、氮、磷作为生态系统中主要的生源要素,不仅是生态系统物质循环的一个核心环节，还是影响湿地生态系统生产力的重要因子。Cleveland 等研究发现土壤中也存在类似于“Redfled比值”的碳氮磷比值，如全球土壤及土壤微生物的C：N：P比值相对稳定在186:13:1和60：7：1。Tian等发现在区域尺度上，土壤的C：N也保持在一个相对稳定的区域波动。目前，有关森林、草原、荒漠等地的土壤生态化学计量学已开展了较为全面的研究，张仲胜等问对中

国湿地土壤的生态化学计量特征统计发现,C：N、C：P及N：P,均远远高于全球土壤的平均水平。曹磊等对黄河三角洲潮汐湿

地C、N、P的化学计量学的特征研究发现，土壤中C、N、P的空间分布具有高度的异质性。但是基于湿地处在生物地球化学过程的热点区域，决定了湿地土壤环境的复杂性，有关湿地土壤碳、氮、磷等主要营养元素的化学循环机制及生态化学计量学特征的影响因素还有待进一步研究。

3植物的生态化学计量学研究现状

生态化学计量学为深入研究植物的碳、氮、磷与土壤中碳、

氮、磷的相关性以及限制性元素对植物生长的影响提供了新的

思路。目前研究学者大多从不同的系统、功能群和物种的角度

研究植物的生态化学计量学特征及影响因子，也有从区域尺度、群落水平、植物器官元素等方面开展了广泛的研究。Han等研究得出，我国陆生植物叶的平均N含量为18.6,与全球植物N 含量大体相近，而P的平均含量为1.21,明显低于全球的植物叶P含量的平均值，并推测P可能是我国植物生长的主要限制性营养元素。而国内研究主要集中在森林、草原、荒漠等陆生生态系统及植物器官的C、N、P生态化学计量特征。王维奇等对闽江河口湿地的C、N、P含量及季节动态开展了研究，发现活体植物、枯落物和土壤的生态计量比均表现出C：P>C：N>N：P的规律，而且植物活体部分与枯落物的C、N含量均高于土壤。

4枯落物的生态化学计量学研究现状

枯落物作为湿地生态系统关键的养分储存库，其养分的变

化特征会影响到整个生态系统的生产力及养分循环。枯落物的

分解过程是不仅涵盖了植物光合作用合成有机体的过程，还包

括衰亡组织有机体的分解过程。国外针对不同湿地生态系统的

枯落物分解过程及其影响因素、测定方法和模型建立等方面开

展了大量的研究工作，并取得了许多重要的研究成果。在枯落物的分解过程方面,研究学者从时间和空间的研究角度探索了

其物理、化学及生物过程;在模型建立方面,01so提出的单指数时间衰减模型被广泛用以预测枯落物的分解过程。在影响因素

方面,Roache等研究了盐度对湿地枯落物分解过程的影响，分析了盐度与枯落物分解速率的相关性。相比之下，国内有关湿地枯落物地研究还处在起步阶段,但是近年来发展迅速，先后有学者从枯落物的分解过程、分解速率和影响因子进行了大量的研究工作，研究区域包含了闽江河口湿地,三江平原和鄱阳湖湿地等湿地生态系统。

参考文献

[1]熊汉锋，王运华.湿地碳氮磷的生物地球化学循环研究进展[J].土壤通报,2005,36⑵:240-243.

[2]罗美娟，黄炜娟，谭芳林等.闽江河口湿地主要植物(转下页)