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互花米草入侵对河口湿地土壤环境中铁氧化菌群落结构及多样性影响

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环境科学学报 2022年第5期42卷 425-434页

作者：曾庆淞陈钰郑毅林美芬范玲玉许旭萍陈桂香王维奇福建师范大学生命科学学院福州350117 福建师范大学地理研究所福州350007 福建师范大学湿润亚热带生态地理过程教育部重点实验室福州350007

以闽江口秋茄湿地、芦苇湿地及漳江口白骨壤湿地作为研究对象,通过高通量测序技术对互花米草入侵湿地前、后土壤铁氧化菌群落结构及其多样性进行测定与分析,以此探讨互花米草入侵对河口湿地土壤铁氧化菌的影响.结果表明:(1)不同类型的... 详细信息

以闽江口秋茄湿地、芦苇湿地及漳江口白骨壤湿地作为研究对象,通过高通量测序技术对互花米草入侵湿地前、后土壤铁氧化菌群落结构及其多样性进行测定与分析,以此探讨互花米草入侵对河口湿地土壤铁氧化菌的影响.结果表明:(1)不同类型的河口湿地土壤中铁氧化菌数量对互花米草入侵后的反应不同,互花米草入侵闽江口秋茄湿地和芦苇湿地后,湿地土壤铁氧化菌数量均显著增加(p入侵漳江口白骨壤湿地后,湿地土壤铁氧化菌数量显著降低(p互花米草入侵使秋茄湿地铁氧化菌多样性提高,使白骨壤湿地和芦苇湿地土壤铁氧化菌多样性降低;(3)变形菌门(Proteobacteria)铁氧化菌是湿地优势菌门,尤其是互花米草入侵秋茄湿地后,其变形菌门铁氧化菌的相对丰度明显提高,而脱硫杆菌门(Desulfobacterota)铁氧化菌的相对丰度降低;(4)互花米草入侵后,秋茄湿地中优势菌地杆菌属(Geobacter)铁氧化菌的丰度显著降低,而沙雷氏菌属(Sediminibacterium)的丰度显著提高;芦苇湿地中互花米草入侵后披毛菌属(Gallionella)的丰度显著提高;(5)盐度、pH、易氧化态碳、微生物生物量碳等环境因子是土壤铁氧化菌属群落结构主要影响因素.研究结果可为探究互花米草入侵对微生物生态的影响提供重要的数据支持,进而为湿地土壤生物多样性的保护提供理论科学依据.

关键词：互花米草入侵铁氧化菌多样性群落结构河口湿地

互花米草入侵对闽江河口湿地土壤颗粒态和矿物态有机碳固持的影响

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互花米草入侵对闽江河口湿地土壤颗粒态和矿物态有机碳固持的影响

作者：黑杰福建师范大学

学位级别：硕士

土壤颗粒态和矿物态有机碳在形成机制、持久性和功能方面具有不同的特征,影响土壤固碳能力和稳定性。互花米草入侵是河口湿地土壤碳库演变的主要驱动力之一。然而,从植物入侵角度研究土壤颗粒与矿物态有机碳贡献和稳定性机制及其与碳排... 详细信息

土壤颗粒态和矿物态有机碳在形成机制、持久性和功能方面具有不同的特征,影响土壤固碳能力和稳定性。互花米草入侵是河口湿地土壤碳库演变的主要驱动力之一。然而,从植物入侵角度研究土壤颗粒与矿物态有机碳贡献和稳定性机制及其与碳排放的关系鲜见报道。基于此,本研究通过方差分析、冗余分析和相关分析等方法研究互花米草（Spartina alterniflora）入侵短叶茳芏（Cyperus malaccensis）湿地后土壤颗粒态与矿物态有机碳含量、组分、稳定性、贡献及其与碳排放的关系,进而揭示河口湿地土壤有机碳固持与演变趋势,以期为国家“碳中和”战略提供科学支持。主要研究结果如下:（1）在土壤颗粒态和矿物态有机碳及其碳组分上。在季节尺度上,互花米草入侵短叶茳芏湿地增加了土壤有机碳（SOC）、矿物态有机碳（MOC）含量,且两种湿地MOC均为SOC的主要贡献者。互花米草入侵降低了颗粒态中的溶解性有机碳（DOC）、微生物生物量碳（MBC）和易氧化态有机碳（LOC）含量,增加了土壤矿物态中的LOC含量;在土壤剖面（0～60 cm）上,互花米草入侵土壤增加了土壤颗粒态中的MBC含量,降低了土壤颗粒态中LOC含量;互花米草湿地土壤矿物态中的DOC含量低于短叶茳芏湿地,而MBC和LOC含量高于短叶茳芏湿地。（2）在土壤颗粒态和矿物态有机碳化学稳定特征上。从时间特征上看,互花米草入侵短叶茳芏湿地增加了土壤矿物态中的铁铝键合态有机碳(Fe（Al）-SOC)和钙键合态有机碳（Ca-SOC）含量,降低了土壤颗粒态中的Fe（Al）-SOC含量;从土壤剖面上看,互花米草湿地土壤颗粒态中的Fe（Al）-SOC和Ca-SOC含量高于短叶茳芏湿地,而矿物态中的Fe（Al）-SOC含量低于短叶茳芏湿地。（3）在土壤颗粒态和矿物态有机碳微生物稳定特征上。互花米草入侵短叶茳芏湿地增加了土壤细菌和真菌属的多样性。方差分解分析（VPA）均表明土壤细菌和真菌对土壤颗粒态和矿物态有机碳的影响途径受土壤理化和土壤碳及养分的影响,其解释度分别为29%和45%、12%和19%;Clostridium细菌与POC正相关（p互花米草入侵短叶茳芏湿地增加了土壤甲烷（CH）全年均值排放的236%（p互花米草湿地土壤CO、CH产生的全球增温潜势（GWP）分别高于短叶茳芏湿地21%、442%（p互花米草湿地土壤处于负累积激发效应,而短叶茳芏湿地土壤处于正累积激发效应（p互花米草湿地和短叶茳芏湿地MOC储量均是SOC储量的主要成分;在季节尺度上,互花米草入侵增加了SOC和MOC储量。在碳排放与碳储量的关系上,SOC和MOC储量均与CH和CO排放具有正向线性拟合关系（p互花米草入侵短叶茳芏湿地改变土壤理化、微生物群落特征、颗粒态与矿物态有机碳组成特征和CH和CO排放及其所产生的激发效应,形成以土壤矿物态有机碳为主的固持和温室气体排放模式。

关键词：颗粒态有机碳矿物态有机碳碳排放互花米草入侵闽江河口湿地

互花米草入侵对广西北海光滩大型底栖动物群落的影响

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环境科学研究 2015年第3期28卷 377-383页

作者：赵彩云白加德柳晓燕李俊生中国环境科学研究院北京100012 北京麇鹿生态实验中心北京100076

为探讨互花米草入侵对广西北部湾光滩的生态影响,于2012年7月—2013年9月对北海市青山头地区的互花米草群丛和光滩2种生境分别连续进行5次大型底栖动物群落采样,分析不同采样时间和生境下大型底栖动物的物种组成、生物量、总栖息密度、... 详细信息

为探讨互花米草入侵对广西北部湾光滩的生态影响,于2012年7月—2013年9月对北海市青山头地区的互花米草群丛和光滩2种生境分别连续进行5次大型底栖动物群落采样,分析不同采样时间和生境下大型底栖动物的物种组成、生物量、总栖息密度、群落生物多样性、群落结构等群落特征.结果表明:1该区域内大型底栖动物共15种,隶属于4门5纲11科,其中中国绿螂(Glauconome chinensis)占互花米草群丛大型底栖动物个体总数的86.7%,为绝对优势物种;短指和尚蟹(Mictyris brevidactylus)为光滩的优势物种.2双因素方差分析(two-way ANOVA)结果显示,互花米草入侵光滩后大型底栖动物物种数量显著增加,并且互花米草群丛中中国绿螂个体数量的剧增也显著增加了大型底栖动物的生物量和总栖息密度,而采样时间对大型底栖动物物种数、生物量和总栖息密度的影响不显著;不同生境和采样时间均未对大型底栖动物的多样性指数产生显著影响.3非度量多维度分析(non-metric multidimensional scaling,NMDS)结果表明,互花米草群丛与光滩的大型底栖动物物种群落相似度较高,但与2012年10月相比,2013年9月互花米草和光滩大型底栖动物群落相似度降低,因此可能随着互花米草入侵时间的增加,其对大型底栖动物群落的影响也不同.

关键词：互花米草入侵大型底栖动物群落光滩广西北海

互花米草入侵对胶州湾河口湿地土壤总铁分布的影响

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生态学报 2020年第12期40卷 3991-3999页

作者：燕倩谢文霞沙梦乔李萍青岛大学环境科学与工程学院青岛266071

互花米草是胶州湾滨海湿地典型的入侵物种,为进一步了解互花米草入侵对胶州湾河口湿地土壤总铁含量分布的影响,于2017年3月、5月、7月、9月和11月分别在互花米草湿地和光滩采集土壤样品,并对土壤总铁含量、有机质含量、土壤可溶性盐、p... 详细信息

互花米草是胶州湾滨海湿地典型的入侵物种,为进一步了解互花米草入侵对胶州湾河口湿地土壤总铁含量分布的影响,于2017年3月、5月、7月、9月和11月分别在互花米草湿地和光滩采集土壤样品,并对土壤总铁含量、有机质含量、土壤可溶性盐、pH、含水率、容重和土壤粒度进行测定与分析。结果表明:互花米草入侵显著提高了土壤总铁含量,两样区0—50 cm土层土壤总铁含量差异显著(P互花米草湿地总铁含量在垂直方向上呈先上升后下降趋势;与光滩在同一采样月份相比,互花米草湿地土壤总铁含量增幅分别为25.36%、29.50%、17.52%、30.28%和14.48%。相关性分析表明,互花米草湿地和光滩土壤总铁含量均与有机质含量和可溶性盐呈显著正相关(P<0.01);并且光滩土壤总铁含量与含水率呈显著正相关(P<0.01),与容重呈显著负相关(P<0.01),表明两样区土壤总铁含量受有机质含量和可溶性盐影响较大。

关键词：互花米草入侵总铁光滩河口湿地

互花米草入侵对河口湿地土壤细菌群落结构及多样性影响

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环境科学学报 2020年第8期40卷 3001-3012页

作者：林少颖陈桂香刘旭阳金强王晓彤曾从盛王维奇福建师范大学地理研究所福州350007 福建师范大学生命科学学院福州350117 福建师范大学湿润亚热带生态地理过程教育部重点实验室福州350007

本研究以闽江口秋茄湿地、漳江口白骨壤湿地和闽江口芦苇湿地为研究地点,采集土壤样品并通过高通量测序分析了土壤细菌的群落结构及其多样性,以此探讨互花米草入侵对河口湿地土壤细菌群落结构的影响.结果表明:①互花米草入侵河口湿地后... 详细信息

本研究以闽江口秋茄湿地、漳江口白骨壤湿地和闽江口芦苇湿地为研究地点,采集土壤样品并通过高通量测序分析了土壤细菌的群落结构及其多样性,以此探讨互花米草入侵对河口湿地土壤细菌群落结构的影响.结果表明:①互花米草入侵河口湿地后,改变了湿地土壤细菌种类的相对丰度,且入侵不同的湿地群落,细菌优势菌属及相对丰度具有差异;②互花米草入侵秋茄和芦苇湿地后使土壤细菌多样性升高,互花米草入侵白骨壤湿地后使土壤细菌多样性降低;③互花米草入侵并未明显改变细菌门水平的群落组成,湿地土壤主要的细菌门为变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、酸杆菌门(Acidobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes);④互花米草入侵改变了湿地土壤细菌的优势菌属,使白骨壤湿地土壤Ruminococcus2、Faecalibacterium的相对丰度降低,同时白骨壤湿地土壤出现了Thiohalophilus、Hallea等优势菌属;⑤环境因子和活性碳组分能够影响湿地土壤中细菌的相对丰度,细菌Thiohalophilus的相对丰度与湿地土壤盐度呈显著正相关(p互花米草入侵机制及生态影响提供重要科学依据.

关键词：互花米草入侵河口湿地细菌多样性群落结构

互花米草海向入侵对闽江河口湿地磷生物循环特征的影响

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互花米草海向入侵对闽江河口湿地磷生物循环特征的影响

作者：王晓颖福建师范大学

学位级别：硕士

河口湿地处于海陆相互作用地带,是生源要素重要的“源”、“汇”或“转化器”。河口湿地也是响应全球变化和人类活动最为敏感的生态系统之一,极易受到外来物种入侵的影响。互花米草(Spartina alterniflora)是我国沿海地区最主要的生物... 详细信息

河口湿地处于海陆相互作用地带,是生源要素重要的“源”、“汇”或“转化器”。河口湿地也是响应全球变化和人类活动最为敏感的生态系统之一,极易受到外来物种入侵的影响。互花米草(Spartina alterniflora)是我国沿海地区最主要的生物入侵种之一,其原生长于大西洋沿岸,于20世纪70年代末被引入我国。当前,互花米草入侵对河口湿地生态过程特别是养分循环的影响越来越受到关注。磷是河口湿地营养水平的重要指示剂,其对于河口湿地的结构与功能可产生深刻影响。基于当前互花米草入侵影响下河口湿地磷生物循环研究较为薄弱的现状,论文在闽江河口鳝鱼滩东部的互花米草分布区,选择互花米草海向入侵7年的互花米湿地(SAM,植物记为SA,残体记为SAL)、入侵1年的互花米草湿地(SA‘M,植物记为SA‘,残体记为SA‘L)以及入侵前的光滩(BF)为研究对象,基于时空互代法,通过野外定位采样和野外模拟试验,研究了互花米草海向入侵影响下湿地土壤磷赋存形态时空变化特征、湿地植物磷累积与转运特征以及湿地植物残体分解磷释放特征。在此基础上,评估了互花米草海向入侵对湿地植物-土壤系统磷生物循环特征的影响。主要研究结论如下:(1)互花米草海向入侵改变了湿地土壤磷含量分布特征及磷库储量。随着入侵年限的增加,湿地土壤的全磷(TP)、无机磷(IP)和铁铝磷(Fe/Al-P)含量均呈增加趋势。相较于BF,SAM土壤的TP、IP和Fe/Al-P含量分别增加了20.96%、19.49%和15.29%;而SA'M土壤的TP、IP和Fe/Al-P含量分别增加了5.76%、17.54%和14.12%。另外,相比BF,SAM土壤的钙磷(Ca-P)含量增加了6.50%,而SA'M土壤的Ca-P含量降低了3.13%。不同入侵阶段湿地土壤的TP含量整体以春季最高,夏秋季较低,这主要与互花米草的生长节律有关。互花米草入侵对土壤有机质的改变是影响不同入侵阶段湿地土壤磷含量变化的共性因素,而颗粒组成和p H是导致不同入侵阶段湿地土壤磷含量存在差异的重要因素。随着入侵年限的增加,不同季节(除秋季外)SAM和SA'M土壤亚系统的磷储量亦呈增加趋势。(2)互花米草海向入侵改变了植物磷累积与转运特征以及植物磷养分吸收利用策略。不同入侵阶段互花米草(SA和SA')各器官的TP含量整体均以叶最高。SA和SA'不同器官的TP含量在4个季节差异明显,这主要与二者不同器官的磷累积与转运能力以及其生态特征的差异有关。SA和SA'的根茎比(R/S)、根叶比(R/L)、茎叶比(S/L)及根冠比均呈不同变化特征,说明二者可能采取了不同的磷养分吸收利用策略。SA主要通过降低植物根冠比以及提高地上器官对磷养分吸收利用的方式来维持植物的生长发育,而SA'主要通过增加根冠比以及提高根系向地上器官转运磷养分能力来维持植物生长。(3)互花米草入侵导致的分解环境变化可对残体分解速率及磷养分归还产生显著影响。SAL在SA'M和BF环境中的分解相比其在原来环境中(SAM)更快,其分解速率相较于SAM分别提高了28.97%和2.97%。相比之下,SA'L在SAM和BF环境中的分解相比其在原来环境中(SA'M)更慢,其分解速率相较于SA'M分别降低了37.76%和63.30%。SAL或SA'L分解速率的变化主要是与分解环境中关键环境因子(温度和p H)的明显改变以及分解环境变化导致的残体基质质量(C/N和N/P)发生明显改变有关。分解环境变化使得SAL的TP含量整体增加,而SA'L的TP含量降低,这主要是由于残留率及分解环境变化引起主要因子(EC)和基质质量(C/N)的改变而导致。尽管相同分解环境下残体的磷养分释放量表现为SA'L>SAL,但二者磷养分的归还速率均在SA'M分解环境中更高,而这有利于提高对新近入侵互花米草的磷养分供给能力。(4)互花米草海向入侵改变了湿地植物-土壤系统的磷生物循环特征。随着互花米草入侵年限的增加,地上部分吸收的磷养分、地上向地下(根系)转移的磷养分、残体中存留的磷养分以及残体向土壤归还的磷养分均呈增加趋势;根系从土壤中吸收的磷养分以及根系向土壤中转移的磷养分均呈降低趋势。相较于SAM,SA'M的磷吸收系数、利用系数和循环系数分别增加了14.13%、2.42%和3.01%。互花米草海向入侵的影响下,SAM植物-土壤系统的磷养分库相比SA'M更为稳定。研究发现,互花米草海向入侵整体增加了植物-土壤系统的磷储量,提高了磷养分的供给能力,而这可能是导致SA和SA'持续向光滩扩展的一个重要原因;且相较于SAM,SA'M植物-土壤系统的磷吸收系数、利用系数和循环系数均呈增加趋势,说明SA'极有可能通过提高磷养分的吸收利用能力以及加速磷生物循环的方式来维持自身的生长优势,而这也是其能够逐渐向光滩扩展的另一个重要原因。

关键词：磷植物-土壤系统生物循环互花米草入侵闽江河口

互花米草入侵对河口湿地铁还原菌群落结构及多样性影响

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环境科学学报 2020年第12期40卷 4570-4580页

作者：陈钰郑毅王晓彤许旭萍陈桂香王维奇福建师范大学生命科学学院福州350117 福建师范大学地理研究所福州350007 福建师范大学湿润亚热带生态地理过程教育部重点实验室福州350007

互花米草是河口湿地典型的入侵物种,为了探究互花米草入侵对河口湿地铁还原菌群落结构及多样性影响,以闽江口秋茄湿地、闽江口芦苇湿地和漳江口白骨壤湿地3个典型的湿地为研究对象,分别对互花米草入侵前后土壤铁还原菌群落进行测定与分... 详细信息

互花米草是河口湿地典型的入侵物种,为了探究互花米草入侵对河口湿地铁还原菌群落结构及多样性影响,以闽江口秋茄湿地、闽江口芦苇湿地和漳江口白骨壤湿地3个典型的湿地为研究对象,分别对互花米草入侵前后土壤铁还原菌群落进行测定与分析.结果表明:(1)互花米草入侵使白骨壤湿地和芦苇湿地土壤铁还原菌多样性升高,使秋茄湿地铁还原菌多样性降低;(2)互花米草入侵白骨壤湿地后拟杆菌门(Bacteroidetes)相对丰度显著降低,变形菌门(Proteobacteria)铁还原菌的相对丰度显著提高(p互花米草入侵使湿地土壤铁还原菌的优势菌属发生演替.互花米草入侵后,秋茄湿地中优势菌属除硫单胞菌(Desulfuromonas)的丰度显著降低成为非优势菌属,而厌氧粘细菌(Anaeromyxobacter)的丰度显著提高成为第三优势菌属;白骨壤湿地中互花米草入侵后拟杆菌属(Bacteroides)的丰度显著降低成为非优势菌属;(4)环境因子及碳组分影响湿地土壤铁还原菌的相对丰度,Geobacter的相对丰度与可溶性有机碳、土壤微生物量碳均呈显著负相关(p互花米草过程中微生物多样性的恢复提供科学依据.

关键词：互花米草入侵铁还原菌群落结构多样性河口湿地

互花米草入侵对我国红树林湿地土壤碳组分的影响

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水土保持学报 2017年第6期31卷 249-256页

作者：陈桂香高灯州陈刚曾从盛王维奇福建师范大学地理科学学院福州350007 福建师范大学亚热带湿地研究中心福州350007 湿润亚热带生态-地理过程教育部重点实验室福州350007

以福建漳江口、九龙江口、闽江口和浙江乐清湾为研究区,采集红树林和入侵种互花米草(入侵前为红树林)湿地土壤样品,分析互花米草入侵后土壤有机碳(SOC)、有机碳储量(SOCS)、活性有机碳组分(微生物生物量碳MBC、易氧化有机碳EOC、水溶性... 详细信息

以福建漳江口、九龙江口、闽江口和浙江乐清湾为研究区,采集红树林和入侵种互花米草(入侵前为红树林)湿地土壤样品,分析互花米草入侵后土壤有机碳(SOC)、有机碳储量(SOCS)、活性有机碳组分(微生物生物量碳MBC、易氧化有机碳EOC、水溶性有机碳WSOC)以及有机碳键合组分(钙键结合有机碳(Ca—SOC)和铁铝键结合有机碳(Fe(Al)—SOC))的变化,探讨互花米草入侵对土壤有机碳组分以及稳定性的影响。结果表明:互花米草入侵红树林后,土壤SOC、SOCS、MBC和EOC总体上有所降低,尤其是SOC和SOCS,其降低的比例分别约为9.86%~27.13%和13.95%~26.29%;土壤WSOC含量则增加,增加比例约为5.75%~53.52%;互花米草入侵对土壤有机碳键合组分也具一定的影响,其中Ca—SOC/SOC比值增加,而[Fe(Al)—SOC+残渣态SOC]/SOC比值降低。这些结果预示着互花米草入侵改变了土壤有机碳库,同时也一定程度削弱了土壤有机碳稳定性。土壤有机碳的化学键合可能是红树林湿地土壤有机碳稳定的主要保护机制,对红树林碳汇功能具有重要意义。

关键词：互花米草入侵红树林有机碳有机碳组分有机碳稳定性

互花米草入侵对闽江口湿地土壤磷形态及释放风险的影响

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水土保持学报 2016年第6期30卷 214-219页

作者：安婉丽高灯州刘晴晴王志萍陈蔷曾从盛福建师范大学地理科学学院福州350007 福建师范大学亚热带湿地研究中心福州350007 湿润亚热带生态-地理过程教育部重点实验室福州350007

选取闽江河口鳝鱼滩裸滩湿地和互花米草入侵裸滩湿地土壤为研究对象,测定其磷形态以及吸附特性,探讨互花米草入侵下裸滩湿地土壤磷赋存形态、吸附特性及其潜在释放风险的变化。结果表明:无机磷(IP)是2种湿地类型土壤磷的主要形态,分别... 详细信息

选取闽江河口鳝鱼滩裸滩湿地和互花米草入侵裸滩湿地土壤为研究对象,测定其磷形态以及吸附特性,探讨互花米草入侵下裸滩湿地土壤磷赋存形态、吸附特性及其潜在释放风险的变化。结果表明:无机磷(IP)是2种湿地类型土壤磷的主要形态,分别占裸滩和互花米草湿地土壤总磷(TP)含量的61.40%和61.01%;互花米草入侵裸滩湿地后,土壤中总磷、无机磷、铁铝磷(Fe/A1-P)和钙磷(Ca-P)含量总体上显著增加,其增加比例分别为12.58%,9.49%,11.11%和5.32%,而有机磷(Org P)含量无显著变化;互花米草入侵对土壤无定形态铁(Feox)、铝(Alox)、磷(Pox)、吸附指数(PSI)和吸附饱和度(DPS)影响不一致,其中Feox和DPS总体上变化不明显,Alox有所降低,而Pox和PSI显著增加;裸滩湿地土壤磷潜在释放风险指数(ERI)为12.69,属于中度风险,而互花米草入侵后,土壤ERI降为9.98,表现为较低风险,说明互花米草入侵对土壤磷潜在释放风险具有一定削弱作用。

关键词：磷形态释放风险互花米草入侵土壤闽江口