不同年龄红树林与互花米草土壤有机碳官能团特征文献综述
摘要
土壤是陆地生态系统中最大的有机碳库，土壤有机碳是全球碳循环中的重要组成部分。最近几年，海岸带盐沼湿地、红树林和海草床等海岸带植物在应对全球气候变化中具有极其重要的地位。当前对于红树林和互花米草的大量研究集中在互花米草入侵后红树林土壤理化性质及固碳能力的改变上，关于同一地区不同年龄红树林与互花米草土壤有机碳含量与稳定性，以及影响有机碳稳定性的因素的研究较少。正确认识不同年龄互花米草与红树林土壤有机碳官能团特征，有利于正确评估红树林与互花米草生态系统的固碳能力，采取合理措施保护红树林，以期望达到两种植被共同生长，形成稳定的生态群落。本研究以不同年龄的红树林和互花米草为研究对象，借助核磁共振等技术手段，分析不同年龄及不同植被土壤理化性质和有机碳官能团的特征及其之间的相关性，不同官能团含量的变化可以反映土壤有机碳化学稳定机制，对红树林和互花米草土壤固碳的评定提供依据，进而为红树林和互花米草生态建设效应评价提供依据。
1研究目的和意义
土壤是陆地生态系统中最大的有机碳库。土壤有机碳是全球碳循环中的重要组成部分，相当于大气中碳含量的两倍含量和陆地土壤有机碳的75%[[1]]。据估算，全球1m深度的土壤中贮存的有机碳量约为1500Gt，超过了植被与大气有机碳储量之和[[2]]，因此，其积累和分解的变化会影响全球碳平衡，土壤有机碳的变化与气候、大气成分、植被、土壤理化特性等因素相关[[3]]。
最近几年，海岸带盐沼湿地、红树林和海草床等海岸带植物由于捕获和储存碳量要远大于海洋沉积物的碳存储量，它们固定的碳被称为海岸带蓝碳，在应对全球气候变化中具有极其重要的地位[[4]]-[[5]]。这些生态系统仅占全球海洋面积0.2%，但其沉积物中埋藏的碳可能占全部海洋沉积物碳储量的50%[[6]]。
红树林是一种生长在海陆潮间带的木本植物，分布在热带、亚热带地区。红树林由于生境特殊，土壤循环周期长，有机碳分解速率低，储存时间长，使得它成为重要碳汇。据统计，全球范围内红树林面积约为152000km2，占陆地森林生态系统总面积的0.4%，占全球海岸线的0.5%，但它却储存了沿海地区10%-15%的碳[[7]]。目前,红树林湿地碳储量、碳汇能力在全球碳平衡中的作用和地位越来越受到重视。然而,由于多种原因的影响,全球范围内红树林面积正在不断缩小，已经成为热带地区退化最严重的森林之一[[8]]，1980—2000年,全球红树林湿地面积减少了35%,并且平均以每年2.1%的速率消失[[9]],虽然,近些年采取相关措施进行红树林保护，面积缩减速率呈降低趋势,但据统计2000—2005年间仍以0.66%的速率消失[[10]]。目前,全球的红树林面积15.2times;105hm2,占陆地森林的0.4%,而我国仅有2.3times;104hm2[[11]]。随着红树林面积的减少,红树林湿地抵御海啸、台风等自然灾害的生态功能受到严重影响,随着其碳储量减少、碳汇能力下降,甚至可能由碳汇转为碳源,从而进一步加剧气候变暖。
互花米草，原产于大西洋沿岸的多年生草本植物，主要生长于平均海平面至平均高潮位之间的广阔滩面以及河口湾，是盐碱地上的常见草本植物[[12]]。它具有重要的生态作用，不仅可以保滩护堤、拦淤造陆，而且可以产生大量的有机物质，是海岸带重要的第一生产力的提供者，也是滨海生物的栖息地、繁育场和饵料基地[[13]]。我国于1979年从美国引入互花米草，用于促淤造陆，经过近40年的扩散和入侵，互花米草已分布到沿海各省，成为沿海地区的优势物种之一，其爆发规模和扩张速率远大于世界范围内的其他地区[[14]]-[[15]]。有研究证明[[16]]，在红树林、盐沼和海草构成的“蓝碳”生态系统中，每单位面积内盐沼的碳埋藏率最高，约为17.2TC·hm-2·a-1，而互花米草作为一种重要的盐沼类型，其碳埋藏率不容小觑。
近年来，我国大量关于互花米草与红树林生态系统的研究主要集中在互花米草入侵对红树林湿地食物网的改变[[17]]、微生物群落变化特征以及不同植被类型土壤理化性质[[18]]-[[19]]的简单对比，关于互花米草和红树林土壤有机碳稳定性的研究仍需补充。正确认识不同年龄互花米草与红树林土壤有机碳官能团特征，有利于正确评估红树林与互花米草生态系统的固碳能力，采取合理措施保护红树林，以期望达到两种植被共同生长，形成稳定的生态群落。本研究以不同年龄的红树林和互花米草为研究对象，借助核磁共振等技术手段，分析不同年龄及不同植被土壤理化性质和有机碳官能团的特征及其之间的相关性，不同官能团含量的变化可以反映土壤有机碳化学稳定机制，对红树林和互花米草土壤固碳的评定提供依据，进而为红树林和互花米草生态建设效应评价提供依据。
