全 文 ： * ?国家自然科学基金重点项目 (50239020)资助
收稿日期 : 2004-09-03 改回日期 : 2004-10-30
向海沼泽湿地土壤碱解氮含量的季节变化特征研究 *
白军红 崔保山 杨志峰 刘 杰 王庆改
(北京师范大学环境学院 北京 100875) (国家环境保护总局环境工程评估中心 北京 100012)
摘 要 对比分析向海沼泽封闭性湿地和开放性湿地土壤中碱解氮含量的季节变化特征结果表明 ,2个典型区湿
地表层土壤中碱解氮含量呈不规则“N”形变化曲线 , 其他土壤层次变化则相对和缓 ,但植物枯死期各层均表现出碱
解氮含量增加趋势 ;各层土壤碱解氮季节动态变化过程均可采用三次多项式拟合模拟 , 且模拟效果均较好。
关键词 湿地 土壤 碱解氮 季节动态
Seasonal variation of alkaline hydrolysis N in marsh soils in Xianghai wetlands . BAI Jun-Hong, CUI Bao-Shan, YANG
Zhi-Feng, LIU Jie ( School of Environment, Beijing Normal University, Beijing 100875, China) , WANG Qing-Gai
(Appraisal Center of Environment and Engineering, State Environmental Protection Administration, Beijing 100012,
China) , CJEA ,2006,14(1) : 115～117
Abstract The characteristics of seasonal dynamics of alkalinehydrolysisN in marsh soilsof‘closed’wetlands and‘open’
wetlands were studied . Theresultsshow that thechanging tendency of alkaline hydrolysis N concentrationsin surfacesoils
shows a shape of anomalous‘N’in the two typical sites, as for other soil layers, the contents of alkaline hydrolysis N
change gently, but increasefor each soil layer in autumn . Thechanging processes of alkaline hydrolysis N contents in soils
from each soil layer can be fitted by three order polynomial , and these models give a good fit .
Key words Wetlands, Soil , Alkaline hydrolysis N , Seasonal dynamic
(Received Sept . 3, 2004; revised Oct . 30, 2004)
已有研究表明湿地土壤中 N 素含量依植被的生长发育节律 , 随物候期的变化而不断变化[ 1] 。由于土壤
结构以及植物根系分布状况不一 ,不同层次土壤 N 素含量亦存在显著差异 ,其季节性变化过程也明显不同 ,
但以往研究主要侧重于淡水湿地、滨海湿地或盐沼湿地方面 , 而对内陆盐碱化湿地的研究尚少见报道[ 5] 。
本研究对比分析了向海沼泽封闭性湿地和开放性湿地土壤碱解氮含量的季节变化特征 ,并对其动态过程进
行模型模拟 ,为该区湿地优化管理提供科学依据。
1 试验材料与方法
向海沼泽湿地位于吉林省通榆县西部的向海自然保护区内 ,属内陆沼泽湿地 , 总面积 3. 61万 hm2 ( 含沼
泽面积 2. 36万 hm2[ 2] ) ,该区位于北温带半干旱草原地带 , 大陆性季风气候 , 年均气温 5. 1℃ , 年均降水量
408. 2mm且多集中于 7～8月份 , 年均蒸发量 1945mm( 约为降水量的 5倍 ) , 土壤类型为沼泽土 ,植被以芦苇
群落为主。区内主要河流有霍林河、额穆泰河及洮儿河引水工程等季节性河流 , 并有向海水库、兴隆水库、
尖底泡、付老文泡等水库及自然泡沼 20多处 ,付老文泡湿地和二百方子湿地分别处于霍林河的回水区和主
河道上 ,分别为封闭性湿地和开放性湿地。
于 2000年 12月份和 2001年 5～10月份分别在 2个典型区内采集土壤剖面样品共 120个 , 3次重复 ,土
壤剖面深度为 100cm(每 10cm为 1层 ) , 并分别对 2个典型区土壤样品进行等层次混合 , 自然风干后捡去石
块、残根等杂物 , 用球磨机磨碎过 100目筛装袋备用 ,用碱解扩散法 [ 3] 测定土壤碱解氮含量 , 运用 Origin 6. 0
软件包和 Excel2000软件进行数据统计分析及绘图。
2 结果与分析
2 . 1 付老文泡湿地土壤中碱解氮含量季节变化
图 1表明付老文泡湿地 0～30cm土层 (尤其是 0～10cm土层 )土壤中碱解氮含量变化最显著 ,其他土层
第 14 ?卷第 1期 中 国 生 态 农 业 学 报 Vol .14 No .1
2 0 0 6 ?年 1 月 Chinese Journal of Eco-Agriculture Jan ., 2006
图 1 付老文泡湿地土壤中碱解氮含量季节变化
Fig .1 Seasonal dynamic of alkaline hydro-
lysis N in marsh soils in FLWP wetland
变化则相对和缓 ,这是由于 0～20cm土层土壤中碱解氮含量变
化呈不规则“N”形 ;土壤 NH+4 -N、NO -3 -N 和易矿化有机氮相叠
加的结果所致。生长初期前土壤中碱解氮含量多呈下降趋势 ,
而 8月中旬各层土壤均出现谷值 , 8月中旬后由于植物吸收和
有机氮的矿化能力减弱 , 土壤中碱解氮含量 ( 即使变化微弱的
40～100cm土层内 )均呈增长趋势 , 至植物枯死期达最高值 , 且
0～ 30cm 土层 内碱 解氮 含量 波幅 最大 , 其 最高 值分 别为
762. 72mg/ kg、300.72mg/ kg和 201. 60mg/ kg。
2 . 2 二百方子湿地土壤中碱解氮含量季节变化
图 2表明二百方子湿地与付老文泡湿地土壤中碱解氮季
节变化存在一定相似性 ,但有显著差异。表层土壤中碱解氮含
图2 二百方子湿地土壤中碱解氮含量季节变化
Fig .2 Seasonal dynamic of alkaline hydro-
lysis N in marsh soils in EBFZ wetland
量变化呈不规则“N”形 , 其峰值和谷值分别出现于 5 月份与 8
月中旬 (分别为 245. 59mg/ kg和 71. 40mg/ kg) , 其谷值的出现
主要与植物吸收和 N 素淋失等因素密切相关 , 因该区位于主河
道洪泛区 ,此期内虽断流但仍保持较湿润状态 , NO -3 -N 易于发
生淋失。5月份前除 10～20cm、40～50cm和 50～60cm土层呈
下降趋势外 ,其他各层土壤中碱解氮含量均呈上升趋势 , 自 5
月份各层土壤 ( 表层除外 ) 中碱解氮含量均呈下降趋势且波幅
相近 ,至 9月中下旬多降至最低值而后回升 , 这是由于植物枯
死期内对 N 素的吸收作用降低 , 且气温下降致有机氮的矿化作
用减弱[ 4] , 使碱解氮累积。
2 . 3 向海沼泽湿地土壤中碱解氮含量季节变化模拟
根据碱解氮实测值季节变化特征 , 采用三次多项式拟合分
别对 2个典型区内各层土壤的碱解氮含量进行季节变化过程模拟 ,其模拟模型函数同式 1, 模拟结果见表 1。
表 1 向海沼泽湿地土壤中碱解氮含量季节变化过程模拟模型
Tab.1 Simulating models of seasonal dynamic of alkaline hydrolysis
N in different layers of marsh soils in Xianghai wetland
典型区
Sites
土层/ cm
Layer
拟合方程参数 Coefficients of simulating model
y0 ?B1 B2 B3
拟合优度( R2 ?)
Goodnessof fit
付老文泡 0 ?～10 - 234 . 6000 430 l.1733 - 158 X. 7186 19 ?. 1367 0 . 8698
10 ?～20 92 . 3867 21 l.6902 - 25 X. 8156 4 ?. 6657 0 . 9158
20 ?～30 - 16 . 0000 79 l.2170 - 35 X. 4560 4 ?. 7328 0 . 9850
30 ?～40 61 . 9333 - 7 l.3459 - 5 X. 5816 1 ?. 2044 0 . 9979
40 ?～50 173 . 9000 - 106 l.3259 21 X. 3187 - 1 ?. 2268 0 . 9623
50 ?～60 145 . 7200 - 93 l.6179 19 X. 0649 - 1 ?. 0086 0 . 9777
60 ?～70 81 . 3867 - 31 l.8725 2 X. 7275 0 ?. 2829 0 . 9577
70 ?～80 34 . 0680 8 l.5867 - 6 X. 0674 0 ?. 6831 0 . 7781
80 ?～90 35 . 4960 - 0 l.4221 - 4 X. 4361 0 ?. 6945 0 . 9947
90 ?～100 17 . 4333 35 l.0322 - 15 X. 5468 1 ?. 6067 0 . 9980
二百方子 0 ?～10 - 369 . 7587 658 l.9605 - 218 X. 7549 21 ?. 0361 0 . 9049
10 ?～20 113 . 0053 59 l.3374 - 36 X. 4353 4 ?. 2759 0 . 9456
20 ?～30 - 121 . 5286 223 l.9564 - 75 X. 2947 7 ?. 2518 0 . 8436
30 ?～40 - 75 . 0347 156 l.9197 - 52 X. 9989 5 ?. 1700 0 . 9029
40 ?～50 643 . 2693 - 455 l.4317 107 X. 1385 - 7 ?. 9984 0 . 9441
50 ?～60 237 . 7133 - 128 l.0405 23 X. 6351 - 1 ?. 2930 0 . 9802
60 ?～70 8 . 7373 90 l.0085 - 37 X. 5397 3 ?. 9461 0 . 8555
70 ?～80 32 . 8773 47 l.7916 - 22 X. 9885 2 ?. 6485 0 . 9878
80 ?～90 32 . 7267 50 l.7826 - 25 X. 5847 3 ?. 0900 0 . 9758
90 ?～100 - 0 . 5827 73 l.5450 - 27 X. 8077 2 ?. 7758 0 . 8437
y= y0 + B1 x + B2 x2 + B3 x3 (1)
表 1表明向海沼泽湿地土壤中
碱解氮含量季节动态模拟效果较
理想 ,付老文泡湿地除 0～10cm和
70～80cm土层土壤中碱解氮含量
季节变化拟合优度 ( R2 ) 为 0. 78～
0.87间外 , 其他各土层均 > 0. 90,
而二百方子除 20～30cm和 60～
70cm土层拟合优度 ( R2 )为 0.84～
0.86间外 , 其他各层均 > 0.90。可
用一元三次方程模拟向海沼泽湿地
土壤中碱解氮含量季节变化过程。
3 小 结
2个典型区湿地表层土壤中碱
解氮含量季节变化呈不规则“ N”
形 , 其他土壤层次变化则相对和
缓 ,但植物枯死期内各层土壤中碱
解氮含量均呈增加趋势 , 这表明封
闭性湿地和开放性湿地之间土壤
碱解氮季节变化特征具有一定相
似性 ,各层土壤碱解氮季节变化过程均可采用三次多项式拟合模拟 , 且模拟效果均较理想 , 基本反映了向海
116 中 国 生 态 农 业 学 报 第 14 ?卷
沼泽湿地碱解氮季节变化规律。湿地土壤碱解氮季节变化与植物吸收和 N 素淋失密切相关 , 这已被目前进
行的 N 素运移过程和生物循环过程研究所证实。
参 考 文 献 h
1 白军红 , 邓 伟 ,朱颜明等 .水陆交错带土壤氮素空间分异规律研究———以月亮泡水陆交错带为例 .环境科学学报 , 2002 , 22( 3) : 343
2 赵魁义 .中国沼泽志 .北京 : 科学出版社 , 1999 .255～260
3 鲁如坤 .土壤农业化学分析方法 .北京 : 中国农业科技出版社 , 1999 .107～147
4 袁可能 .植物营养元素的土壤化学 .北京 : 科学出版社 , 1983
5 Mitsch W . J ., Gosselin J . G . Wetlands . New York: Van Nostrand Reinhold Company Inc ., 2000 .89～125
山东省东营市大力推进生态市建设
近年来山东省东营市重视生态环境建设 , 以发展高效生态经济为出发点 , 不断加大环境保护和生态建设力度 , 全市生态
环境得到较大改善 ,先后被授予国家环保模范城市、国家卫生城市、全国平原绿化先进市和全国水土保持生态环境建设示范
城市。东营市在生态市建设规划编制过程中立足当地实际 ,委托山东大学编制了《东营生态市建设总体规划》, 并于 2004年 5
月经市人大讨论通过形成了《关于建设生态市的决议》,为生态市建设提供了法律保障。《东营生态市建设总体规划》确定的
总体定位是以循环经济理念为指导 , 以清洁生产和产业结构调整为切入点 , 以石油资源为依托 , 以高新技术为支撑 , 以循环经
济型生态产业体系构建为核心 ,以产业多元化转型为突破口 ,以黄河三角洲保护开发为重点 , 以生态保护与建设、资源保护与
高效循环利用、生态和海洋环境质量的持续改善为目标 ,以生态景观格局和城市建设为基本框架 , 完善经济发展、社会进步和
环境保护的模式和运行机制 ,构建社会文明与生态安全保障体系 ,培育生态社会 , 将东营市建设成为资源循环利用、经济多元
共生、碧水绿脉共融、环境洁净优美、社会文明和谐、人居舒适安康的生态市。该市生态市建设的总体目标是以环境和资源承
载能力为基础 ,立足于城市独特的资源优势和区位优势 ,以发展生态产业为主体 , 以科技创新和体制创新为依托 ,充分发挥黄
河三角洲的优势 , 高起点规划、高质量建设和高效能管理 , 积极推动跳跃式的发展 , 积极培育以生态工业、高效生态农业和现
代服务业为核心的新兴外向型产业体系 ,重点构建生态农业、生态工业、生态服务业、自然资源保护、污染防治、生态景观、城
市建设、生态社会和安全保障措施 9大生态体系 , 加快石油替代产业的发展 ,优化区域经济结构和产业布局 , 实现由二元经济
结构向城乡经济一体化转变。到 2015年 80%的城镇建成环境优美乡镇 , 把东营建成以生态产业为主体的资源循环利用型生
态市。近年来该市高度重视发展高效生态农业 ,不断推进农业产业结构升级 , 既改善了生态环境 , 又增加了农民收入。为积
极培育农业产业化龙头企业 ,东营市委、市人民政府制定了《关于加快推进农业产业化经营的意见》, 该市每年拿出财政资金
1500万元用于扶持重点龙头企业 , 凯银集团、华誉集团、金瀚林果和横店草业等一批骨干龙头企业迅速发展壮大起来 , 截至目
前全市已形成国家级龙头企业 3家 , 省级龙头企业 12家 , 带动粮食、棉花、蔬菜、牧草和冬枣等种养殖基地 8. 27万 hm2 , 辐射
带动农户 13万户 , 全市农户每年从产业化经营中新增收入 2.8 亿元 , 户均增收 900多元。该市着重培育农产品高效生产基
地 ,制定实施了农林牧渔产业结构调整规划 , 培育了畜禽、牧草、水产、瓜菜、花卉、冬枣、桑蚕和优质粮等生产基地 , 全市粮经
比达到 40∶60, 农业产业结构日趋合理 ,围绕发展黄河三角洲高效生态经济 , 立足资源优势 ,积极探索发展高效生态农业之路 ,
因地制宜探索出“上农下渔”涝洼地荒碱地开发模式、生态经济林模式、草地畜牧模式和生态渔业模式等一系列高效生态农业
模式。其中“上农下渔”涝洼地荒碱地开发模式下可发展水产养殖业 ,上可发展种植业和林果业 , 有效解决了旱、涝、碱三大难
题 ,实现了经济、社会效益的有机统一 , 该模式被誉为黄河三角洲上的“桑基鱼塘”, 截至目前东营市“上农下渔”开发面积已达
6667hm2 ,取得显著的经济效益和社会效益 ,形成了年产水产品 1万 t、粮食 2万 t、莲藕 3000t、水产苗种 33亿尾(粒 )的生产能
力 ,年创产值 2.5亿元 ,利税 1亿元。该市还加强标准化体系建设 , 积极开展“三品”认证工作 , 东营市人民政府出台了《关于大
力推进农业标准化工作的通知》,确定每年拿出 300万元专项资金 , 扶持农业标准化、有机食品、绿色食品和无公害农产品示
范基地 , 以建设国际绿色产业示范区为契机 ,大力开展“三品”生产 , 努力打响“生态牌”、“绿色牌”和“特色牌”, 先后培育了“黄
河大米”、“黄河口冬枣”和“黄河口毛蟹”等具有地方特色的名牌产品 , 全市绿色农产品生产基地达 2.67万 hm2。为大力发展
生态旅游 , 该市认真组织编制旅游发展总体规划 , 委托北京大学、青岛大学编制了《黄河口生态旅游区总体规划》和《东营市旅
游产业发展总体规划》, 大力实施旅游重点开发工程 ,努力打造特色旅游产品 , 实施了 4大旅游开发工程 , 即开发以河海交融、
湿地生态为特色的黄河口旅游工程 ; 建设大型海鲜城和海水浴场、海上游乐的滨海旅游工程 ; 完成孙武祠、南宋大殿、柏寝台、
吕剧博物院景点等文化旅游工程及石油城旅游工程。
(段武德 农业部 北京 100026)
第 1 ?期 白军红等 : 向海沼泽湿地土壤碱解氮含量的季节变化特征研究 117