胶州湾湿地建群种凋落物分解：预测滨海湿地不同干扰下的碳释放

As a huge potential carbon (C) source, wetland soil has a large and active C storage. The amount of the potential C source is controlled by soil C chemistry which is the result of plant decomposition. However, some basic questions on litter decomposition are not clear due to a relatively small number of studies on wetland litter decomposition: 1) what is the main source (related with litter decomposition rates) of soil C in different community succession (leaves, stems, or roots)? and 2) Does the pioneer species predominate the amount and composition of soil C pools (related with litter decomposition process and the control factors of litter decomposition)? Since the Jiaozhou Bay wetland is typically destroyed in which the carbon cycling studies are few, we will study the decomposition rates and nutrient release pattern of leaves, stems, and roots for the pioneer species (Suaeda glauca), transition species (Imperata cylindrica), and top species (Phragmites australis), to investigate the main soil C source of Jiaozhou Bay wetland; we will study the affect of litter chemistry and soil condition on litter decomposition, to model litter decomposition process, investigate the affect of higher successional stage species on the size and composition of the soil organic carbon pool, evaluate the amount and accumulation rate of soil C storage in different succession stages of the Jiaozhou Bay wetland, and predict the potential amount of C source in different disturbance. The study will provide a good reference method to evaluate the amount of potential C release of wetlands in different disturbance and a scientific basis to restore wetlands.

湿地土壤碳储量大而碳性质活跃，是一个巨大的潜在碳源。该潜在碳源的大小受控于土壤碳库化学组成，而碳库化学组成来源于凋落物分解。由于湿地凋落物分解研究相对较少，分解过程对土壤碳库的影响并不清楚。本项目以胶州湾湿地为例，研究先锋种碱蓬（Suaeda glauca）、过渡种白茅（Imperata cylindrica）、顶级种芦苇（Phragmites australis）三大建群种的叶、茎、根的分解速率及养分释放格局，探讨胶州湾湿地土壤碳的主要来源；研究凋落物性质及土壤条件对分解过程的相对控制，建立分解过程的预测模型，探讨较高演替阶段的物种是否显著改变土壤碳库大小和组成，估算胶州湾湿地在不同演替阶段的土壤碳库大小及在不同干扰程度下的碳释放量。本研究为估算不同干扰程度下湿地潜在的碳释放提供理论参考，为湿地恢复过程提供科学依据。

湿地土壤的碳（C）储量大，其C库动态将深刻影响全球气候变化；而植物凋落物分解是影响土壤C库动态的核心过程。然而，由于湿地凋落物分解研究较少，分解过程对土壤C库的影响并不清楚。.本项目以胶州湾湿地为例，研究了先锋种碱蓬（Suaeda salsa）与顶级种芦苇（Phragmites australis）的根、茎、叶的分解过程。通过深入挖掘各生物量组分的生物量变化及其氮（N）释放格局，弄清了分解过程在器官和物种水平上的差异及其根本控制因子，解决了胶州湾湿地土壤C在不同演替阶段的主要来源及其C库大小，预测了胶州湾湿地在不同干扰下的C源潜力。.研究发现：1）分解过程先快后慢，1年后，生物量损失和N释放几乎停止，因为各生物量组分的分解也先快后慢、并于1年后停止分解；1年前，难分解的木质素组分有增加，1年后，脂类组分有显著提高；2）叶分解比根茎快，释放的N量也多；碱蓬的凋落物分解呈两极分化状态，即叶分解最快，而根茎分解最慢、释放的N量最少；3）分解过程受控于凋落物性质，如初始N含量、C/N及粗纤维素/N（ASF/N）；早期N释放格局受控于易分解组分，N释放量与初始N含量相关，但决定于分解速率。.研究表明：1）土壤C主要来源于根茎，尤其是演替初期（碱蓬）；土壤C早期以难分解的木质素组分为主，后期以脂类为主；2）演替初期，土壤C每年可增加0.02 kg/m2；而演替后期（芦苇），土壤C每年可增加0.51 kg/m2；随着正向演替，土壤C库快速增加，土壤C库组成也有显著变化，根茎主导的比例降低，因此，湿地退化，会导致土壤C的大量释放。 .本研究为估算不同干扰程度下湿地潜在的C释放提供了理论参考，为胶州湾湿地在碳排放及保护方面提供了科学依据。本研究还确认并证实了碱蓬可以作为滨海退化湿地生态修复的优选植物，为滨海湿地生态修复提供了科学方法。