呼倫湖新生溼地植被地上生物量和土壤碳儲量對演替的響應論文

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摘 要:2013年8月對呼倫湖南岸退水地區植被進行樣方調查及地上生物量(Above Ground Biomass,ABG)的測量,結果發現呼倫湖新生溼地土壤有機碳(Soil Organic Carbon,SOC)隨着演替的進行逐漸增加,而且由於SOC主要來源是枯枝敗葉,表層SOC積累速度要快於中層和下層。地膚階段(A組-B組)SOC積累速度高於蘆葦階段和羊草階段,原因可能是地膚作爲C4植物光合積累更快一些;羊草階段中下層 SOC積累速度要強於地膚和蘆葦,原因需進一步實驗求證。

呼倫湖新生溼地植被地上生物量和土壤碳儲量對演替的響應論文

關鍵詞:溼地植被; 土壤碳儲量; 生物量; 呼倫湖

內蒙古最大內陸湖呼倫湖(又名達賚湖)連續經歷多年退水,導致溼地萎縮,湖區生態環境嚴重退化。國內近幾年對於呼倫湖退水方面的研究集中於湖面積、湖水質以及湖岸植被生物量總體的變化[1-3],但是目前沒有研究着眼於呼倫湖退水之後裸露荒地的植被演替和土壤理化性質。土壤含碳量方面的研究對於瞭解全球碳平衡具有十分重要的參考價值[4]。土壤含碳量大約是空氣的兩倍,植被的3倍[5]。土壤有機碳變化極爲活躍,在土壤碳收支中即可以充當碳源,又可充當碳匯[6]。土壤含碳量顯著的受土壤植被類型方面的影響,因爲土壤有機碳的來源主要是植物掉落物和植物根系的輸入[7]。呼倫湖流域溼地關於植被演替變化對土壤有機質變化影響的研究至今無人報道,瞭解土壤有機碳儲量總量和各個分層的儲量隨演替植被類型變化的規律,探討植被類型變化對土壤有機碳的影響對於呼倫貝爾草原碳收支方面的研究具有非常重要的參考價值。

1 實驗內容和方法

1.1 研究地點 呼倫湖位於內蒙古自治區呼倫貝爾草原西部的新巴爾虎左旗、新右旗和滿洲裏市之間。從1998年開始的連續退水導致呼倫湖在南岸新形成了一個東西5.0 km,南北3.0 km的矩形沼澤,位置爲48°37′~48°39′N,117°10′~117°14′E,即本實驗所選取的樣地。

1.2 樣方的選擇、羣落調查和土樣採集 實驗時間爲2013年8月,樣方選取爲呼倫湖南岸多年退水形成的矩形地帶,樣地大小約爲3.5 km×5.0 km,樣方大小爲1.0 m×1.0 m,樣方總數爲42個。每個樣方記錄種類組成,種蓋度、多度和高度,每個樣方的經緯度和海拔高度同樣被記錄。植被生物量的測量採用刈割法,即樣方植物齊地面收穫,之後烘乾用於測量生物量。植被調查結束後在樣方上用環刀法取土,取土深度分爲0.1、0.2、0.4 m各500 g,每個深度爲周圍5個點的混合,帶回實驗室,進行SOC的測定,SOC測定採用重鉻酸鉀容量法-外加熱法。

2 結果與分析

2.1 演替過程中植被變化規律 樣方調查工作在2013年8月中旬完成,共發現12科37種植物。植被類型隨着距離湖水呈帶狀的變化。依照距離湖水的距離的`遠近,植被可以分爲A(0.0 km)、B(1.0 km)、C(2.0 km)、D(3.0 km)、E(4.0 km)、F(5.0 km)組。6個分組的組成都是比較單一,少數的幾個優勢種佔有絕對的優勢,重要值大約保持在50%。靠近湖水的A組和B組優勢物種爲地膚,處於植被演替的前期;C、D、E則以蘆葦爲主,處於演替的中期;最遠離湖水的F組由典型草原上的優勢種羊草組成,是演替的末期。綜上可以確定植被的 演替規律:地膚→蘆葦→羊草。

2.2 演替過程中地上生物量變化規律 從湖邊0.0~5.0 km,ABG單峯曲線,先上升後降低。A-C組(0~

2.0 km)之間在P<0.05水平上沒有顯著性差異,優勢種爲地膚。C-E組ABG增加明顯,相對於A組D、E組ABG先分別增加了17.92%和68.71%,這個階段的優勢種爲蘆葦。F組主要植被類型爲羊草,ABG顯著低於其他組,相對於A組F組ABG降低了78.39%。

2.3 演替過程不同深度SOC變化規律 從A組到F組SOC在不同深度均有增加的趨勢,土壤表層SOC增加趨勢更明顯。從A組到F組土壤表層SOC平均值爲12.63 g/kg,土壤中層和下層SOC均值分別爲2.87 g/kg和1.72 g/kg。在各個組內部土壤表層SOC要高於中層和下層。呼倫湖土壤表層SOC增長的速度從A組到F組分別爲25.97%、129.25%、40.43%、22.75%。中層和下層SOC從A組-E組變化不明顯,說明地膚和蘆葦兩個階段SOC的積累主要是在表層,而中下層SOC並沒有多大的變化。F組羊草羣落中層和下層SOC顯著提高,相對於E組,F組中層增加了401.24%,下層SOC增加了213.23%。

參考文獻

[1] 趙慧穎,烏力吉,郝文俊. 氣候變化對呼倫湖溼地及其周邊地區生態環境演變的影響. 生態學報,2008,28(3):1064-1071.

[2] 褚永海,李建成,姜衛平,等. 利用Jason2.1數據監測呼倫湖水位變化. 大地測量與地球動力學,2005,25(4):11-16.

[3] 李翀,馬巍,史曉新,等. 呼倫湖水位、鹽度變化(1961-2002年). 湖泊科學,2006(01):13-20.

[4] 武小鋼,郭晉平,楊秀雲,等. 蘆芽山典型植被土壤有機碳剖面分佈特徵及碳儲量. 生態學報,2011,31(11):3009-3019.

[5] 許明祥,王徵,張金,等. 黃