三峡水库是举世瞩目的特大型、反季节运行的水库,具有发电、防洪、航运、供水灌溉等多种功能,具有巨大的经济效益和社会效益,但同时也对库区的生态环境有着重要的影响。由于消落带是库区径流的汇集地带,自然也成为营养元素以及一些污染物的汇集区。同时,消落带植被和土壤作为水库的最后一道生态屏障,它所吸收和汇集的营养物质最终又会影响库区水环境质量。三峡库区出露期,草本植被恢复,生长旺盛,可拦截污染物质,从而减少进入水体的碳、磷等养分,起到保护水体的作用;蓄水期,消落带的大部分植被被水淹没,并开始腐解,在腐解过程中会主动或被动的向库区生态系统中释放碳、磷等养分,从而可能会加剧库区水环境压力,同时,被淹土壤与上覆水体之间也存在复杂的物质迁移与能量流动的过程。因此,研究消落带植被淹水后降解动态与碳、磷等养分释放特征对于认识三峡库区水环境变化机制和消落带管理具有重要的理论和实践意义。本研究结合湖泊、湿地、草地以及森林生态系统中植物腐解研究方法,以三峡库区重庆涪陵珍溪镇、忠县石宝寨、万州苎溪河和开县汉丰湖等地消落带为主要研究点,对三峡库区消落带土壤性质、植物消长特征等进行实地调查,并通过室内模拟淹水实验,探讨消落带典型植物淹水后降解动态和养分释放特征。主要结论如下:(1)三峡库区消落带植被随着水位的升降呈现出露-生长-淹没分解-出露的周期性变化,为适应生境的变化,进而演替成以草本植物为主的植被类型。研究区域内,共采集到76种草本植物,分属26科。从科的组成上看,禾本科植物种类数最多,有19种,菊科次之,有13种。从生活型组成看,一、二年生草本植物45种,多年生草本31种。其中狗尾草、狗牙根、双穗雀稗、苍耳、空心莲子草、牛鞭草、鬼针草、苦蒿等为优势草本植物。(2)消落带植被的地上、地下生物量差异显著(P<0.01),植被地上生物量范围在0.21~1.57 kg·m-2之间,均值为(0.64±0.21)kg·m-2;地下生物量范围在0.14~0.81 kg·m-2之间,均值为(0.39±0.16)kg·m-2。植物地上生物量显著高于地下生物量。植物地上与地下生物量随海拔的升高均呈现“少-多-少”的变化趋势。植物生物量大小与其生境密切相关,植物地上生物量与土壤有机质(SOM)、全氮(TN)呈显著正相关,而与土壤速效磷(AP)呈显著负相关,表明土壤N素养分的是决定草本植物地上生长的关键营养因子。(3)消落带典型草本植物碳、氮、磷含量均存在显著差异(P<0.01),牛鞭草全碳含量最大,空心莲子草最小;苍耳全氮含量最大,牛鞭草最小;苦蒿全磷含量最大,狗牙根最小。几种典型草本植物的N:P值均<14,表明植物生长表现为氮限制。草本植物碳、氮、磷含量与土壤理化性质之间关系密切。相关性分析表明,植物全氮与土壤p H值呈显著负相关,与SOM、TN呈显著正相关;植物全磷与土壤p H值、AP呈显著负相关,与SOM、TN呈显著正相关。(4)消落带典型草本植物淹水后腐解造成上覆水p H值升高,碳、磷等养分快速释放和上覆水碳、磷浓度的增加。植物淹水过程中总磷(TP)、溶解性总磷(DTP)、溶解性无机磷(DIP)和溶解性有机碳(DOC)的释放动力学过程可用指数方程予以拟合(,k>0),淹水前期释放较快,后期趋于平缓,但略有下降;基本上,几种典型草本植物在淹水后第11~20天左右DOC及磷达到释放峰值。苦蒿TP、DOC释放量最大,苍耳DTP、DIP释放量最大,而狗牙根的TP、DTP和DIP以及双穗雀稗DOC释放量最小;苦蒿TP、DTP、DOC释放速率最大,苍耳DIP释放速率最大,而狗牙根的TP、DTP、DIP以及空心莲子草的DOC的释放速率最小。植物淹水腐解过程向上覆水释放的磷素主要以DIP为主,占TP的比例达80.1%。几种草本植物淹水过程中TP、DTP和DIP释放量与相应植物初始氮、磷含量呈极显著正线性相关,与C/N、C/P呈显著负线性相关;而DOC的释放量与初始基质相关性不显著。三峡库区消落带植物淹水半个月后,草本植物TP、DTP、DIP和DOC的平均释放负荷分别为8.64、7.50、6.89和105.23 kg·hm-2,基于此估算出整个消落带TP、DIP和DOC的释放量总量分别为301.48、261.70、240.41和3671.79 t/a,因此,库区消落带植物季节性生长-淹没对养分循环和水体水质将会产生重要的影响。(5)水体酸碱度、光照与微生物、上覆水营养盐浓度对植物淹水后养分释放具有显著影响。酸性环境有利于植物淹水后向上覆水体中释放磷素;而碱性环境有助于DOC的释放,酸性环境不利于DOC的释放。在光照条件相同情况下,不添加微生物抑制剂处理组植物淹水后DOC及磷的释放量显著高于添加微生物抑制剂处理组;而在微生物条件相同情况下,遮光组与光照组DOC及磷的释放量无显著性差异,这表明相较于光照因素,水体中微生物因素是影响植物淹水后DOC及磷释放的一个重要因素。水体高浓度营养盐浓度促进了植物淹水向上覆水体中释放DOC和磷。(6)植物—土壤共同淹水与植物、土壤单独淹水处理下,淹水过程中上覆水p H值基本上呈先迅速降低后升高,再趋于平缓的变化趋势,淹水结束时各处理中上覆水p H值均高于试验水体的初始p H值。几个处理组中上覆水DOC及磷含量的变化趋势一致,呈先迅速升高后降低,再趋于稳定的变化趋势。植物—土壤系统淹水后上覆水DOC及磷的含量远远高于土壤单独淹水处理,表明植物的存在对上覆水DOC及磷的含量贡献较大。淹水初期,植物—土壤共同淹水后上覆水DOC、磷的含量高于植物与土壤分别单独淹水后上覆水DOC、磷含量的和,这表明植物从土壤中吸收累积的碳磷等养分促进了土壤中养分的释放;而在淹水中后期却小于植物单独淹水处理,这主要是微生物对养分的吸收利用以及土壤的再吸附等过程造成的。由此可知,植物的季节性生长对碳、磷的迁移循环有着显著的影响。