钱海燕;周杨明;谢冬明;任盛明;刘木生

江西科技师范大学旅游学院;江西省自然资源政策调查评估中心;江西师范大学地理与环境学院;东华理工大学地球科学学院  

土壤碳与氮;梯度分布;环境因子;集成推进树算法;鄱阳湖湿地;

【目的】深刻认识环境因子对湿地土壤碳、氮积累的影响,是理解湿地生物地球化学转化过程的基础。基于鄱阳湖环境复杂、生物多样性丰富以及具有丰水期和枯水期交替出现的独特水文特征,是研究水文急剧变化的湿地生态系统土壤碳、氮动态变化的天然实验室,探讨季节性积水湿地表层土壤有机碳（SOC）和全氮（TN）沿高程梯度的分布特征及其影响因素。【方法】以鄱阳湖国家自然保护区的蚌湖、常湖池和泗洲头季节性积水湿地表层土壤（0～20 cm）为研究对象,于鄱阳湖枯水期（2018年11月—2019年3月）开展野外调查并采集土壤样本,测定土壤理化性状,利用主成分分析方法判别不同湿地类型环境特征,利用Pearson相关性分析土壤碳、氮与环境因子的关系,利用集成推进树算法量化环境因子对湿地表层土壤碳、氮的相对贡献。【结果】蚌湖、常湖池和泗洲头湿地表层（0～20 cm）SOC和TN含量随着高程梯度的增加呈现先增加后减小的变化趋势,最高值出现在高程梯度13～14 m或14～15 m的洲滩区域。蚌湖（SOC:（9.47±2.97）g/kg,TN:（1.14±0.32）g/kg）和常湖池（SOC:（7.92±3.20）g/kg,TN:（1.05±0.28）g/kg）比泗洲头（SOC:（2.36±0.49）g/kg,TN:（0.27±0.06）g/kg）具有更高的SOC和TN含量（P<0.05）。SOC和TN存在极显著正相关,并且分别与坡度、湖底高程、土壤含水量、铵态氮、硝态氮、全磷存在显著正相关,与土壤pH和碳氮比存在显著负相关。基于主成分分析的因子得分显示,蚌湖、常湖池和泗洲头的环境性状具有明显分异,表明湿地类型与表层土壤碳、氮的分布具有密切联系。优化的集成推进树算法显示,所选环境因子中,湿地类型、高程梯度、土壤含水量、土壤碳氮比、铵态氮、硝态氮和全磷对SOC和TN具有不同程度的影响,土壤pH、湖底高程和坡度的相对影响微乎其微。其中,铵态氮、高程梯度是影响SOC积累的主要因素,湿地类型、土壤全磷是影响TN积累的主要因素。【结论】鄱阳湖碳、氮与磷的变化关系密切,湿地类型、高程梯度对鄱阳湖湿地土壤碳、氮的积累产生了深刻影响。