全 文 ：中国环境科学 2013,33(1)：138~146 China Environmental Science

人为干扰对闽江河口短叶茳芏湿地 N2O排放的影响
张永勋 1,2,曾从盛 1,2,3*,黄佳芳 1,2,王维奇 1,2,3 ,仝 川 1,2,3 (1.福建师范大学地理科学学院,福建 福州 350007；
2.福建师范大学亚热带湿地研究中心,福建 福州 350007；3.福建师范大学湿润亚热带生态-地理过程省部共建教育
部重点实验室,福建 福州 350007)

摘要：采用静态箱-气相色谱法和浮箱-气相色谱法,分别对闽江河口潮间带短叶茳芏(Cyperus malaccensis var. brevifolius)湿地、互花米草
(Spartina alterniflora Loisel)入侵斑块湿地、输入养分的短叶茳芏湿地和踩踏形成的裸露湿地 N2O通量进行测定,以研究不同的人为干扰方
式对短叶茳芏湿地 N2O通量的影响.结果表明:互花米草入侵斑块 N2O通量[15.37μg/(m2·h)]低于短叶茳芏湿地[18.77μg/(m2·h)],互花米草入
侵降低了短叶茳芏湿地的N2O排放,互花米草入侵的减排作用与潮汐关系密切,而与植物生长季节关系不明显;养分输入显著增加了短叶茳
芏湿地N2O排放.秋季,养分输入后,短叶茳芏湿地N2O排放平均值为 163.72μg/(m2·h),春季,养分输入后,高潮淹水时和高潮无淹水时,短叶茳
芏湿地N2O排放平均值分别为 227.62μg/(m2·h)和 1178.64μg/(m2·h),极显著高于对照,高潮淹水时N2O排放峰值出现较高潮无淹水时早,N2O
通量远低于高潮无淹水时;踩踏形成的裸露湿地N2O平均通量为-0.76μg/(m2·h),表明踩踏降低了短叶茳芏湿地N2O通量,但降低程度因植物
的生长季节和潮汐环境的差异而不同.
关键词：人为干扰；N2O通量；养分输入；闽江河口
中图分类号：X171.1,Q143 文献标识码：A 文章编号：1000-6923(2013)01-0138-09

Effects of human-caused disturbance on nitrous oxide flux from Cyperus malaccensis marsh in the Minjiang River
estuary. ZHANG Yong-xun1,2, ZENG Cong-sheng1,2,3*, HUANG Jia-fang1,2, WANG Wei-qi1,2,3, TONG-Chuan1,2,3
(1.School of Geographical Science, Fujian Normal University, Fuzhou 350007, China；2.Research Center of Wetlands in
Subtropical Region, Fujian Normal University, Fuzhou 350007, China；3.Key Laboratory of Humid Sub-tropical
Eco-geographical Process of Ministry of Education, Fujian Normal University, Fuzhou 350007, China). China
Environmental Science, 2013,33(1)：138~146
Abstract：N2O fluxes from the Cyperus malaccensis var. brevifolius marsh were measured using enclosed dark static
chamber and float chamber technique during three periods (before flood, in course of flooding and ebbing, and after ebb),
and N2O fluxes from the invasive Spartina alterniflora Loisel marsh, C. malaccensis marsh added nutrient and bare marsh
treaded by peoples were also determined before flood and after ebb in the intertidal zones Minjiang River estuary. The
results showed that N2O fluxes from invasive S. alterniflora marsh and C. malaccensis marsh were 15.37μg/(m2·h) and
18.77μg/(m2·h), respectively, S. alterniflora invasion decreased N2O fluxes from C. malaccensis marsh, and the
reduction effect on N2O fluxes from C. malaccensis marsh related closely to tide, and not to seasonal variation. N2O
fluxes from C. malaccensis marsh increased after adding nutrient. The average N2O flux was 163.72μg/(m2·h) after adding
the nutrient in autumn, and were 227.62μg/(m2·h) and 1178.64μg/(m2·h) in submerged and exposed periods in C.
malaccensis marsh at high tide dates in spring, respectively. The peak of N2O emission occurred earlier during tidal
inundation period. Average N2O flux was -0.76μg/(m2·h) from bare marsh, which suggested that N2O fluxes from C.
malaccensis marsh was decreased by tread, and the reducing range was relevant to seasons and changes of environment
factors resulting from flood and ebb.
Key words：human-caused disturbance；nitrous oxide flux；nutrient input；Minjiang River estuary

收稿日期：2012-05-29
基金项目：国家自然科学基金资助项目(40671174,31000209,31000262)
* 责任作者, 研究员, cszeng@fjnu.edu.cn
1期 张永勋等：人为干扰对闽江河口短叶茳芏湿地 N2O排放的影响 139

人类活动排放温室气体导致的气候变暖已
成为重大的全球性问题之一.自工业革命以来,化
石燃料燃烧和土地利用变化等[1]行为方式已造
成全球大气中 CO2、CH4和 N2O 的平均含量分
别上升了 35%、48%和 28%[2].虽然 N2O 的增加
速率低于 CO2和 CH4,但是其增温潜势在百年尺
度上是 CO2的 298 倍,成为导致全球变暖的重要
温室气体之一[2].定量研究生态系统的 N2O 排放
及其规律已成为目前研究的热点.
河口地区是陆地系统、淡水系统和海洋系
统交互作用的地区,是人类活动影响最强烈的地
区之一[3].河流沿岸区位条件优越,人口密集,人
类活动排放大量的营养物质被河水携带到河口
地区,导致河口沉积物养分十分丰富.河口潮间
带受潮汐作用不断的淹水排干交替,土壤环境不
断发生变化,与此同时,硝化反硝化作用也交替
占主导作用,而这 2个过程都是产生 N2O气体的
重要过程[4-6].此外,河口潮间带是直接接纳沉积
物和养分的区域,特别是N素的输入直接参与了
硝化反硝化作用[7-8],使其成为 N2O 产生的重要
源区[9].有研究表明,全球人为排放的 N2O 有 1/3
来自河流河口和近岸等环境[10].河口地区地形、
土壤、气候和水文条件优越,适宜于多种生物生
存,是一个多样性较高的生态系统[11],但由于环
境的生存限制因素少,易受外来物种入侵,使其
成为最易受到外界干扰的脆弱生态系统类型之
一 [12].河口潮间带是受到人为干扰最为严重的
地区之一.因此,河口湿地生态系统已经成为国
内外学者关注的热点地区[13].
国外关于河口湿地 N2O排放研究较早,而国
内相对较晚[14].目前国内在胶州湾河口[15],黄河
口[16],长江口[17],珠江口[18]等河口开展了相关研
究,而作为典型的亚热带河口-闽江河口还是研
究空白 .近几年闽江河口受外来种互花米草
(Spartina alterniflora Loisel)入侵严重,而且随着
经济的发展闽江河口海域水体呈富营养化趋
势 [19],此外,当地渔民捕捉螃蟹和湿地放牧等踩
踏行为也造成了部分湿地植被死亡形成裸地.基
于这些现状,本研究选取具有代表性的闽江河口
潮间带鳝鱼滩短叶茳芏(Cyperus malaccensis var.
brevifolius)湿地为研究对象,探讨外来种互花米
草入侵、养分输入和踩踏等人为干扰对河口潮间
带短叶茳芏湿地N2O排放的影响,对揭示N循环
规律和准确评估河口湿地生态系统 N2O 排放具
有重要的理论和现实意义,也为更全面估测我国
温室气体的排放提供科学基础数据.
1 材料与方法
1.1 研究区概况
闽江河口潮间带鳝鱼滩湿地 (26°00′36″~
26°03′42″ N, 119°34′ 12″~119°40′40″ E),位于闽
江口南部梅花水道南岸,琅歧岛东南部(图 1),主
要是由河水从上游携带泥沙淤积而成的天然洲
滩湿地,面积约 3120hm2.该区属中亚热带与南亚
热带过渡的湿润季风气候区,年均气温 19.3 ,℃年
降水量约 1346mm,降水多发生在 3~9 月,潮汐属
正规半日潮[20].据多年观测,夏秋季潮位高(9 月
最高,大潮日到小潮日高潮时实验地皆可淹水),
冬春季潮位低(3、4月最低,仅大潮日高潮时实验
地才可淹水 ).建群种主要有短叶茳芏、芦苇
(Phragmites australis)、藨草(Scirpus triqueter L.)
和互花米草等挺水植物.实验样地选择在鳝鱼滩
湿地中部(119°37′31″E,26°01′46″N),位于高潮与
中潮带过渡区,植被主要由芦苇、咸草和互花米
草入侵斑块组成.本研究选择的各实验样点距离
较近,自然环境基本一致.
长乐市
琅岐岛 东 马尾区
海
连江县
26
10
0
N

26
0
0N

119300E 119400E
N

图 1 闽江河口鳝鱼滩湿地位置
Fig.1 The location of Shanyutan wetland in Minjiang
River estuary
140 中 国 环 境 科 学 33卷

1.2 研究方法
1.2.1 野外采样设计 采用静态暗箱(浮箱)-气
相色谱法,在互花米草入侵湿地、短叶茳芏湿地和
踩踏形成的裸露湿地分别选取实验点位并设置 4
个重复.由于互花米草和短叶茳芏生长期植株多
在 1.2m 以上,静态箱设计为顶箱、中箱和底座 3
个部分组成,由 PVC材料制作.其规格分别为:中箱
和顶箱长、宽和高分别为 35,35,120cm 和
35,35,20cm;底座设计规格有 2种:一种用于测定裸
露湿地和互花米草入侵湿地, 其长、宽和高分别
为 35,35,20cm,且每个侧面中间部分由下缘向上挖
去 15cm,上缘留 5cm 宽,四个棱留 5cm 宽;一种用
于测定养分输入短叶茳芏湿地的干扰实验[以
NH4NO3和(NH4)2HPO4混施表征氮磷输入,参照闽
江河口水体富营养化实际状况 (N 含量为
0.414~0.55mg/L; P含量为 0.017~ 0.086mg/L)[21-23],
考虑实验地农业废水排入的影响和潮汐涨落对
实验地的反复淹水等因素,按农业施肥标准:氮
磷肥比例 3:2,一次输入量分别为 165kg N/hm2
和 110kg P/hm2[24],春、秋季皆在第 1d 和第 4d
首次观测前 ,将称量好的肥料倒入容器 ,以
1000mL 蒸馏水充分溶解,施入底座内土壤],其
长、宽和高分别为 35,35,50cm,以防止养分过快
流失.底座在第 1次采样前 10d左右埋入实验样
地(全部埋入,顶部与地面齐平),整个观测期均
固定在采样点,顶箱和中箱外覆绝热材料,顶部
安装 1 个小风扇混合箱内气体.浮箱用 PVC 管
制作而成,高和垂直截面直径分别为 35,25cm.为
防止测试过程中人为踩踏干扰,搭建栈桥使采
样时均在栈桥上进行.
采样时间选择在大潮月 2011年 9月 26日
到 10月 2日(农历 8月 29到 9月初 6)和小潮月
2012 年 3 月 23 日到 3 月 27 日(农历 3 月初 2
到 3月初 6)大潮日到小潮日白天进行(潮汐涨落
及观测时间见表 1).根据涨落潮时间及天气变
化情况,在淹水前 2h 内、淹水过程中(用浮箱法
在涨、落潮过程中各测 1 次)和潮水排干后 3h
内, 测定互花米草入侵斑块 N2O排放通量.无淹
水情况下,高潮前 2h、高潮时和高潮后 2h测定.
输入养分的短叶茳芏湿地和裸露湿地在淹水前
2h内和潮水排干后 3h内(无淹水情况下,高潮前
2h和高潮后 2h)测定.静态箱顶箱盖上后,立刻用
注射器抽取箱内气体,每隔 15 min采集 1次,共
抽气 3 次,每次采样量为 60mL;有淹水情况下,
涨潮和落潮过程中,用浮箱在短叶茳芏和互花
米草湿地测定水-气界面 N2O 通量,涨潮和落潮
过程中均选在淹水约 30~70cm时段内采集气样,
以探讨涨潮和落潮过程对气体排放的影响.采
集的气样装入铝箔采样袋(大连德霖气体包装
有限公司生产)带回实验室分析,同时采集地下
水和潮水 (距浮箱 50cm 范围内 )样品 ,装入
100mL 的乳白色塑料瓶密封带回实验室分析.
同步测定环境因子 ,其中土壤 (0~10cm) 的氧
化还原电位(Eh)和 pH值用 IQ150便携式 pH/氧
化还原电位/温度计测得,盐度和土温由 2265FS
便携式电导盐分/温度计测得.
1.2.2 室内样品测定与通量计算 将采集的气
样在实验室用日本岛津公司生产的气相色谱仪
(GC-2014)分析.N2O 检测器为 ECD(电子捕获检
测器),参数设置分别为检测器温度 320 ,℃柱箱温
度 70 ,℃载气温度 70 ,℃载气为高纯氦气,流速为
30mL/min,用中国计量科学研究院生产的 0.306×
10-6, 0.353×10-6和 0.414×10-6N2O标准气体进行
标定和校准.N2O气体通量的计算采用式(1).
d 273( )
d 273
M cF H
V t T
    
式中:F为 N2O排放通量[μg/(m2·h)];M为 N2O气
体的摩尔质量;V 为标准状态下 1 摩尔气体的体
积;H为箱高;dc/dt为单位时间内气体浓度的变化
率;T为箱内温度.
地下水和潮水在实验室用荷兰 SKALAR公
司生产的 SAN++连续流动分析仪分析.
1.2.3 数据处理方法 运用 EXECL 2003 数据
分析中描述统计功能对观测数据进行统计分析
计算 N2O通量,其中,春、秋季和总观测均值用每
日观测时间中,淹水时长比和非淹水时长比作为
权重(表 1),求加权平均值.运用图表功能对实验
数据作图分析,运用单因素方差分析功能对不同
干扰方式下的湿地观测数据与对照进行差异性
分析和统计检验.
1期 张永勋等：人为干扰对闽江河口短叶茳芏湿地 N2O排放的影响 141

表 1 潮汐涨落和观测时间
Table 1 Tide fluctuation time and observation time
日期 观测 开始
淹水
时间
排干
时间
观测
结束
淹水
时长比
非淹水
时长比
2011-09-26 6:47 7:53 11:30 13:40 0.5254 0.4746
2011-09-27 6:50 8:29 12:09 15:00 0.4490 0.5510
2011-09-28 7:04 9:04 12:49 15:40 0.3975 0.6025
2011-09-29 8:00 9:54 13:41 15:40 0.4935 0.5065
2011-09-30 8:50 10:39 14:50 16:47 0.5262 0.4738
2011-10-01 9:40 11:20 15:35 17:12 0.5642 0.4358
2011-10-02 10:10 12:25 16:16 17:20 0.5372 0.4628
2012-03-23 8:30 10:15 12:20 14:30 0.3472 0.6528
2012-03-24 9:20 10:40 12:40 14:50 0.3636 0.6364
2012-03-25 9:01 - - 16:00 0.0000 1.0000
2012-03-26 9:30 - - 16:30 0.0000 1.0000
2012-03-27 10:07 - - 16:40 0.0000 1.0000

2 结果与分析
2.1 互花米草入侵对短叶茳芏湿地N2O排放的
影响
2.1.1 互花米草入侵斑块湿地N2O通量 秋季,
互花米草入侵斑块湿地在整个观测期,高潮时皆
被潮水淹没(属 1年中的大潮月).涨潮前、涨潮过
程、落潮过程和落潮后 N2O通量分别为(-23.02±
13.02),(9.68±2.1),(10.13±1.55) 和 (46.6±4.47)μg/
(m2·h), 在秋季,大潮到小潮白天观测的平均通量为
10.79μg/(m2·h);从观测日不同潮汐阶段 N2O排放变
化趋势看(图 2),除 9月 29日和 10月 2日涨潮前略
高于涨落潮过程,其他各观测日,互花米草入侵斑块
湿地N2O排放在不同潮汐阶段变化趋势相同.
春季,互花米草入侵斑块湿地在大潮日被潮
水淹没,中小潮日无潮水淹没.被潮水淹没时,涨
潮前、涨潮过程、落潮过程和落潮后互花米草入
侵斑块湿地 N2O 通量分别为 (10.65±2.30),
(3.70±1.40), (0.27±3.36)和(15.73±0.33) μg/(m2·h),
淹水时平均通量为 9.19μg/(m2·h);无潮水淹没时,
高潮前、高潮时和高潮后 ,N2O 通量分别为
(31.5±4.90),(26.4±9.82)和 (32.63±28.6)μg/(m2·h),
无淹水时平均通量为 30.18μg/(m2·h),在春季,大
潮到小潮白天观测的平均通量为 21.78μg/(m2·h).
从观测日不同潮汐阶段 N2O排放变化趋势看(图
3),有淹水的 2 个观测日变化趋势相同,即落潮后
排放最高,涨潮前次之,涨落潮过程中较低.无淹
水的3个观测日,3月25日3次观测呈上升趋势,3
月 26日和 3月 27日呈现下降趋势.

-70
-50
-30
-10
10
30
50
70
涨潮前 涨潮过程 落潮过程 落潮后
时间
N
2O
通
量
[µ
g/
(m
2 h
)]


图 2 秋季互花米草入侵湿地 N2O排放
Fig.2 N2O flux from invasive Spartina alterniflora
wetland in autumn
09-26 09-27 09-28 09-29
09-30 10-01 10-02

a高潮淹水
-5
0
5
10
15
20
涨潮前 涨潮过程 落潮过程 落潮后
时间
N
2O
通
量
[µ
g/
(m
2 h
)]

03-23
03-24


b高潮无淹水
-20
0
20
40
60
80
100
涨潮过程 高潮点 落潮过程
时间
N
2O
通
量
[µ
g/
(m
2 h
)]

03-25
03-26
03-27

图 3 春季互花米草入侵湿地 N2O排放
Fig.3 N2O flux from invasive Spartina alterniflora
wetland in spring
总体上,观测期内,互花米草入侵斑块湿地
142 中 国 环 境 科 学 33卷

N2O通量均值为 15.37μg/(m2·h),春季淹水时低于
秋季淹水时,但差别不大,而无淹水时明显高于淹
水时,说明潮水浸淹降低了 N2O排放.
表 2 短叶茳芏湿地秋季 N2O通量[μg/(m2·h)]
Table 2 Flux from C. malaccensis wetland in autumn
[μg/(m2·h)]
高潮淹水 日期
涨潮前 涨潮过程 落潮过程 落潮后
09-26 9.87 8.87 20.36 43.62
09-27 44.51 15.66 14.65 76.80
09-28 53.18 -4.04 11.55 54.66
09-29 16.09 13.52 21.01 92.37
09-30 60.49 22.38 30.78 84.84
10-01 36.21 16.08 9.51 40.91
10-02 77.18 4.31 -5.43 51.93
均值 42.51 10.97 14.63 63.59
秋季均值 33.23

2.1.2 互花米草入侵对短叶茳芏湿地 N2O排放
影响分析 外来种互花米草入侵降低了短叶茳
芏湿地N2O通量.在秋季,互花米草入侵斑块湿地
平均 N2O通量低于短叶茳芏湿地,差异性极显著
(P<0.01)(图 2、表 2),而在潮汐的不同阶段影响不
同,涨潮前,互花米草入侵斑块湿地极显著低于短
叶茳芏湿地 N2O 通量(P<0.01),涨潮过程、落潮
过程与落潮后也低于短叶茳芏湿地,但差异性均
不显著(P>0.05);春季 ,互花米草入侵斑块湿地
N2O平均通量极显著高于短叶茳芏湿地(P<0.01)
(图 3、表 3).分别对高潮淹水和高潮无淹水的两
类潮日分析得出:高潮淹水时,互花米草入侵斑块
湿地 N2O通量低于短叶茳芏湿地,但差异性不显
著(P>0.05),潮汐的各个阶段,除涨潮阶段互花米
草入侵斑块湿地 N2O通量略高于短叶茳芏湿地,
其他阶段都低于短叶茳芏湿地,但各阶段差异性
皆不显著(P>0.05).高潮无淹水时,互花米草入侵
斑块湿地 N2O 通量极显著高于短叶茳芏湿地
(P<0.01),潮汐各阶段,前者都高于后者,高潮时,
二者差异性显著(P<0.05),其他阶段二者差异性
皆不显著(P>0.05).从观测数据分析来看,互花米
草入侵对短叶茳芏湿地 N2O 通量的影响与潮汐
作用密切相关,与季节关系不明显,但由于本研究
仅对春、秋季中一个大潮到小潮变化过程进行观
测,季节与互花米草入侵对短叶茳芏湿地 N2O通
量的影响的确切关系仍需进一步观测来证实.
表 3 短叶茳芏湿地春季 N2O通量[μg/(m2·h)]
Table 3 Flux from C. malaccensis wetland in spring
[μg/(m2·h)]
高潮淹水 日期
涨潮前 涨潮过程 落潮过程 落潮后
03-23 11.24 5.50 4.05 8.28
03-24 10.47 0.31 -0.32 45.19
均值 10.86 2.90 1.87 26.74
高潮无淹水 日期
高潮前 高潮时 高潮后
03-25 20.01 -8.50 16.11
03-26 -27.21 -16.77 -29.18
03-27 -19.21 -19.03 -15.60
均值 -8.81 -14.76 -9.56
春季均值 -1.48

2.2 养分输入后短叶茳芏湿地N2O通量的变化
特征
秋季,养分输入后,观测期内短叶茳芏湿地
N2O排放平均值为163.72μg/(m2·h),高于对照约5
倍(图 4a);春季,养分输入后,观测期内高潮淹水时
和高潮无淹水时,短叶茳芏湿地 N2O排放平均值
分别为 227.62μg/(m2·h)和 1178.64μg/(m2·h),远高
于对照的 18.0和-9.18μg/(m2·h)(图 4b).从输入养
分后N2O通量变化看,高潮淹水时,养分输入后马
上观测,短叶茳芏湿地 N2O 通量明显高于对照,
在秋季,排放峰值出现在施入当天落潮后,在春季,
排放峰值出现在施入后第 2d落潮后,而高潮无淹
水时,养分输入后马上观测,N2O排放远高于对照,
且随着时间的推移迅速上升,养分输入后第 1d午
后 N2O 排放迅速增加,第 2d 上午有所下降,午后
再次上升,并达到观测期最大值.总体上,养分输
入极显著增加了短叶茳芏湿地短期 N2O排放(高
潮淹水时,P<0.01;高潮无淹水时,P<0.01),高潮淹
水时,N2O 排放峰值出现较高潮无淹水时早,N2O
排放通量远低于高潮无淹水时.
2.3 踩踏干扰对短叶茳芏湿地 N2O排放影响
2.3.1 踩踏形成的裸露湿地 N2O 通量 由图 5
可知,在秋季,踩踏形成的裸露湿地,在涨潮前和
1期 张永勋等：人为干扰对闽江河口短叶茳芏湿地 N2O排放的影响 143

落潮后,7 个观测日中各有排放和吸收.涨潮前,10
月 2日的 N2O通量最小[-28.8μg/(m2·h)],9月 30
日的最大 [128.91μg/(m2·h)],平均通量为 27.25
μg/(m2·h),变异系数为 2.09.落潮后,10 月 2 日的
N2O通量最小[-68.81μg/(m2·h)],9月 30日的最大
[62.86μg/(m2·h)],平均通量为 0.28μg/(m2·h),变异
系数为 53.16,在秋季大潮到小潮白天观测的总
平均通量为 14.06μg/(m2·h);在春季,五个观测日
中踩踏而成的裸露湿地对 N2O皆为吸收.高潮淹
水时 ,涨潮前和落潮后 ,均成弱吸收状态 ,此时
N2O平均通量为-4.43μg/(m2·h);高潮无淹水时,高
潮前和高潮后 N2O通量呈现无规律变化,3月 25
日高潮前N2O通量高于高潮后,而 3月 26日和 3
月27日高潮前低于高潮后,高潮无淹水时N2O平
均通量为-32.87μg/(m2·h),在春季大潮到小潮白
天观测的平均通量为-21.31μg/(m2·h).在春秋季,
踩踏形成的裸露湿地 N2O 总平均通量为
-0.76μg/(m2·h).

a秋季
-100
0
100
200
300
400
500
600
700
BF BF AE BF AE BF AE BF AE BF AE BF AE BF AE
09-26 09-27 09-28 09-29 09-30 10-01 10-02
高潮淹水
时间
N
2O
通
量
[µ
g/
(m
2 h
)]
养分输入
对照


b春季
-500
0
500
1000
1500
2000
2500
BF AE BF AE BF AE BF AE BF AE
03-23 03-24 03-25 03-26 03-27
高潮淹水 高潮无淹水
时间
养分输入
对照
N
2O
通
量
[µ
g/
(m
2 h
)]


图 4 输入养分的短叶茳芏湿地 N2O排放
Fig.4 N2O emission from C. malaccensis wetland after
adding nutrient
BF为涨潮前,AE为退潮后
总体上,闽江河口鳝鱼滩潮间带短叶茳芏湿
地在踩踏干扰下,秋季的观测值高于春季,秋季一
个大潮到小潮白天为N2O的弱源,春季为N2O的
汇;高潮有潮水淹没时,踩踏形成的裸露湿地 N2O
通量高于无潮水淹没时.
2.3.2 踩踏干扰对短叶茳芏湿地 N2O排放影响
分析 方差分析表明,在秋季,观测期内踩踏形成
的裸露湿地平均 N2O通量低于短叶茳芏湿地,差
异性显著(P<0.05)(图 5a、表 2).从不同潮汐阶段
看,涨潮前,裸露湿地N2O通量低于短叶茳芏湿地,
但差异性不显著(P>0.05),落潮后仍低于短叶茳
芏湿地,差异性极显著(P<0.01);春季,观测期内裸
露湿地 N2O 平均通量显著低于短叶茳芏湿地
(P<0.05)(图 5b、表 3),分别对高潮淹水和高潮无
淹水的两类潮日分析得出:高潮淹水时,裸露湿地
N2O 通量显著低于短叶茳芏湿地(P<0.05),高潮
无淹水时,也低于短叶茳芏湿地,但差异性不显著
(P>0.05).综合而言,踩踏降低短叶茳芏湿地 N2O
通量,但是因植物的生长季节和潮汐环境的差异
而影响程度不同.

a秋季
-100
-50
0
50
100
150
09-26 09-27 09-28 09-29 09-30 10-01 10-02
高潮淹水
时间
N
2O
通
量
[µ
g/
(m
2 h
)]
涨潮前
落潮后


b春季
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
03-23 03-24 03-25 03-26 03-27
高潮淹水 高潮无淹水
时间
涨潮前
落潮后N 2
O
通
量
[µ
g/
(m
2 h
)]


图 5 裸露湿地 N2O通量
Fig.5 N2O flux from bare wetland
144 中 国 环 境 科 学 33卷

3 讨论
3.1 互花米草入侵对短叶茳芏湿地N2O通量的
影响
在不同的环境及植物生长期条件下,互花米
草入侵对短叶茳芏湿地 N2O 通量的影响不同.9
月末互花米草和短叶茳芏皆处于生长季,植株高
度高,同时此月份闽江河口恰处大潮月,湿地每日
皆受潮汐涨落而淹水排干交替.这一时期互花米
草入侵导致 N2O通量降低,可能是因为互花米草
生物量远大于短叶茳芏[25],其生长需要更多的 N
素,减少了硝化反硝化的 N 源.同时,互花米草斑
块湿地 pH(6.00)低于短叶茳芏湿地(6.11),也不利
于 N2O 的排放[26-28].3 月末,互花米草处于分蘖
期 [29],而此时短叶茳芏刚刚进入生长期,植株的
高度和密度远低于互花米草,因此,互花米草植株
的 N2O传输能力和产生能力皆高于后者[30-31],土
壤微生物活性也可能高于后者[32].其次,淹水时
潮水中及非淹水时的土壤水中,互花米草湿地还
原态 N(铵态 N 均值分别为 0.5975,0.3731mg/L)
高于短叶茳芏湿地 (均值分别为 0.2492,
0.2933mg/L),而氧化态 N 离子(硝态氮和亚硝态
氮均值分别为 0.9111,0.0661mg/L)低于短叶茳芏
湿地(均值分别为 1.0553,0.2670mg/L),同时,土壤
氧化还原电位也低于短叶茳芏湿地(均值分别为
58.26,67.79mV)[33],这些环境条件导致 3 月末互
花米草湿地 N2O通量高于短叶茳芏湿地.
3.2 养分输入对短叶茳芏湿地N2O通量的影响
本研究表明,养分输入极显著增加了短叶茳
芏湿地短期 N2O排放,这一结果与 Serena等[34]在
美国罗利河河口潮间带及张丽华等[35]在中国三
江平源淡水沼泽湿地 N 添加研究结果一致.对比
高潮淹水时与高潮无淹水时养分添加后短叶茳
芏湿地 N2O 排放情况,可以得出,潮水对养分输入
增加短叶茳芏 N2O 排放具有明显的削弱作用.形
成以上规律的原因可能是:首先,河口湿地是 N、P
受限的生境[36],N2O的产生受到 N源量的限制,养
分输入使土壤中硝化或反硝化过程获得充足的N
源,为 N2O 的产生创造根本条件[37].同时适当的
N/P比适合植物的吸收,且可能激发土壤微生物的
活性,使硝化和反硝化速率提高.其次,在高潮有潮
水淹没时,由于潮水的涨落,使养分快速进入土壤
参与反应,所以在养分输入当天退潮后 N2O 排放
达到最大值,每次潮汐过程潮水带走一部养分,使
得在随后几天观测中 N2O 通量迅速下降并回到
对照水平.而高潮无潮水淹没时,养分输入后,没有
潮水的稀释削减作用,有效 N 源多,加之在土壤温
度(图 6)等环境因子的综合影响下,N2O 通量呈波
动上升的趋势.可见,养分输入明显增加了 N2O 排
放,可以认为河水富营养化会在一定程度上增加
N2O 排放,加强水质管理,防治水体富营养化,具有
重要环境意义.本研究仅对养分输入对河口潮间
带环境下短叶茳芏湿地 N2O 通量短期影响作了
探讨,长期影响是否与人工湿地[35]和淡水沼泽湿
地[38]影响相同,需进一步研究.

y = 538.96x - 6429.6
R 2 = 0.6169
0
500
1000
1500
2000
2500
12 13 14 15 16
温度(℃)
N
2O
通
量
[ g
/(m
2 ·h
)]

图 6 高潮无淹水时温度与 N2O通量关系
Fig.6 Relation between temperature and N2O flux at
exposed in high tide date
3.3 踏踩干扰对短叶茳芏湿地N2O通量的影响
N2O产生主要源于湿地土壤的硝化、反硝化
作用[39],踏踩干扰造成短叶茳芏湿地硝化、反硝
化作用的环境发生变化[40],从而改变了短叶茳芏
湿地N2O排放的规律.本研究结果表明,踏踩降低
了短叶茳芏湿地 N2O排放,其原因可能有以下几
个方面:植物对生长环境具有改造作用,植物根系
对土壤中 N等营养元素除具有吸收,同时通过分
泌各物质,形成特定理化性质和微生物过程,营造
稳定的土壤环境[41-42],而当踩踏致使植物消失后,
这一稳定环境遭到破坏,营养元素含量和性质在
1期 张永勋等：人为干扰对闽江河口短叶茳芏湿地 N2O排放的影响 145

潮水涨落影响下波动较大,从而导致 N2O排放波
动也较大,这一现象在植物生长季表现尤其明显
(秋季裸露湿地N2O排放变异系数为3.67,短叶茳
芏湿地为 0.45),而在高潮无潮水淹没时期,则无
明显差别.踩踏造成短叶茳芏湿地土壤的理化性
质发生变化.踩踏干扰形成的裸露湿地电导率
(4.25mS/cm)低于短叶茳芏湿地(3.14mS/cm),氧
化还原电位 (44.33mV)略低于短叶茳芏湿地
(52.65mV),而 pH 值 (6.34)高于短叶茳芏湿地
(6.05),这些理化性质的变化减少了 N2O 排
放 [26-28],此外,湿地因踩踏而压实也可导致 N2O
排放减少[43].踩踏导致地表植株死亡分解,而植
物体消失切断了土壤中产生的 N2O 向大气中传
输的重要通道[44],也可导致 N2O 通量降低.高潮
淹水时,裸露湿地N2O通量高于无淹水时,可能因
为淹水时,潮水带来大量的养分,为硝化反硝化提
供较多的 N 源,而无淹水缺少来源,所以,无淹水
时总是处于 N2O 的吸收状态.此外,观测发现,裸
露湿地有大量的螃蟹和其他动物的洞穴,而有植
被湿地的洞穴数量较少,已有研究表明,滨海生态
系统中,大型动物打的洞穴的穴壁促进 N2O 排
放 [45],而闽江河口湿地生态系统,动物洞穴是否
促进 N2O排放,有待进一步研究.
4 结论
4.1 观测期内,互花米草入侵斑块湿地 N2O 通
量,均值为 15.37μg/(m2·h),低于短叶茳芏湿地的
18.77μg/(m2·h).秋季,互花米草入侵斑块湿地平
均N2O通量极显著低于短叶茳芏湿地;春季,互花
米草入侵斑块湿地 N2O 平均通量极显著高于短
叶茳芏湿地,春季高潮淹水时,互花米草入侵斑块
湿地N2O通量低于短叶茳芏湿地,但不显著,高潮
无淹水时,互花米草入侵斑块湿地 N2O通量极显
著高于短叶茳芏湿地.
4.2 养分输入极显著增加了短叶茳芏湿地 N2O
通量.秋季,输入养分的短叶茳芏湿地N2O通量平
均值为 163.72μg/(m2·h),春季,高潮淹水时和高潮
无淹水时,分别为 227.62μg/(m2·h)和 1178.64μg/
(m2·h),高潮淹水时,N2O 排放峰值出现较高潮无
淹水时早,N2O排放通量远低于高潮无淹水时.
4.3 踩踏形成的裸露湿地 N2O 平均通量为
-0.76μg/(m2·h),踩踏降低了短叶茳芏湿地N2O通
量,秋季和春季高潮淹水时,降低幅度显著,春季
高潮无淹水时降低幅度不显著.
4.4 潮汐在不同种干扰方式对短叶茳芏湿地
N2O通量影响程度中起重要作用.
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致谢：本研究在野外观测阶段,得到何清华、林贤彪、章文龙、马
永跃和张子川等同学的热心帮助,室内样品测定阶段,得到杨平和高
君颖同学、杨柳明和彭园珍老师的指导和帮助,在此一并感谢！

作者简介：张永勋(1983-),男,河南光山人,硕士研究生,主要从事生
态与环境、旅游开发与生态承载力研究.发表论文 7篇.