紅樹(shù)林凋落葉的降解對(duì)碳保存的影響

III紅樹(shù)林凋落葉的降解對(duì)碳保存的影響目錄15141引言 1145911.1國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展 1296661.1.1紅樹(shù)林的重要性和碳匯 1288671.1.2紅樹(shù)林凋落物降解研究 1132331.1.3全球碳氮硫循環(huán) 2142481.2研究背景及意義 364471.3研究?jī)?nèi)容 4289961.3.1研究過(guò)程 4256541.3.2技術(shù)路線 416002實(shí)驗(yàn)材料與方法 5108042.1實(shí)驗(yàn)材料與儀器 5286872.2實(shí)驗(yàn)方法 5229213結(jié)果和討論 6152053.1凋落葉對(duì)黃壤土碳保存的影響 632403.1.1凋落葉片表面外貌分析 6325873.1.2凋落葉降解對(duì)土壤中氮硫元素的影響 7213213.1.3凋落葉的降解對(duì)碳保存的影響 8302223.1.4討論 1026123.2凋落葉對(duì)紅樹(shù)林土壤碳保存的影響 1136663.2.1凋落葉片表面外貌分析 11241783.2.2凋落葉降解對(duì)土壤中氮硫元素的影響 12158913.2.3凋落葉的降解對(duì)碳保存的促進(jìn)影響 14160963.2.4討論 17282504結(jié)論 18223915展望 1819952參考文獻(xiàn) 1819404致謝 20

摘要：紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)具有極高的初級(jí)生產(chǎn)力和土壤固碳能力，能夠儲(chǔ)存大量的有機(jī)碳于土壤當(dāng)中。凋落葉片是紅樹(shù)林生物量的重要組成部分，其降解過(guò)程不僅影響碳的保存，還對(duì)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分循環(huán)和土壤健康有深遠(yuǎn)的影響。本研究以東寨港紅樹(shù)林凋落葉為研究對(duì)象，通過(guò)室內(nèi)降解實(shí)驗(yàn)，研究海蓮葉片對(duì)紅樹(shù)林土壤碳的貢獻(xiàn)，同時(shí)對(duì)比鵝掌柴葉片對(duì)海南黃壤土碳保存的影響，深入揭示紅樹(shù)林的固碳方式和機(jī)制。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：紅樹(shù)林土壤中的碳含量為7.74%，遠(yuǎn)高于黃壤土中的碳含量；在相同的降解時(shí)間內(nèi)，海蓮葉片在紅樹(shù)林土壤中的降解較慢；紅樹(shù)林土壤輸入碳的變化速率是黃壤土的輸入碳變化速率的7.29倍。因此，由于紅樹(shù)林生產(chǎn)力高，生物量輸入大，土壤中碳元素的輸入量大于降解量，雖然土壤中微生物活躍，碳的降解速率很快，紅樹(shù)林的高周轉(zhuǎn)率也能保存大量的碳到土壤中。本研究揭示了紅樹(shù)林土壤的碳保存機(jī)制，有助于人們科學(xué)地理解紅樹(shù)林地固碳能力和生態(tài)價(jià)值。關(guān)鍵詞：紅樹(shù)林；凋落葉；降解；碳保存；氮循環(huán)1引言1.1國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展1.1.1紅樹(shù)林的重要性和碳匯紅樹(shù)林作為濱海濕地典型生態(tài)交錯(cuò)帶，長(zhǎng)期浸于滯水環(huán)境之中，使得其物質(zhì)分解過(guò)程相對(duì)緩慢，為有機(jī)質(zhì)的積累提供了得天獨(dú)厚的條件。正因如此，紅樹(shù)林擁有卓越的碳匯功能，是重要的濱?！八{(lán)碳”生態(tài)系統(tǒng)[1]。據(jù)研究顯示，其固碳速率達(dá)到194gC/m2/a，高于鹽沼（168gC/m2/a）和海草床（140gC/m2/a），是“藍(lán)碳”碳匯的主要貢獻(xiàn)者。除了具備高效的碳埋藏速率，紅樹(shù)林還發(fā)揮著舉足輕重的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能[2]。紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)中的沿海土壤具有很高的固碳能力，廖金鳳（2004）對(duì)海南紅樹(shù)林鹽堿土的研究充分證明了這一特性。通過(guò)與光灘土壤的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)了紅樹(shù)林群落內(nèi)的土壤普遍富含有機(jī)質(zhì)。大量研究表明，紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)土壤中的有機(jī)碳含量遠(yuǎn)超過(guò)其他濕地系統(tǒng)。楊娟等（2012）的研究則進(jìn)一步深入，他們比較了紅樹(shù)林群落在不同位置的有機(jī)碳密度差異，結(jié)果表明，林中的有機(jī)碳密度最高，其次是林緣地區(qū)，而光灘地區(qū)的有機(jī)碳密度相對(duì)較低。綜上所述，紅樹(shù)林濕地生態(tài)系統(tǒng)展現(xiàn)出了極其強(qiáng)大的碳匯功能，這一特性不僅對(duì)于維護(hù)生態(tài)平衡至關(guān)重要，也為應(yīng)對(duì)全球氣候變化提供了寶貴的自然資源[3]。土壤理化性質(zhì)是影響紅樹(shù)林濕地碳儲(chǔ)量和碳匯的重要因素，pH作為土壤的基本屬性，可通過(guò)影響微生物，從而對(duì)碳的固定和降解產(chǎn)生影響，pH為弱酸性時(shí)有利于微生物的生長(zhǎng)，能加速有機(jī)物的分解，有利于有機(jī)碳積累[4]。1.1.2紅樹(shù)林凋落物降解研究凋落物是植物在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中產(chǎn)生的代謝物，在補(bǔ)充土壤中的養(yǎng)分儲(chǔ)備方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。在陸地生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜循環(huán)中，凋落物的分解過(guò)程尤為關(guān)鍵，它促進(jìn)了碳（C）和氮（N）等元素的循環(huán)與周轉(zhuǎn)。這一過(guò)程不僅將植物中的各類(lèi)元素釋放回土壤，還為后續(xù)植物的生長(zhǎng)提供了源源不斷的養(yǎng)分[5]。盡管全球紅樹(shù)林的面積僅占陸地面積的微小部分，不足1%，但它們卻蘊(yùn)藏著極為豐富的有機(jī)碳資源，至少占據(jù)了陸地有機(jī)碳總量的10%。這些寶貴的有機(jī)碳主要來(lái)源于紅樹(shù)植物的凋落物及其根系的不斷更新。朱耀軍等學(xué)者針對(duì)湛江高橋紅樹(shù)林地區(qū)進(jìn)行了深入研究，結(jié)果顯示凋落物是沉積物中有機(jī)碳的重要來(lái)源[13]。進(jìn)一步的研究還表明，紅樹(shù)林凋落物為土壤表層沉積物提供了大量有機(jī)物。在20~150cm深的沉積物中，紅樹(shù)林植被對(duì)沉積物有機(jī)碳的輸入比例介于11.4%至22.9%之間，平均輸入比例為16.3%，隨著沉積物深度的增加，紅樹(shù)林植物在沉積物中對(duì)有機(jī)碳貢獻(xiàn)所占的比例逐漸下降。這些數(shù)據(jù)清楚地表明了紅樹(shù)林在維持生態(tài)系統(tǒng)平衡和碳循環(huán)方面的重要性[15]。紅樹(shù)林凋落物的降解速度很快，主要取決于微生物和酶的作用。同時(shí)，環(huán)境因素也會(huì)影響凋落物的降解過(guò)程：如溫度、濕度、鹽度等。紅樹(shù)林通過(guò)凋落物的分解可以儲(chǔ)存大量的碳，有助于減緩全球氣候變化。然而，這一過(guò)程受到許多因素的影響，如氣候變化、人類(lèi)活動(dòng)和生物多樣性等。凋落物分解作為一種基本的生態(tài)過(guò)程，參與了生態(tài)系統(tǒng)中碳的周轉(zhuǎn)和循環(huán)，影響著生態(tài)系統(tǒng)的碳平衡，控制著全球變暖的生態(tài)反饋[6]。1.1.3全球碳氮硫循環(huán)紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)土壤和有機(jī)物沉積率高，是全球碳循環(huán)中最重要的碳匯之一，并且作為生產(chǎn)力最高的全球生態(tài)系統(tǒng)之一，它在全球碳循環(huán)中發(fā)揮著特別的作用[7]。氮循環(huán)作為陸地生態(tài)系統(tǒng)中的核心養(yǎng)分循環(huán)，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)和功能穩(wěn)定性有著直接而深遠(yuǎn)的影響。在紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)中，氮循環(huán)過(guò)程（包括生物固氮、等）由微生物調(diào)節(jié)，這些過(guò)程相互關(guān)聯(lián)，以維持氮平衡[8]。對(duì)于氮元素的存在形式，其在紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)中具有顯著的復(fù)雜性，重要成分包括全氮（TN）、可溶性有機(jī)氮（DON）等形式。此外，微生物量氮也是氮元素的重要存在形式之一，它在氮循環(huán)中扮演著關(guān)鍵的角色。值得注意的是，植物在生長(zhǎng)過(guò)程中需要大量元素，但由于這些元素的淋溶性較強(qiáng)，很容易從土壤中揮發(fā)和散失。因此，紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)中的微生物在維持氮元素平衡方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用[9]。除氮循環(huán)外，硫循環(huán)也是紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)的另一個(gè)重要過(guò)程。硫循環(huán)過(guò)程（包括涉及氧化和還原反應(yīng)等）這些過(guò)程同樣受到微生物的調(diào)節(jié)，它們?cè)诹蜓h(huán)中起著關(guān)鍵作用[10]。微生物的種群結(jié)構(gòu)對(duì)硫循環(huán)的平衡起著重要的作用，其受到環(huán)境條件和土壤物質(zhì)成分的影響。對(duì)硫循環(huán)的平衡起著重要的作用[11]。紅樹(shù)林微生物的碳、氮、硫循環(huán)結(jié)合過(guò)程為這些元素的代謝反應(yīng)提供了靈活性，有助于紅樹(shù)林沉積物中高效的生物地球化學(xué)循環(huán),對(duì)于維護(hù)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的健康和穩(wěn)定具有重要意義[12]。1.2研究背景及意義紅樹(shù)林濕地生態(tài)系統(tǒng)是熱帶亞熱帶地區(qū)碳儲(chǔ)量和固碳潛力較高的生態(tài)系統(tǒng)之一[16]，其固碳效率高、儲(chǔ)碳周期長(zhǎng)，具有減緩全球氣候變化的潛力[17]。紅樹(shù)林濕地受到潮間帶特殊生境的影響，其碳循環(huán)過(guò)程相較于陸地森林更為復(fù)雜。這些循環(huán)過(guò)程包括沉積物與大氣以及沉積物與海水之間等相互作用，在這些循環(huán)中，沉積物作為有機(jī)碳的重要埋藏庫(kù)，扮演著至關(guān)重要的角色[18]。紅樹(shù)林濕地內(nèi)的沉積有機(jī)碳主要有兩個(gè)來(lái)源：外源和內(nèi)源。外源是來(lái)自陸地和海洋的沉積物，包括地表徑流和潮汐所帶來(lái)的溶解有機(jī)物和固體有機(jī)物[19]；而內(nèi)源則主要是來(lái)自于紅樹(shù)林植被的凋落物，如莖、葉等，以及根系分泌物和死亡的根系[20]。研究表明,來(lái)自于紅樹(shù)植物的有機(jī)質(zhì)是沉積物中有機(jī)碳的重要組分[21]。例如，在海南儋州灣紅樹(shù)植物來(lái)源的有機(jī)質(zhì)占沉積物有機(jī)碳的比例達(dá)到了27%；而在東寨港紅樹(shù)林這一比例更是高達(dá)40%。這些數(shù)據(jù)充分說(shuō)明了紅樹(shù)植物在紅樹(shù)林濕地碳循環(huán)中的重要作用[22]。紅樹(shù)林大多生長(zhǎng)在沉積型海岸河口，除了植物掉落物和死亡根系的內(nèi)源碳，還有海水中顆粒有機(jī)碳（如海洋生物的殘骸、排泄物、浮游動(dòng)植物等）的沉降，另外，上游河流和海洋潮汐的共同作用還帶來(lái)了大量的外源碳，均被固定并沉積在土壤中。根據(jù)目前研究紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)的固碳機(jī)制，有著兩種不同的觀點(diǎn)：第一是紅樹(shù)林生產(chǎn)力高，從大氣吸收CO?并存儲(chǔ)在植被和土壤的能力強(qiáng)，碳元素在紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)中輸入量大于降解量，并且其中有很多微生物在其中活躍，使得碳的降解速率也很快，所以會(huì)有助于累積碳元素。第二是紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)地下部分長(zhǎng)期處于厭氧環(huán)境中，厭氧微生物很多難以降解有機(jī)質(zhì)，不僅減緩了根系和凋落物的降解速率，還加速了碳的埋藏速率。本研究試圖驗(yàn)證這兩種觀點(diǎn)之一，所以選擇了黃壤土和紅樹(shù)林土壤進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。有助于深入理解碳循環(huán):紅樹(shù)林作為全球重要的碳儲(chǔ)存庫(kù)，對(duì)地球碳循環(huán)有著重大影響。通過(guò)研究紅樹(shù)林凋落葉的降解及其對(duì)碳保存的影響，有助于更深入地理解碳循環(huán)的過(guò)程和機(jī)制，進(jìn)一步揭示全球氣候變化的生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)有助于保護(hù)和恢復(fù)紅樹(shù)林:紅樹(shù)林的喪失和退化對(duì)全球氣候變化產(chǎn)生了重大影響。通過(guò)研究凋落物的降解，可以更有效地保護(hù)和恢復(fù)紅樹(shù)林，提高其碳儲(chǔ)存能力，對(duì)抗全球氣候變化。為應(yīng)對(duì)氣候變化提供策略:了解紅樹(shù)林凋落葉降解對(duì)碳保存的影響，可以為制定應(yīng)對(duì)氣候變化的策略提供科學(xué)依據(jù)，例如通過(guò)管理和保護(hù)紅樹(shù)林來(lái)穩(wěn)定碳儲(chǔ)存。通過(guò)研究，判斷與海南本土的黃色土壤降解相比，紅樹(shù)林凋落葉的降解對(duì)碳保存的影響1.3研究?jī)?nèi)容1.3.1研究過(guò)程收集來(lái)自海南東寨港紅樹(shù)林保護(hù)區(qū)（DZ）的海蓮（Bruguierasexangula(Lour.)Poir.）凋落葉片和?？谑械貐^(qū)的鵝掌柴（Scheffleraheptaphylla）植物凋落葉片作為研究對(duì)象，選取海南東寨港紅樹(shù)林保護(hù)區(qū)（DZ）的紅樹(shù)林土壤和海南黃壤土為土壤研究對(duì)象，除去肉眼可見(jiàn)的較大的根系，然后將所有樣品放置零下20℃的冷藏箱中保存。采樣時(shí)，在現(xiàn)場(chǎng)用密封袋包裹后立刻放到冰柜或者用干冰，迅速送回實(shí)驗(yàn)室放在-20度冰箱冷凍起來(lái)。采用室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，觀察三批次的凋落葉片降解情況及土壤各種元素的保存情況。第一批次采用海南黃壤土，第二、三批次采用紅樹(shù)林土壤，每一批次降解時(shí)間間隔不同，用顯微鏡觀察凋落葉片的降解的情況，并通過(guò)對(duì)土壤使用元素分析儀測(cè)出碳、氮、硫元素等數(shù)據(jù)，三批實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，進(jìn)而分析紅樹(shù)林凋落葉片對(duì)碳保存的影響。1.3.2技術(shù)路線圖1技術(shù)路線圖2實(shí)驗(yàn)材料與方法2.1實(shí)驗(yàn)材料與儀器鵝掌柴、海蓮、鹽酸（分析純，阿拉丁生化科技公司，China）、離心管（Labserv，China）、離心機(jī)（湘儀，China）、烘箱、元素分析儀（德國(guó)Elementar公司,varioELcube）、體視顯微鏡2.2實(shí)驗(yàn)方法元素分析法是一種分析化學(xué)方法，用于確定樣品元素的存在和含量在這種分析方法中，通常將樣品加熱到高溫，使其分解成氣體或液體，然后通過(guò)各種方法測(cè)量樣品中各種元素的含量[14]。圖2元素分析法具體步驟體視顯微鏡法體視顯微鏡法是一種利用體視顯微鏡進(jìn)行觀察和研究的科學(xué)方法。體視顯微鏡法的優(yōu)勢(shì)在于其直觀性，它是樣品可以直接放在體視顯微鏡鏡頭下進(jìn)行觀察，而且成像是立體的，使人們可以直接觀看物體的結(jié)構(gòu)和特征，從而極大地提高了工作效率。然而，使用體視顯微鏡法進(jìn)行觀察和研究時(shí)，也需要注意一些問(wèn)題。例如，需要選擇適當(dāng)?shù)墓庠春驼{(diào)節(jié)顯微鏡的焦距和放大倍數(shù)，以獲得清晰、準(zhǔn)確的圖像。同時(shí)，對(duì)于不同領(lǐng)域的觀察和研究，可能需要結(jié)合其他實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)手段，以獲得更全面、深入的結(jié)果。3結(jié)果和討論3.1凋落葉對(duì)黃壤土碳保存的影響3.1.1凋落葉片表面外貌分析4天6天8天16天圖3鵝掌柴凋落葉片外貌從圖2中可以看出，鵝掌柴植物凋落葉片在海南黃壤土中降解情況十分明顯，隨著時(shí)間降解的越來(lái)越好，在第4天時(shí)就可以在體視顯微鏡下觀察到植物的葉脈，葉脈呈網(wǎng)狀分布，主脈明顯，側(cè)脈交錯(cuò)分布，并且葉片的降解程度隨著時(shí)間梯度越來(lái)越好，并且葉片面積都在變小，葉片表皮大部分都被降解，葉片的初始重量為0.3g到16天完全降解。3.1.2凋落葉降解對(duì)土壤中氮硫元素的影響圖4黃壤土氮元素分析圖5黃壤土硫元素分析從圖3和圖4中可以看出，海南黃壤土中氮硫兩種元素的含量都不是很高，但氮的含量高于硫元素的含量，氮的含量在0.07%-0.09%范圍內(nèi)，硫的含量在0.03%-0.07%范圍內(nèi)。氮元素含量隨著時(shí)間增加最終呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，說(shuō)明鵝掌柴植物凋落物在降解時(shí)對(duì)土壤中的氮元素的影響是促進(jìn)機(jī)制，有利于保存氮元素。硫元素的含量隨著時(shí)間增加呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，并且變化很大，在16天后降低到了原始含量的40%，說(shuō)明鵝掌柴植物凋落葉片在降解時(shí)影響土壤中的硫元素含量，導(dǎo)致其下降。3.1.3凋落葉的降解對(duì)碳保存的影響圖6黃壤土碳元素分析在圖5中可以看出，黃壤土中的碳元素含量最終隨著時(shí)間上升，從0.8%上升到0.9%，說(shuō)明碳元素在土壤中的含量越來(lái)越多，但是上升的總量不是很多。推測(cè)碳元素上升的來(lái)源是凋落葉片自身的降解的碳元素進(jìn)入土壤。圖7黃壤土碳元素降解速率從圖6可以看出植物降解過(guò)程對(duì)土壤的碳輸入有重要的影響，且不同的時(shí)間碳輸入的速率不同。黃壤土中的碳元素降解速率隨著時(shí)間增加先下降后上升，從第4天到第8天由0.6毫克/天下降到0.351毫克/天，但是從第8天到第16天降解速率由0.351毫克/天上升到1.174毫克/天。海南黃壤土碳元素降解速率在短時(shí)間中下降的變化不同，從第4天到第6天的變化大于從第6天到第8天的變化，并且可以發(fā)現(xiàn)短時(shí)間中下降的變化沒(méi)有長(zhǎng)時(shí)間中上升的變化大。圖8黃壤土C/H-C/N散點(diǎn)圖圖9黃壤土C/S-C/N散點(diǎn)圖在圖7和圖8中可以看出，海南黃壤土的C/N值圍繞在10.8-11.5的范圍內(nèi)，而C/S值在30-70范圍內(nèi)，由C/N和C/S的比值可以看出黃壤土當(dāng)中的碳輸入主要來(lái)源于植物。3.1.4討論從凋落葉片表面外貌分析可以得出：鵝掌柴植物凋落葉片在海南黃壤土有著明顯的降解，葉片葉脈都可觀察到現(xiàn)象。從凋落葉片降解對(duì)土壤中氮硫元素的影響分析中可以得出：海南黃壤土中氮硫兩種元素的含量雖然不高，但兩者都可以看到含量變化。氮元素含量隨著時(shí)間最終呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，而硫元素的含量隨著時(shí)間的增加呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，并且變化很大。從凋落葉片的降解對(duì)碳保存的影響分析中可以得出：海南黃壤土中的碳元素含量最終隨著時(shí)間增加而上升，植物降解過(guò)程對(duì)于土壤的碳輸入有著重要的影響，且不同的時(shí)間碳輸入的速率不同，由C/N和C/S的比值可以得出海南黃壤土當(dāng)中的碳輸入主要來(lái)源于植物，說(shuō)明凋落葉的降解對(duì)海南黃土壤有著一定的影響。3.2凋落葉對(duì)紅樹(shù)林土壤碳保存的影響3.2.1凋落葉片表面外貌分析5天21天4天12天39天圖10紅樹(shù)林凋落葉片外貌從圖9中可以看出，第一次實(shí)驗(yàn)（5天和21天）中海蓮植物凋落葉片在紅樹(shù)林土壤中的降解情況為：第5天時(shí)可以在體視顯微鏡下觀察到海蓮植物凋落葉片的小部分葉脈，但是與圖1作比較，沒(méi)有海南黃壤土中鵝掌柴植物凋落葉片降解的情況明顯，海蓮植物的整體葉片情況沒(méi)有改變。在21天時(shí)，可以觀察到完整葉脈。第二次實(shí)驗(yàn)（4天到39天）中海蓮植物凋落葉片在紅樹(shù)林土壤中降解情況為：第4天時(shí)可以在體視顯微鏡下觀察到植物的小部分葉脈，但隨著時(shí)間的發(fā)展，葉片的降解情況并不是很明顯，只是部分殘缺，并且在39天時(shí)都無(wú)法看到葉脈，葉片的初始質(zhì)量為0.5g到39天減少到大約一半。3.2.2凋落葉降解對(duì)土壤中氮硫元素的影響圖11紅樹(shù)林土壤中的氮含量分析從圖10中可以看出，在紅樹(shù)林土壤中氮元素比較穩(wěn)定，含量為0.3%-0.5%范圍內(nèi)，隨著時(shí)間并沒(méi)有太大變化，與海南黃壤土中的碳含量變化相似。并且紅樹(shù)林土壤的氮元素含量高于海南黃壤土的氮元素含量，兩者數(shù)量級(jí)大約為4-5倍。圖12紅樹(shù)林土壤硫元素分析從圖11中可以看出，在紅樹(shù)林土壤中，硫元素含量在1.2%-1.6%范圍內(nèi)，并且含量變化基本上不大。而黃壤土中硫元素含量隨著時(shí)間增加而顯著性下降（見(jiàn)圖4），推測(cè)紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)在硫元素保存的機(jī)制上與黃壤土有所不同。3.2.3凋落葉的降解對(duì)碳保存的促進(jìn)影響圖13紅樹(shù)林土壤中碳含量的分析從圖12中可以看出，在紅樹(shù)林土壤中，碳元素的含量在7%-9%范圍內(nèi)，比海南黃壤土中的碳元素含量高10倍，說(shuō)明紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的固碳能力。圖14紅樹(shù)林碳土壤碳元素降解速率然而，隨著時(shí)間的增加，紅樹(shù)林土壤當(dāng)中的碳呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，與海南黃壤土所表現(xiàn)的趨勢(shì)不同。從圖13中可以看出，第一個(gè)時(shí)間段是從第5天到第21天碳元素降解速率由7.1毫克/天下降到1.72毫克/天，第二個(gè)時(shí)間梯度是從第4天到第12天碳元素降解速率由10.69毫克/天上升到3.2毫克/天，從第12天到第39天碳元素降解速率由3.2毫克/天下降到0.98毫克/天。紅樹(shù)林土壤中的碳變化速率與黃壤土中的碳變化速率相差10倍以上，而且紅樹(shù)林土壤碳元素在39天時(shí)的碳的變化速率與黃壤土在16天后的降解速率大致相同，說(shuō)明紅樹(shù)林土壤當(dāng)中的碳元素變化幅度比較大。紅樹(shù)林土壤的碳變化速率在前12天下降很快，而后27天的碳變化速率下降減緩，與黃壤土的碳變化速率相似。+圖15紅樹(shù)林土壤C/H-C/N散點(diǎn)圖在圖14中可以看出，紅樹(shù)林土壤的C/N值圍繞在17.8-22.9范圍內(nèi)，由C/N數(shù)據(jù)可以分析出碳元素為植物輸出，驗(yàn)證了碳元素分析中碳元素的來(lái)源。圖16紅樹(shù)林土壤C/S-C/N散點(diǎn)圖從圖15中可以看出，紅樹(shù)林土壤的C/S在12.5-16.0范圍內(nèi)，小于黃壤土中C/S含量（30-70），結(jié)合圖2和圖11的硫含量進(jìn)行對(duì)比，紅樹(shù)林土壤當(dāng)中的硫含量遠(yuǎn)高于黃壤土。3.2.4討論從凋落葉片表面外貌分析可以得出：紅樹(shù)林土壤隨著時(shí)間的增加也可以降解海蓮植物凋落葉片，但與海南黃壤土相比需要的時(shí)間更長(zhǎng)，所以紅樹(shù)林土壤在降解凋落葉片時(shí)不如黃壤土的速度快。推測(cè)是由于黃壤土所在的環(huán)境條件和紅樹(shù)林土壤不同，并且黃壤土所在環(huán)境是好氧環(huán)境，而紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)處于厭氧環(huán)境，微生物活動(dòng)影響不是很大，導(dǎo)致降解情況不同。從凋落葉降解對(duì)土壤中氮硫元素的影響分析中可以得出：凋落葉片降解影響土壤當(dāng)中的氮硫元素變化，在海南黃壤土中氮元素含量增加，硫元素含量顯著下降，而在紅樹(shù)林土壤中氮元素含量基本不變，硫元素輕微下降。從凋落葉的降解對(duì)碳保存的影響分析中可以得出：紅樹(shù)林土壤中碳元素的含量相對(duì)于海南黃壤土高，變化范圍更大。所以當(dāng)紅樹(shù)林土壤變化的量有很多時(shí)，兩種土壤的碳元素降解速率就會(huì)有所不同。海南黃壤土相對(duì)于紅樹(shù)林土壤生產(chǎn)力低，植被生物量覆蓋低，微生物不活躍，碳元素含量有輕微增加，經(jīng)C/N值驗(yàn)證為凋落植物葉片輸入。而紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)本身具有強(qiáng)大的碳儲(chǔ)存能力，保存了大量的碳，由于凋落葉片的影響使得碳元素降解速率雖然相對(duì)于海南黃壤土高，但本身的降解量小于儲(chǔ)存量，所以導(dǎo)致最終紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)保存的碳元素含量高于其他土壤，即凋落葉片的降解對(duì)碳保存有著促進(jìn)的影響。4結(jié)論海南黃壤土對(duì)鵝掌柴植物凋落葉片的降解更明顯可以在短時(shí)間內(nèi)看到葉脈，說(shuō)明海南黃壤土相對(duì)于紅樹(shù)林土壤的厭氧環(huán)境更有助于降解凋落葉片，推測(cè)微生物因?yàn)樵诤醚醐h(huán)境影響下使得葉片降解程度更高。凋落葉片降解影響土壤當(dāng)中的氮硫元素變化，在黃壤土中氮元素含量上升，硫元素含量顯著下降；而在紅樹(shù)林土壤中氮元素含量基本不變，硫元素輕微下降。紅樹(shù)林土壤相比于黃壤土中的碳元素含量很高，說(shuō)明紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)在碳循環(huán)中，儲(chǔ)存的有機(jī)碳含量高。紅樹(shù)林土壤碳元素的降解速率相較于黃壤土更快，并且最終碳元素的含量還是高于其他土壤，說(shuō)明本研究驗(yàn)證了第一種觀點(diǎn);紅樹(shù)林生產(chǎn)力高，從大氣吸收CO?并存儲(chǔ)在植被和土壤的能力強(qiáng)，碳元素在紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)中輸入量大于降解量，雖然很多微生物在土壤中活躍，使得碳的降解速率也很快，但是紅樹(shù)林的高周轉(zhuǎn)率有助于碳元素的保存。5展望本研究基于對(duì)海南黃壤土和紅樹(shù)林土壤對(duì)凋落葉片的降解情況和元素分析上進(jìn)行比較，揭示了紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)有助于對(duì)碳氮等元素的保存。紅樹(shù)林是重要生態(tài)系統(tǒng)，其凋落物降解影響碳循環(huán)。研究此過(guò)程有助于理解碳保存機(jī)制及預(yù)測(cè)氣候變化影響。論文將實(shí)驗(yàn)與理論結(jié)合，預(yù)期揭示碳動(dòng)態(tài)變化機(jī)制，為保護(hù)和恢復(fù)紅樹(shù)林提供科學(xué)依據(jù)，將深化對(duì)紅樹(shù)林碳循環(huán)的理解，為全球碳和氣候研究提供新視角。在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)中，將進(jìn)一步研究紅樹(shù)林土壤在碳氮硫三種元素的耦合機(jī)制以及微生物在凋落葉片降解時(shí)的作用，為全球地化循環(huán)研究奠定基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)李濱,水柏年,于洋等.沿浦灣紅樹(shù)林沉積物有機(jī)碳埋藏特征及來(lái)源解析[J/OL].沉積學(xué)報(bào):1-14[2024-04-10].覃國(guó)銘,張靖凡,周金戈等.廣東省紅樹(shù)林土壤碳儲(chǔ)量及固碳潛力研究[J].熱帶地理,2023,43(01):23-30.劉秀.紅樹(shù)林地上凋落物和細(xì)根對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的相對(duì)貢獻(xiàn)[D].中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院,2018.王晶.三亞河紅樹(shù)林土壤有機(jī)碳分布及細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)特征[D].海南熱帶海洋學(xué)院,2023.DOI.王嘉年,李向義,李成道等.自然光照和蔭蔽條件下兩種荒漠植物葉片凋落物分解特征研究[J].干旱區(qū)地理,2023,46(06):949-957.宋飄,張乃莉,馬克平等.全球氣候變暖對(duì)凋落物分解的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2014,34(06):1327-1339.李暢,趙瑞斌,王福等.廣西濱海濕地現(xiàn)狀及紅樹(shù)林濕地碳儲(chǔ)量分析[J].華北地質(zhì),2022,45(03):29-35.賈彥茹,唐玉倩,張心昱等.氮磷添加下典型溫帶、亞熱帶森林土壤氮循環(huán)功能基因豐度和微生物群落屬性數(shù)據(jù)集[J].中國(guó)科學(xué)數(shù)據(jù)(中英文網(wǎng)絡(luò)版),2023,8(04):48-62.幸穎,劉常宏,安樹(shù)青.海岸鹽沼濕地土壤硫循環(huán)中的微生物及其作用[J].生態(tài)學(xué)雜志,2007,26(4).羅國(guó)娜,車(chē)震宇.馬尾松凋落物對(duì)土壤氮循環(huán)與微生物的影響[J].山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2023