摘要
滨海湿地位于陆地与海洋生态系统的过渡地带，有着长期且巨大的固碳能力和碳汇潜力。滨海湿地的固碳能力主要体现在其垂直方向的碳埋藏速率和水平方向通过潮汐作用与海水中碳的交换速率上。其中，溶解性无机碳（DIC）是滨海湿地土壤向海洋输出碳的主要形式，并且其水文输出过程被认为是一种重要的蓝碳固存机制。因此，研究滨海湿地土壤DIC对水文过程的响应具有重要意义。本研究以胶州湾碱蓬（Suaedasalsa）、芦苇（Phragmitesaustralis）和光滩3种典型的滨海湿地作为研究对象，通过野外样品采集和室内模拟实验，利用方差分析、随机森林模型及结构方程模型等多种方法研究了水文作用对不同湿地类型土壤蓝碳组分的影响、土壤-水体DIC对模拟潮汐水文过程以及模拟降雨过程的响应，主要结果和结论如下： （1）通过野外样品采集和室内分析，探究了水文作用对不同湿地蓝碳组分含量和分布的影响。结果表明，不同湿地类型之间土壤有机碳（SOC）、无机碳（SIC）和微生物量碳（MBC）含量差异显著（P＜0.05），这主要与受湿地水文和植被类型控制的有机碳输入密切相关，不同湿地类型之间土壤溶解性有机碳（DOC）和DIC含量差异不显著。不同水文作用下土壤DOC、DIC、MBC含量差异显著（P＜0.05），且土壤DOC和DIC含量均随水文作用增强而增强，这与溶解碳在环境中的移动性强，易受潮汐淋溶影响有关；土壤MBC含量表现为随水文作用增强而减弱，表明强水文作用会对土壤微生物量产生抑制作用。随机森林模型和结构方程模型共同证实，水文作用引起的SOC和土壤含水率（SWC）变化是区分不同湿地类型之间土壤蓝碳组分差异的重要因素，其可直接或间接（通过调控土壤pH、SWC等理化性质）影响不同湿地类型土壤DIC等蓝碳组分的分布和周转。 （2）开展室内模拟潮汐实验，探讨了潮汐水文过程及其频率变化对滨海湿地土壤-水体DIC动态的影响。结果表明，在没有外源无机碳输入的前提下，潮汐水文过程通过推动SIC的溶解和对CO2的吸收，改变土壤-水体DIC动态，不仅促进了土壤DIC的形成和积累（P＜0.05），还促进了上覆水溶解性无机碳（WDIC）的横向输出，同时，由非生物过程贡献的土壤DIC含量高于生物过程。2种湿地类型土壤对潮汐水文过程的响应存在显著差异，芦苇湿地土壤中较高的SOC含量、DOM芳香性和微生物量是造成土壤DIC动态出现差异的主要原因。结构方程模型的结果表明，潮汐频率的增加可直接或间接通过控制土壤微生物量、碳底物可利用性、SIC溶解风化等过程对土壤DIC动态产生正向影响。 （3）开展室内模拟降雨实验，探究了降雨过程对滨海湿地淋出液/土壤DIC动态的影响。结果表明，模拟降雨过程后，2种滨海湿地的土壤DIC含量相较于降雨前均增加，但土壤无机碳的变化量（ΔDIC和ΔSIC）在0~20cm土壤深度上均小于0，在20~60cm土壤深度上均大于0，表明降雨过程促进土壤DIC形成的同时使其向深层土壤迁移积累。淋出液DIC与pH呈显著正相关关系（P＜0.001），且与淋出液电导率（EC）呈显著负相关关系（P＜0.001）；土壤DIC与pH呈显著正相关关系（P＜0.001）。随机森林模型和结构方程模型结果证实，土壤pH、EC和SIC是影响土壤DIC动态的重要非生物因素，SOC等生物因素可通过调节土壤呼吸过程对土壤DIC的积累产生潜在地正向影响。 综上所述，胶州湾滨海湿地DIC对不同水文过程的响应存在差异，DIC动态受潮汐、降雨等水文过程影响下的土壤-水体理化性质和植被群落的复杂相互作用的调控。本文的研究结果为有效地评估和阐明全球气候变化对滨海湿地DIC蓝碳碳汇潜力的影响提供了理论依据和数据支撑。
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