锡林河河谷湿地土壤与植被特征对水文周期和放牧干扰的响应
锡林河河谷湿地土壤与植被特征对水文周期和放牧干扰的响应
【摘要】： 锡林河河谷湿地是典型的半干旱草原区河流河谷湿地,因其深居内陆,得不到充足的水汽补给,加之不合理放牧活动的双重影响,湿地淹水面积减小、土壤干燥化与贫瘠化、植被优势种由湿生向旱生演替等生态水文退化现象日趋严重。本研究以锡林河河谷湿地为研究对象,自上游至下游选取6个水文-土壤-植被联合观测样带(哈登、药浴池、定位站、卧龙泉、测流桥、希尔塔拉),依照湿地淹水频率划分3种水文周期(季节性淹没、饱和、间歇性淹没),根据放牧调查匹配3种放牧强度(轻度放牧、中度放牧、重度放牧),在2021年植被生长季针对湿地降雨、地下水等水文要素,0-50cm深度的土壤基本理化参数与碳氮磷生态化学计量特征,以及植物群落物种组成和生物量等植被指标进行了调查测试,分析了锡林河河谷湿地土壤和植被特征对水文周期变化与放牧干扰的响应,识别了限制湿地土壤养分循环与平衡的主要因子,为开展半干旱草原河流河谷湿地生态水文退化与恢复机制研究提供理论基础。主要得出以下结论:(1)锡林河河谷湿地土壤特性对不同水文周期的响应锡林河河谷湿地0-30cm深度的土壤物理性质对水文周期的变化响应敏感,土壤水(8.52%～64.7%)和土壤孔隙度(25.41%～65.96%)均呈现季节性淹没区>饱和区>间歇性淹没区的分布特征,土壤容重(0.28～1.84g·cm~(-3))分布规律则与之相反,表明间歇性淹没区域由于淹水频率的降低而导致其土壤持水性、通气性和透水性下降。土壤有机碳、全氮、总磷及其生态化学计量特征在不同水文周期差异显著(p<0.05),结果表明锡林河河谷湿地土壤养分循环与平衡可能存在磷限制。土壤碳氮磷生态化学计量特征在四个样带分别有93.6%、98.0%、96.2%和96.3%的方差通过判别分析实现不同水文周期的组分离,表明其可以作为判别锡林河河谷湿地水文周期的特征指标;土壤水分、速效钾、氨态氮、硝态氮和p H是导致不同水文周期下土壤碳氮磷生态化学计量特征存在差异的主要土壤环境因子,其中速效钾和硝态氮的直接作用显著,土壤水分则表现出显著的间接作用。(2)锡林河河谷湿地土壤特性对不同放牧强度的响应放牧活动对锡林河河谷湿地0-40cm土壤理化性质的影响显著,重度放牧较轻度放牧下土壤容重增加了24.76%,含水率和电导率分别减小了47.02%、22.22%,均向不利于湿地土壤养分循环的方向发展。土壤碳、氮、磷含量在中度放牧条件下较高,分别为63.32±5.60g·kg~(-1)、5.54±0.42g·kg~(-1)、0.44±0.17g·kg~(-1),说明适度放牧可以促进土壤养分积累。土壤碳氮磷生态化学计量特征在3种放牧强度下差异显著(p<0.05),轻度和中度放牧条件下土壤磷元素可能是限制湿地土壤养分元素循环的关键养分因子,而在重度放牧条件下磷元素的限制作用减小,氮元素的限制作用增加。随放牧强度的增加,湿地土壤非生物特征之间的相互作用总体呈减弱趋势,土壤容重可能是影响其生态化学计量特征的关键环境因子。(3)锡林河河谷湿地植物群落特征对水文周期和放牧干扰的响应锡林河河谷湿地植被物种数量、覆盖度和高度在不同水文周期下的差异不显著(p>0.05),仅生物量在间歇性淹没区域显著降低;轻度和中度放牧下植被物种数量、覆盖度、高度及生物量的变化不显著,但在重度放牧下各植被指标均显著降低(p<0.05)。总体上,植物群落特征对放牧干扰的响应比对水文周期的更敏感;季节性淹水区域和饱和区域是湿地植被生态修复的关键地带;相比植物群落特征,土壤碳氮磷生态化学计量特征可能更适合作为锡林河河谷湿地退化的评价指标。
【学位授予单位】：内蒙古农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2023
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