湿地是地球表面重要的生态系统，具有独特的功能而不可替代，与森林、草地、农田、海洋等生态系统共同维系着地球表层的生态平衡，是生物多样性最丰富和高生产力的生态系统，是大气圈、水圈、土壤圈、生物圈能量和物质交换的最敏感地带，是处于水陆交错地区的独特生态系统。并有其独特的形成、发育、演化规律和特殊的结构与功能。湿地类型较多。系统内所发生的物理过程、化学过程和生物过程，以及结构与功能差异较大。其中沼泽湿地是最具代表性的一类，它不仅具备典型湿地的形成特点，即具有湿生植物、水成土壤和水的特点，而且系统内所进行的生物地球化学过程复杂，特别是维持生态系统平衡与稳定的生源要素碳、氢(水)、氧、氮、硫和磷，以及各科生命必需元素在土壤、水、植物，以及大气间进行的迁移、转化和能量交换过程更具特殊性。因此研究沼泽湿地生态系统碳、氮、硫和磷的生物地球化学过程是认知湿地形成演化规律和服务功能的理论基础，是制定湿地保护措施、维持湿地系统稳定和恢复受损湿地技术的需求，对湿地学科体系的建设具有重要理论意义。

      本书系统地阐述了典型沼泽湿地系统水通量与水平衡的基本规律，揭示了区域水文变化驱动下植被的生态过程、优势群落变化与水文条件变化的关系，物种密度和植物多样性指数与水文条件的关系，建立了湿地系统的水平衡模型。

      通过野外试验，揭示了植物残体与根系的分解规律及其与主要环境因子的关系，明确了分解过程申碳、氮、硫和磷的释放规律及其与主要影响因素的藕合机理，查明了植物C/N.C/S和C/P在诸元素归还过程中的重要作用，界定了沼泽湿地枯落物分解释放碳、氮、硫和磷的阂值。

      依据研究区域的气候特点，对比研究了生长季和非生长季温室气体(CO2、CH4、N20)和H2S、CO2的排放规律，证明了非生长季沼泽湿地排放温室气体的事实，并估算了非生长季C02和CH4的排放量，以及在年度中所占的排放比例。

       计算了沼泽湿地系统中植物不同器官、土壤和水体中碳、氮、硫和磷的储量；分析了典型区域沼泽湿地系统碳、氮、硫和磷的累积状态；明确了沼泽湿地系统碳、氮、硫和磷的迁移过程，以及环境要素与人为因素对碳、氮、硫和磷迁移的影响强度与机理；通过定量外源氮、硫、磷输入模拟试验，验证了不同量的氮、硫、磷与湿地植物生物量的关系；利用同位素15N示踪技术明确了氮在植物、土壤、水体中的赋存比例和向大气释放的特征；阐明了湿地系统生源要素碳、氮、硫和磷的生物地球化学过程与气温、水文、植被、土壤、生物等环境要紊的关系;构建了沼译湿地系统碳、氮、硫和磷的循环模式，揭示了物质的循环过程与规律。

由此认为，湿地生物地球化学过程将成为湿地环境功能和服务功能评价、湿地系统健康与稳定诊断、退化湿地系统生态修复的重要基础理论。

      本书总结的研究成果是在我所带历届博士研究生以及合作伙伴的共同努力下完成的。他们的部分博士论文和研究成果是本书写作的基础。本书由刘景双策划、统稿与定稿。第一章、第二章、第十二章由刘景双撰写，第三章由挛兆擎、王金达、胡金明撰写，第四章由杨继松、王洋撰写，第五章由孙志高、赵光影、刘景双撰写，第六章由李新华、于君宝撰写，第七章由秦胜金、王洋、刘景双撰写，第八章由于君宝、宋长春、窦金鑫撰写，第九章由王洋、王国平、王金达撰写，第十章由周旺明、王国平撰写，第十一章由宋长春、刘景双撰写。

      本书的研究得到中国科学院知识创新工程重要方向项目"三江平原典型沼泽湿地系统物质循环研究"(KZCX3-SW-332）和"典型湿地物质循环过程及其环境效应研究"(KZCX3-SW-309)、国家自然科学基金重大计划项目"非生长季三江平原沼泽湿地系统温室气体排放研究"(90211003)的支持，特此感谢!在此还要感谢中国科学院东北地理与农业生态研究所分析测试中心、中国科学院三江平原沼译湿地生态试验站的同志在设备保障、样品分析和野外采样等工作上给予的大力支持。

       由于本书涉及的湿地系统比较复杂，研究内容和要素较多，可借鉴的湿地系统生物地球化学过程研究成果不多，又由于作者水平有限，书中存在不当之处在所难免，诚恳希望读者予以指正。以便进一步完善和补充。

    刘景双

2012年12月