三江平原典型湿地土壤剖面有机碳及全氮分布与积累特征

研究了三江平原2类典型湿地(毛果苔草沼泽和芦苇沼泽)沉积物剖面有机碳、全氮的分布特征与积累现状.结果表明,2类沼泽剖面有机碳分布均具有明显的储碳层和淀积层;上层的储碳层厚度约为60 cm,有机碳平均含量分别为96和184 g·kg^-1,全氮平均含量分别为7.4和17.6 g·kg^-1;下层的淀积层内有机碳和全氮含量低而稳定.2类沼泽剖面有机碳和全氮含量随剖面深度增加而下降, 有机碳、全氮与容重之间相关均极显著(P＜0.01).2类典型湿地有机碳密度在20～40 cm剖面内最大.储碳层内,有机碳储量分别为1.83×10⁴和1.73×10⁴ t·km^-2,全氮储量分别为1.45×10³和1.67×10³ t·km^-2;100 cm以内,有机碳储量分别为2.86×10⁴和262×10⁴ t·km^-2,全氮储量分别为2.18×10³和2.49×10³ t·km^-2.植被类型对湿地剖面有机碳、全氮含量及储量均具有不同程度的影响.     

三江平原小叶章湿地剖面土壤微生物活性特征

为阐明三江平原不同类型小叶章湿地剖面土壤微生物活性及土壤质量的变化规律,研究了沼泽化小叶章(XZ)湿地和草甸小叶章(XD)湿地0—100cm剖面土壤有机碳(SOC)、微生物量碳(MBC)、基础呼吸(BR)、呼吸势(PR)、微生物商(qMB)和代谢商(qCO2)等微生物活性指标。结果表明,XZ和XD湿地0—40cm土壤的SOC、MBC、BR、PR和qMB均随土壤深度的增加而迅速降低,而qCO2随土壤深度的增加而显著增加;XZ和XD湿地50—100cm土壤的SOC、MBC、BR、PR、qMB和qCO2变化不明显。相关性分析表明,XZ和XD湿地土壤微生物活性指标与土壤理化性质呈显著相关(P0.05),不同微生物活性指标间均呈极显著相关(P0.01)。XD湿地0—40cm土壤微生物活性各指标均明显低于XZ湿地(P0.05),其中XD湿地土壤0—10cm的SOC、MBC、BR、PR和qMB分别仅为XZ湿地的77.85%、54.05%、59.09%、51.83%和69.52%。小叶章湿地土壤微生物活性特征表明XZ湿地土壤质量优于XD湿地。     

三江平原不同土地利用生境步甲多样性

2007年6—9月,对三江平原地区6种不同土地利用生境下步甲群落结构进行调查,共采集步甲标本34种871号,其中淡足青步甲、暗青步甲和圆角梨须步甲分别占总数的19.4%、19.3%和13.2%,共同构成本研究区的优势类群。通过对物种丰富度、多样性指数、均匀度指数等多样性指标进行分析,丰富度在杨树林最高,白桦-蒙古栎林最低;多样性指数和均匀度指数在大豆田最高,杨树林最低。土地利用方式对步甲数量有显著影响(F=2.987,P<0.05),杨树林步甲数量最多,松树林最少;采样时间对步甲数量显著影响(F=8.172,P<0.05),9月步甲数量最多,7月最少。但土地利用方式和采样时间对步甲丰富度,多样性,均匀度没有显著影响。     

三江平原粮食作物生产水足迹时空特征及影响因素

水足迹是评价人类活动对水资源开采和水环境污染程度的重要方法,对农作物生长过程的绿水足迹、蓝水足迹和灰水足迹进行量化和分析,可以为农业用水综合评价和用水管理提供指导。以三江平原为研究区域量化粮食作物生产水足迹的时空特征,揭示粮食生产对区域水资源的占用情况,并分析水足迹的影响因素。结果表明:(1)三江平原粮食生产水足迹总量在2005-2018年间呈显著增加趋势,其中绿水足迹、蓝水足迹和灰水足迹在水足迹总量中的占比历年平均为28%、8%和64%;(2)粮食生产水足迹空间差异明显,在地市尺度,佳木斯市水足迹最高,占三江平原总量的47%,在县区尺度,富锦市、依兰县和桦南县是水足迹热点地区;(3)只考虑蓝水足迹,粮食生产给三江平原水资源造成轻度压力,而同时考虑蓝水和灰水足迹,粮食生产给三江平原水资源造成重度压力;各地市间水资源压力有较大差异,其中佳木斯市负担了该区域将近一半的粮食产量,水资源压力最高,鹤岗市则水资源压力最低;(4)降雨量、灌溉水利用效率、化肥施用量、粮食种植结构和作物单产水平等都会影响粮食作物生产水足迹,其中蓝水足迹响应种植结构的变化最敏感,灰水足迹响应化肥施用量的变化最敏感,而水足迹总量响应作物单产水平的变化最敏感。因此,建议减少化肥施用量、提高作物单产水平和优化作物种植结构纳入区域水资源可持续管理之中。     

三江平原典型小叶章湿地土壤氨挥发特征及影响因素

采用通气法对三江平原典型草甸小叶章湿地和沼泽化草甸小叶章湿地土壤的氨挥发进行了原位测定,并对其主要影响因素进行了分析。结果表明,二者的氨挥发速率在生长季内的变化趋势基本一致,7月中旬前出现两次挥发高峰和一次低值,之后整体呈严格单调下降趋势,后者的氨挥发速率较高,平均为前者的1.35±0.53倍;二者累计氨挥发量的变化趋势也基本一致,7月中旬前增加迅速,且值比较接近;之后增加缓慢,但其值发生明显分异,表现为后者大于前者;生长季内,典型草甸小叶章湿地土壤的氨挥发总量为6.35 kg N.hm-2,而沼泽化草甸小叶章湿地则为6.87 kg N.hm-2,二者之比为1∶1.08;氮素物质基础不是影响二者氨挥发过程的重要限制因素,大气温度及其所引起的其它温度波动是影响氨挥发速率变化的重要因素;降水及土壤水分波动与散失是引起氨挥发速率局部波动的重要原因;土壤pH和质地是导致氨挥发速率普遍较低的根本原因;而各种因素综合作用的结果则是引起二者氨挥发速率和氨挥发量变化及差异的主要原因。     

三江平原小叶章湿地枯落物分解及主要元素变化动态

应用分解袋法研究了三江平原小叶章湿地枯落物的分解失重及其主要营养元素的变化动态。结果表明,小叶章枯落物的年分解速率为0.257,二次指数模型:Wt/W0=0.0399e-0.545t+0.9601e0.018t(R2=0.945)能更好地描述其分解失重动态。分解过程中,C、N、P、Ca的积累系数(NAI)<100%(P<0.05),元素发生了净释放;K、Na的NAI>100%(P<0.05),元素发生了净积累;Mg、Mn、Fe的NAI值与100%无显著差异(P>0.05),元素既有释放又有积累。分解16个月后,小叶章枯落物各元素总体释放率的大小顺序为:Fe>P>Ca>N>C>Mg>Mn>K>Na,而相应元素的释放量分别为:0.106、0.147、0.971、0.568、65.37、-0.017、-0.114、-0.209和-0.125 g.m-2。     

三江平原小叶章群落近30年的动态变化

由于生境的改变,三江平原沼泽湿地典型植物群落中小叶章群落内部发生了显著的变化。本文以定点观测和典型湿地植物调查为基础,分析了近30年来小叶章群落的动态变化。结果表明,小叶章群落的物种频度符合Raunkiaer频度定律,即5个频度级的关系都具有A〉B〉C≥D〈E的规律性。小叶章群落的物种构成发生了明显变化,灌木类型植物逐渐增多。植物物种多样性减少。小叶章的多度、分盖度和高度都有降低趋势。     

三江平原沼泽湿地生态承载能力综合评价

从湿地水资源、土地资源、水环境、生物资源等多方面入手,研究湿地生态系统的承载能力,采用分级评价方法,建立分级评价指标和承载模式,评价了沼泽湿地生态系统的生态弹性度、资源与环境承载力和承载压力度。利用基于加速遗传算法的层次分析技术确定承载模型的权重,计算得出的排序权值具有结果稳定、计算精度高的特点。应用到三江平原沼泽湿地生态承载力的综合评价中,结果表明整个三江平原大部分生态系统处于中稳、较高承载、中低压区。这说明三江平原生态承载能力比较高,人口压力不大,但要进一步提高生态承载能力,则需改善沼泽湿地生态环境,提高水资源利用效率。     

凋落物输入对三江平原弃耕农田土壤基础呼吸和活性碳组分的影响

土壤有机碳的积累主要由土壤有机质的输入与输出间的净平衡决定的,植被的恢复和凋落物质的大量输入是土壤恢复的先决条件,凋落物的输入在土壤恢复过程中起着至关重要的作用.通过对不同类型凋落物输入到三江平原弃耕农田后土壤的基础呼吸、溶解有机碳(DOC)和土壤微生物量碳(MBC)的研究表明:相同种类凋落物输入后,输入到土壤总有机碳(TOC)背景值低的凋落物被微生物降解的速率大于TOC背景值高的土壤,TOC较低的土壤能够加快微生物对输入凋落物的分解,不利于有机质的积累;不同类型凋落物的输入使土壤基础呼吸、DOC和MBC等活性组分的生成和降解产生差异,改变了凋落物的降解速率,在三江平原研究的4种主要植被类型中,人工林凋落物最容易降解,小叶章、大豆的降解能力次之,玉米是最难降解的凋落物.     

三江平原沼泽湿地岛状林植物多样性

 基于Quick Bird影像选择样地区域,采用样方法进行群落学调查。选取丰富度指数（R）、Simpson指数（D）、Shannon-Wiener指数（H′）、Pielou均匀度指数（J_sw）测度多样性水平。结果表明：19个岛状林共记录到维管植物140种,隶属于44科,102属,与相邻的洪河自然保护区内的同类型群落相比较有些物种已经消失。山杨林(Ass. Populus davidiana)、白桦林(Ass. Betula platyphylla)和杨桦林(Ass. P. davidiana+B. platyphylla)3种群落类型多样性指数在灌木层之间差异显著（p<0.05）。岛状林总体3个层次之间的R、D、H′大小顺序均为草本层>灌木层>乔木层,3者之间差异极显著（p<0.01）。岛状林斑块的物种丰富度与斑块面积（r=0.591, p<0.01）、周长（r=0.674 , p<0.01）和形状指数（r=0.584,p<0.01）极显著相关,而D、H′、J_sw与周长、面积和形状指数相关均不显著。受到一定人为干扰的岛状林群落仍具有较高的植物多样性,其中草本层植物多样性占有重要地位。林窗干扰是导致林下植物多样性较高的重要原因。边缘效应可能是引起群落斑块物种丰富度随着斑块面积、周长和形状指数的增大而增加的重要原因。岛状林群落斑块对于维持该地区的植物多样性具有重要意义。