环渤海湿地盐地碱蓬对碳、氮、磷吸收通量的研究

关春江，那杰，徐梦，袁秀堂，冯志权，梁斌，赵仕兰

（1.国家海洋环境监测中心，辽宁 大连 116023；2.辽宁师范大学 生命科学学院，辽宁 大连 116029）

环渤海湿地盐地碱蓬对碳、氮、磷吸收通量的研究

关春江1，那杰2，徐梦2，袁秀堂1，冯志权1，梁斌1，赵仕兰1

（1.国家海洋环境监测中心，辽宁 大连 116023；2.辽宁师范大学 生命科学学院，辽宁 大连 116029）

主要调查环渤海湿地的盐地碱蓬对碳、氮、磷的吸收通量。调查表明，环渤海湿地的盐地碱蓬面积为7 397 hm2。2009年7月、10月和11月盐地碱蓬总生物量（干重）分别为2.104×104t、2.615×104t和1.523×104t。7月、10月和11月，盐地碱蓬对碳的吸收通量分别为6 577 t、8 538 t和5 713 t；对氮的吸收通量分别为201.2 t、278.6 t、177.7 t；对磷的吸收通量分别为17.00 t、32.40 t、16.60 t；盐地碱蓬对碳、氮、磷的最大吸收通量均为10月。

盐地碱蓬；吸收通量；碳；氮；磷

Abstract：The uptake flux of carbon，nitrogen and phosphorus by Suaeda salsa in the wetland of the Bohai Sea District was studied in this paper.The result showed that the area of Suaeda salsa was 7397 hectares.And the total biomass of Suaeda salsa was 2.104×104t in July，2.615×104t in October and 1.523×104t in November in 2009.The carbon uptake flux by Suaeda salsa was 6577 t in July，8538 t in October and 5713 t in November.The nitrogen uptake flux by Suaeda salsa was 201.2 t in July，278.6 t in October and 177.7 t in November.The phosphorus uptake flux was 17.00 t in July，32.40 t in October and 16.60 t in November.And the maximum uptake flux of carbon，nitrogen and phosphorus all occurred in October.

Keywords：Suaeda salsa；absorption flux；carbon；nitrogen；phosphorus

湿地，在狭义上一般被认为是陆地与水域之间的过渡地带；广义上则被定为地球上除海洋（水深6 m以上）外的所有大面积水体。虽然湿地覆盖地球表面仅有6%，却为地球上20%的已知物种提供了生存环境，具有不可替代的生态功能，因此享有“地球之肾”的美誉。本文调查的环渤海区域具有广阔的三角洲湿地及滩涂湿地，湿地内具有丰富的植物群落，能够吸收大量的二氧化碳气体，并放出氧气，湿地中的一些植物还具有吸收空气中有害气体的功能，能有效调节大气组分。湿地作为一种生态系统，存在能量流动和物质流动。在能量流动中，当能量转换成热的形式，便不能被生物所直接利用，这是一种单向流动形式。而在物质流动中，当物质未被迁出生态系统前可以被无限反复利用，所以物质流是一种循环流动形式（Thorstenetal，2001）。许多研究报道，湿地植物通过吸收碳、氮、磷等物质，进行湿地营养元素的循环作用。何池全等在研究中指出三江平原的毛果苔每年对氮的富集量为2 575.78 kg·hm-2，对磷的富集量为290.09 kg·hm-2（何池全等，2001）。姜翠玲等报道，在农田沟渠挺水植物对N、P的吸收和二次污染防治中，茭草每年对氮的吸收量为200 kg·hm-2，对磷的吸收量为21.1 kg·hm-2（姜翠玲等，2004）。在这些湿地植物中，芦苇（Phragmites cimmunis）和盐地碱蓬（Suaeda salsa）是环渤海区域最具代表性的滩涂耐盐植物，它们不仅分布范围广且集中分布区域面积大。现在有关芦苇对碳、氮、磷的吸收通量的报告已经非常普遍。刘倩等指出，湿地中芦苇6至8月份生长迅速，生物量极大值出现在8月底，为573.6 g·m-2；在8月底，此时收割芦苇可从湿地去除TN19.82 g·m-2，约占整个湿地去除TN的9.28%（刘倩等，2010）。吴春笃等在长江中下游北固山的调查表明，芦苇对氮、磷的积累在8月份达到最大值，分别为38.97 g·m-2、18.22 g·m-2（吴春笃等，2007）。沈明霞指出芦苇的氮累积量远高于磷，就同一时期比较，芦苇对氮元素的吸收是磷的两倍之多（5、6月份）；对氮的累积在5月份最高，对磷的累积在6月份最高（沈明霞，2006）。林小涛等指出在北方，春季芦苇地上部分的氮磷含量达到最大值后开始下降，到了秋末达到最低值，这时地上部分开始枯萎，大量氮磷又会积累于根部，使根部氮磷含量达到一年的最大值，可见北方地区芦苇氮磷含量不仅存在着季节变化，而且伴随着芦苇的生衰，氮磷还在芦苇体不同器官或部位之间转移；而路氹湿地芦苇各器官或部位的氮磷含量变化趋势相同，均在秋冬含量最大，没有出现各器官之间的转移，这是因为在南方芦苇全年常青，而且在冬天要贮存较多营养物质的缘故（林小涛等，2007）。但是有关碱蓬对碳、氮、磷吸收通量的报告却鲜有耳闻。本文研究了环渤海湿地的盐地碱蓬对碳、氮、磷的吸收通量，不仅为研究渤海环境容量提供科学依据，而且在吸收温室气体和净化水环境方面，进一步认识环渤海湿地植被的生态功能。

1 材料与方法

1.1 调查站位与调查时间

1.1.1 双台子河口湿地

在双台子河口湿地的盐地碱蓬主要分布区（辽河口西岸至凌海市大有农场苇场）设定4个调查站位。在每个站位采集盐地碱蓬样本，测定生物量、密度、株高、株直径等参数，随机抽取部分样本进行碳、氮、磷含量的测定。调查时间为2009年7月27日、10月19日、11月16日共3次。调查站位分布如图1。

图1 双台子河口盐地碱蓬调查站位

1.1.2 黄河口湿地

在黄河口湿地（黄河入海口至埕口镇）盐地碱蓬分布区，设置调查站位3个。在每个站位采集盐地碱蓬样本，测定生物量、密度、株高、株直径等参数，随机抽取部分样本测定碳、氮、磷的含量。调查时间为2009年11月份共1次。调查站位分布如图2。

图2 黄河口盐地碱蓬调查站位

1.2 生物量调查

应用“收割法”。随机抽取每个调查站位1 m2的盐地碱蓬，使用样框，收割样框内的全部植物（地上部分也包括枯死部分），称量全部盐地碱蓬的湿重，烘干后，测定干湿比，计算其单位面积的生物量（干重）；随机选取10棵植株，带回实验室，作为分析碳、氮、磷的样品。

1.3 实验室分析与测定

1.3.1 总碳、总氮含量测定

恒重后的样品用小型粉碎机（HK-04B型）粉碎成粉末，装入塑料封口袋中保存。利用Elementar Vario Macro CHN型元素分析仪测定样品中的总碳（TC）和总氮（TN）含量。

1.3.2 总磷含量测定

1.4 碳、氮、磷吸收通量

碳、氮、磷元素的吸收通量，采用以下公式计算：

式中：Sxm为吸收通量；x为生物种类；Pxm为某种生物碳、氮、磷等不同元素含量；Bm为总生物量。

2 结果

2.1 盐地碱蓬分布面积

环渤海湿地的盐地碱蓬面积为7 397 hm2，各地区面积分布如表1。

表1 环渤海盐地碱蓬面积

2.2 盐地碱蓬的生物量调查

2.2.1 盐地碱蓬不同调查时期的生物量

双台子河口盐地碱蓬7月、10月和11月3个月份的生物量（干重） 平均值分别为257 g·m-2、319 g·m-2、186 g·m-2，如表2。10月份生物量最高，其次是7月份，11月份最低。双台子河口7月、10月和11月的干湿比分别18.86%、24.69%和53.26%。从夏季到冬季，干湿比逐渐升高。

表2 双台子河口盐地碱蓬不同调查时期的生物量（干重g·m-2）和干湿比（%）

2009年11月19日对黄河口湿地3个站位的盐地碱蓬生物量进行调查结果，如表3。盐地碱蓬11月份的平均生物量为221 g·m-2，高于同期双台子河口的数据。黄河口11月的干湿比为55.53%。

这时老道摘下墨镜，一对小眼睛炯炯有神，更是让老道身份成疑。老道嘿嘿一笑，脸上皱纹挤作一团，眼睛更是眯成了一条线，几缕胡须像成了精的老猫一样蜷曲起来。他笑得虽然猥琐，但一张橘子皮一样的脸略具喜感，也不让人生厌。

表3 11月黄河口盐地碱蓬生物量和干湿比

2.2.2 盐地碱蓬株高和密度的调查

盐地碱蓬株高和密度调查结果如表4和表5。7月、10月、11月双台子河口株高平均为33.6 cm、44.3cm、44.9cm；密度平均为516株/m2、189株/m2、121株/m2；黄河口11月株高为34.2 cm；密度平均为341株/m2。同时期两个区域盐地碱蓬相比，双台子河口盐地碱蓬密度低于黄河口，株高高于黄河口。

2.2.3 环渤海盐地碱蓬的总生物量

某植物的单位面积生物量与其总面积之积，即为该植物的总生物量。本调查中，双台子河口和黄河口盐地碱蓬的总生物量为实际调查数据，其他地区使用双台子河口的单位面积生物量进行估算，结果如表6。7月、10月和11月环渤海区域盐地碱蓬总生物量分别为 2.104×104t、2.615×104t和1.523×104t。

表4 双台子河口盐地碱蓬的株高和密度

表5 黄河口盐地碱蓬的株高和密度

2.3 盐地碱蓬碳、氮、磷元素的含量

双台子河口和黄河口湿地盐地碱蓬碳、氮、磷含量如表7和表8。

表6 环渤海盐地碱蓬不同季节的总生物量估算（干重，104t）

7月、10月和11月双台子河口盐地碱蓬的平均含碳量分别为31.35%、32.75%和37.60%。在季节变化中，11月份最高，10月是11月份的0.871倍。

双台子河口盐地碱蓬平均含氮量（干重）在7月末、10月中旬和 11月中旬平均值分别为1.12%、1.25%、1.36%。含氮量最高为11月份，10月份是11月份的0.919倍。

双台子河口湿地7月、10月、11月份盐地碱蓬磷的平均含量（干重）分别为1.520‰、1.884‰和1.645‰。10月份的磷含量最高，是11月份的1.145倍。

黄河口11月份盐地碱蓬碳、氮、磷的平均含量（干重）分别为37.43%、1.038%、0.7250‰。

表8 黄河口11月盐地碱蓬碳、氮、磷含量

2.4 盐地碱蓬碳、氮、磷的吸收通量

根据1.4中的公式，使用表6环渤海盐地碱蓬不同季节总生物量的数据与盐地碱蓬中碳、氮、磷等元素含量的乘积，得出盐地碱蓬碳、氮、磷的吸收通量，结果如表9。其中黄河口7月、10月的生物量和元素含量是应用双台子河口的盐地碱蓬季节变化系数与黄河口11月的调查数据计算得出。

环渤海湿地盐地碱蓬对碳的吸收通量，7月份、10月份和11月份分别为6 577 t、8 538 t、5 713 t。

盐地碱蓬对氮的吸收通量，7月份为201.2 t，10月份为278.6 t，11月份为177.7 t。

盐地碱蓬对磷的吸收通量，7月份为17.00 t，10月份为32.40 t，11月份为16.60 t。

盐地碱蓬对碳、氮、磷的最大吸收通量均在10月份。

表9 环渤海湿地盐地碱蓬对碳、氮、磷的吸收通量（t）

3 讨论

3.1 生物量的比较

在本调查中，双台子河口7月份、10月份、11月份的生物量平均值分别为257g·m-2、319g·m-2、186 g·m-2，换算成公顷表示分别为2 570 kg·hm-2、3 190 kg·hm-2、1 860 kg·hm-2。而双台子河口盐地碱蓬生物量的社会统计数据为干重 1 125～2 400 kg·hm-2，调查结果与社会统计结果基本一致。

3.2 生物量和碳氮磷含量变化

调查中，对数据进行处理时引入了“季节变化系数”。季节变化系数是将11月份的生物量和碳、氮、磷含量分别与7月、10月的同类数据比值。设定双台子河口11月份盐地碱蓬的生物量和碳、氮、磷含量的季节变化系数均为1.000，则7月份生物量的季节变化系数为1.381、碳含量的季节变化系数为0.834、氮含量的季节变化系数为0.822、磷含量的季节变化系数为0.924；10月份的生物量的季节变化系数为1.717、碳含量的季节变化系数为0.871、氮含量的季节变化系数为0.915、磷含量的季节变化系数为1.146。在双台子河口7月、10月和11月的3次调查中，10月份盐地碱蓬的干重生物量最大，主要是由于盐地碱蓬7月上旬开花，花期为7-9月，花后8-10天结实，9月上旬进入结实盛期，9月底成熟，当生物量（干重）积累到10月就显现出较高的数值，而秋末种子成熟后脱落，导致生物量逐渐减少。

致谢：衷心感谢辽宁盘锦光和水产有限公司的李晓东、孟凡强、王景峰，以及辽滨苇场郭振刚的大力协作！

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（本文编辑：董艺）

Study on the carbon，nitrogen and phosphorus uptake flux of Suaeda salsa in the Bohai Sea District

GUAN Chun-jiang1，NA Jie2，XU Meng2，YUAN Xiu-tang1，FENG Zhi-quan1，LIANG Bin1，ZHAO Shi-lan1

（1.National Marine Environmental Monitoring Center，Dalian 116023，China；2.College of Life Science，Liaoning Normal University，Dalian 116029，China）

X173

A

1001-6932（2012）03-0336-05

2011-05-21；

2011-11-22

渤海立体监测与动态评价专项（2009-2010）。

关春江（1965-），男，辽宁大连人，锡伯族，教授级高工，主要从事海洋生态修复与建设研究。电子邮箱：cjguan@nmemc.gov.cn。