莽山浪畔湖国家重要湿地植物多样性及环境解释

研究莽山高山湖泊湿地植物多样性对环境因子的响应分析,不仅有助于深入了解湿地植物对环境变化下的适应策略,同时对保护当地湿地珍稀濒危物种具有重要价值。采用系统聚类分析、典范对应分析(CCA)和Pearson相关性分析等方法,对研究区30个植物群落样方进行分析,研究植物多样性与环境因子(土壤、水)之间的相互关系。研究结果表明:浪畔湖国家重要湿地植物群落可分为蕨状苔草+宽叶泽苔草群丛、雪白睡莲+莼菜群丛、水毛花+宽叶泽苔草群丛、莼菜+宽叶泽苔草群丛等4类。雪白睡莲+莼菜群丛Patrick丰富度指数和Pielou均匀度指数最低,Simpson多样性指数最高,水毛花+宽叶泽苔草群丛与之相反。浪畔湖国家重要湿地植物多样性与土壤速效钾和水深呈极显著相关性,与水质氨氮呈显著相关性,水深和土壤速效钾是影响湿地植物群落分布格局的主要因子。群落物种多样性指数与环境因子之间存在显著相关性,群落物种丰富度指数随水深增加呈先增后降的趋势,群落物种均匀度指数与水质氨氮浓度之间呈负相关关系。本研究旨在揭示浪畔湖国家重要湿地植物多样性与环境因子之间的生态关系,为保护湿地珍稀物种及维持湿地生态系统稳定提供理论依据。     

垦殖对沼泽湿地土壤呼吸速率的影响

三江平原是我国最大的沼泽化低平原,同时也是受人类活动影响最剧烈的区域之一。选取三江平原两类典型湿地-常年积水的毛果苔草(Carex lasiocapa)沼泽和季节性积水的小叶章(Deyeuxia angustifolia)草甸及由其垦殖的水田和旱田为研究对象,利用静态暗箱-气相色谱法对土壤呼吸速率进行了观测。研究结果表明,小叶章草甸与毛果苔草沼泽土壤呼吸速率的季节变化形式相同,为单峰型,在夏季出现排放峰值,而冬季呼吸速率最低。沼泽湿地垦殖为旱田后,土壤呼吸速率的季节变化形式未发生变化,但垦殖为水田后,土壤呼吸速率排放峰值的时间延后在秋季出现。毛果苔草沼泽、小叶章草甸、旱田及水田通过土壤呼吸释放的碳量分别为(3.1±0.4)、(4.8±0.7)、(2.8±0.4)、(2.2±0.3)tC.hm-2.a-1。毛果苔草沼泽土壤呼吸速率低于小叶章草甸是由沼泽湿地的积水环境差异造成的,而沼泽湿地垦殖为农田后土壤呼吸作用减弱,主要是由于垦殖后土壤有机碳含量大幅降低所致。相关分析表明,温度和土壤湿度(或积水深度)是影响土壤呼吸速率的重要因素,温度与小叶章草甸、毛果苔草沼泽以及旱田土壤呼吸速率呈显著指数关系,Q10值分别为2.1、2.5和1.8,沼泽湿地垦殖为旱田后温度敏感性指数降低,主要是由于土壤微生物营养源减少从而对微生物营养供应受限造成的。小叶章草甸、毛果苔草沼泽、旱田以及水田土壤呼吸速率与土壤湿度/积水深度之间的关系可用线性或二次曲线方程来描述。     

若尔盖高原湿地土壤-植物系统有机碳的分布与流动

 湿地碳素变化对全球气候变化的影响一直是国内外湿地研究的热点。国内对沼泽湿地碳循环的研究主要集中在三江平原,其它地区则鲜见报道。若尔盖高原位于全球气候变化最敏感的区域之一——青藏高原的东北部,冷湿的气候条件下沼泽十分发育,泥炭贮量丰富,沼泽面积和泥炭资源贮量均居中国首位。为了评估该区湿地在全球气候变化中的作用,作者以该区分布最为广泛的3种沼泽植物群落——木里苔草（Carex muliensis）群落、乌拉苔草（Carex meyeriana）群落和藏嵩草（Kobresia tibetica）群落以及最为典型的3种湿地土壤——泥炭土、泥炭沼泽土和草甸沼泽土为对象,采用田间腐解试验方法,系统研究了高原湿地植物——土壤系统中有机碳的分布与流动,其目的在于：1)探明该区湿地土壤有机碳的数量与分布状况;2)了解植物碳在向土壤流动过程中的消失与残留情况。结果表明,若尔盖高原湿地土壤的有机碳含量一般较高且随土层加深而降低;在植物由活体—立枯—残落物的不同阶段,植物不同化学组分中碳的消失率各异,其中易分解组分碳的消失率最大（3种群落分别为61.37%、69.59%和66.34%）,木质素碳的消失率（44.53%～52.98%）略大于纤维素碳的消失率（38.23%～43.86%）,3种群落植物碳的总消失率分别为53.8%、60.03%和55.18%;3种群落的植物残落物在土壤中分解一年和两年后的残留碳量分别为30 g·m﹣2和25.5 g·m﹣2,而植物残根的相应数值则分别高达179～223 g·m﹣2和161～208 g·m﹣2,说明若尔盖高原湿地生态系统中植物残根是形成土壤有机碳的主要来源。由于该区湿地的生物量较高,有机碳的流动量也相应较大。     

三江平原七星河流域湿地植物多样性及影响因素

湿地植物多样性是生物多样性的重要组成部分,在维护湿地生态功能和湿地生态系统稳定性方面发挥着极其重要的作用。为研究七星河流域湿地植物的多样性,选择七星河流域的七星河国家级自然保护区和三环泡国家级自然保护区,分别于2016年和2017年,对该流域内湿地植物进行了实地植物样方调查,共计调查194个样方,利用TWINSPAN进行了样方群落划分,并采用广义线性模型分析了影响植物多样性的影响因素。结果表明七星河流域湿地植物共有532种,隶属于80科,212属,主要群落类型为湿苔草-隐果苔草群丛;狭叶甜茅群丛;萍蓬草-狐尾藻群丛;漂筏苔草群丛;小叶章-臌囊苔草群丛;甜茅-芦苇群丛;芦苇群丛;貉藻群丛等,狭叶甜茅群丛物种多样性较单一,芦苇群丛的物种多样性较丰富。广义线性模型分析结果得出物种多样性与植被密度密切相关,植被密度越大,物种的多样性越小。为七星河流域物种多样性研究提供了重要的基础数据。     

九段沙芦苇湿地生态系统N、P、K的循环特征

对九段沙(上沙、中沙、下沙)芦苇湿地土壤、植物中N、P、K含量进行了测定,研究其分布规律.结果表明:水平分布上,湿地土壤全量养分与速效性养分含量均是中沙最低,并以中沙为中心向两端递增,速效性养分的这种变化尤为显著.垂直分布上,土壤全N和全K含量的分布规律一致,为上层＞下层＞中层;全P含量分布为中层＞上层＞下层.速效N含量分布为上层＞中层＞下层;速效P含量上层土壤最高,中、下层土壤含量因湿地类型而异;速效K含量多以中层土壤最低,上、下层土壤含量变化不稳定,以不同湿地而异.不同芦苇湿地的土壤速效性养分含量差异显著大于全量养分的差异,0～60 cm深度土壤的全量养分和速效性养分含量排序均为K＞N＞P.中沙湿地植物中养分含量最低,与土壤中营养元素总体水平分布一致;多数芦苇湿地植物中营养元素含量排序为N＞K＞P,与土壤养分含量排序不一致.不同芦苇湿地的吸收系数排序均为N＞P＞K;芦苇湿地利用系数排序为P＞K＞N;循环系数排序为N＞K＞P.     

山西恒山温带草原与暖温带落叶阔叶林交错区植被生态研究

在中国植被分区上,山西恒山是温带草原地带与暖温带落叶阔叶林地带的交错区.采用TWINSPAN分类和DCA排序相结合的方法,对恒山南北坡植被类型进行了比较研究.TWINSPAN分类结果将南北坡的植被分别划分为16个群丛和20个群丛,分别隶属于16个和20个群系.DCA排序较好的印证了其分类结果：DCA排序第一轴反映海拔、温度的变化,南坡植被随海拔的升高,从耐旱的山蒿灌丛向寒温性的针叶林过渡,北坡由旱生的长芒草草原也向寒温性的针叶林过渡; 第二轴反映湿度的变化,排序轴从上到下,南坡由低海拔的山蒿群丛向高海拔的华北落叶松群丛,北坡是由长芒草、碱茅群丛向青杨群丛过渡.DCA排序结果显示,南北坡基带植被的群丛组成迥然不同,南坡基带为山蒿群丛、三裂叶绣线菊-山蒿＋赖草群丛、虎榛子-披针叶苔草群丛,是落叶阔叶林破坏后形成的次生植被类型;北坡基带为长芒草群丛、碱茅＋千里光群丛、三裂叶绣线菊-硬质早熟禾群丛、山菊＋硬质早熟禾群丛,具有典型的草原植被特征,这与它们所处的植被带有较高的吻合度.南北坡随海拔升高,植被类型表现出明显的趋同性.对南北坡群系的比较结果表明：有4个群系为南北坡共有,但群丛数量存在较大的差异,三裂叶绣线菊群系、山蒿群系在南坡的群丛数要比北坡多,披针叶苔草群系在北坡的群丛数要比南坡多,华北落叶松群系分布大致相同.     

1985-2015年向海沼泽湿地斑块稳定性的空间变化

湿地稳定性对湿地生态系统的结构和功能起着至关重要的作用。为了研究湿地斑块稳定性的区域分异规律及时空动态变化,采用专家打分法,在斑块尺度上构建了湿地斑块稳定性模型,并以遥感影像为数据源,对1985-2015年的向海自然保护区及其周边地区沼泽湿地斑块稳定性的时空变化进行研究。结果表明：1985年与2015年的沼泽湿地斑块稳定性呈现中部最强、东部最弱、西部较强的特点;1985-2015年间研究区沼泽湿地斑块稳定性总体向东偏移,空间集聚性增强;1985-2015年研究区沼泽湿地斑块稳定性呈上升趋势,空间结构性变弱,离散程度增强;1985年沼泽湿地斑块稳定性由核心区向外逐渐递减,而2015年实验区的沼泽湿地斑块稳定性大于缓冲区。研究结果向海自然保护区及其周边地区沼泽湿地的规划与管理提供合理性建议。     

辽东半岛结缕草群落分类及生态的研究

本文用群丛表法和群落数量分类法以东半岛的结缕草群落进行分析,把该地结缕草群系划分四个群丛,分别是：结缕草群丛,结缕草＋矮丛苔草群丛,结缕草＋矮丛苔草－花木蓝灌草丛和结缕草＋矮丛苔草＋多年生杂类草群丛,并讨论了这些群丛的种类和生活型组成,群落结构和生物量垂分布等订特征。用主分量分析法（ＰＣＡ）对５８个样地进行排序,经分析得出：群落草本层受光率和土壤有机质含量是决定群落类型主自然生态因子。相关分析的结     

三江平原不同湿地类型土壤活性有机碳组分及含量差异

土壤活性有机碳对土壤干扰的反应较快,是土壤有机碳早期变化的敏感性指标。近50年来,三江平原湿地土壤有机碳库受农事活动影响较大。为了探讨不同湿地类型土壤活性有机碳主要组分土壤可溶性有机碳(Dissolved organic carbon,DOC)、微生物量碳(Microbial biomass carbon,MBC)和易氧化有机碳(Easily oxidized organic carbon,EOC)的分布差异及主要影响因子,选择了三江平原洪河自然保护区4种典型的湿地类型(小叶章+沼柳湿地、小叶章湿地、毛苔草湿地和芦苇湿地)为研究对象。分析了不同湿地类型土壤可溶性有机碳,微生物量碳和易氧化有机碳在0—30 cm土层内的分布特征和分配比例及其与有机碳、土壤养分和酶活性指标(蔗糖酶、纤维素酶和过氧化氢酶)之间的相关关系。结果表明:(1)4种湿地类型土壤DOC、MBC和EOC含量均随土层深度的增加而减少。不同湿地类型之间土壤活性有机碳含量在0—30 cm土层内存在显著性差异(P0.05),相对于长期淹水的毛苔草湿地和芦苇湿地而言,未淹水的小叶章+沼柳湿地和小叶章湿地具有较高的DOC,MBC和EOC含量。(2)土壤DOC、MBC和EOC占有机碳比例分别为0.27%—0.63%,1.27%—5.94%和19.63%—41.25%。土壤DOC所占比例呈先增后减的变化趋势,最大的比例均出现在10—20 cm。MBC所占比例在土壤剖面上则未表现出一致的变化规律,而EOC所占比例则随土层深度的增加而逐渐减少。(3)土壤DOC占SOC比例以小叶章湿地最高,MBC和EOC占SOC的比例则以小叶章+沼柳湿地最高。而长期淹水的毛苔草湿地和芦苇湿地则具有更低的DOC,MBC和EOC比例。(4)综合分析表明,4种湿地类型土壤DOC,MBC和EOC两两之间存在极显著相关性关系,它们除了与碳氮比相关性不显著外,与土壤有机碳,全氮,全磷养分和酶活性指标间相关性均达到极显著水平,尤其是与有机碳和全氮的相关性系数更高,此外DOC与纤维素酶,MBC与过氧化氢酶相关性更大。由此可见,土壤碳氮磷养分和酶活性是影响土壤活性有机碳组分分布的重要因素。     

三江平原典型湿地及其开垦后土壤中总硫变化的初步研究

以三江平原3种主要沼泽类型--小叶章(Calamagrostis angustifolia)沼泽、乌拉苔草(Carex meyeriana)沼泽、毛果苔草(Carex lasiocarpa)沼泽以及不同开垦年限的耕地为研究对象,对其土壤中总硫含量进行分析,3种沼泽中总硫量的顺序为小叶章沼泽(622．4mg·kg^-1)<乌拉苔草沼泽(820．5mg·kg^-1)、毛果苔草沼泽(1022．4mg·kg^-1),挠力河、鸭绿河、别拉洪河及浓江流域土壤中总硫量的顺序为挠力河(925．0mg·kg^-1)>鸭绿河(841．8mg·kg^-1)>浓江(636．5mg·kg^-1)>别拉洪河(520．8mg·kg^-1)沼泽湿地及耕地土壤总硫量在层次上具有明显的规律性,即由表土层向下,含量逐渐降低,1980～2000年开垦的耕地土壤中总硫含量平均值为180．5mg·kg^-1,而未开垦湿地中的总硫含量平均值为735．8mg·kg^-1。耕地中的总硫量显著低于湿地中的总硫量,并且开垦年限越长,土壤中的总硫量越低,表明湿地开垦导致土壤总硫明显流失。     

博斯腾湖湖滨湿地植被数量分类与排序

应用双向指示种分析(TWINSPAN)方法对湿地植物群落进行分类,采用除趋势对应分析(DCA)、典范对应分析(CCA)对群落进行排序,以明确博斯腾湖湖滨湿地的主要植物群落类型及影响植被类型变化和分布的主要环境因子。结果表明,博斯腾湖湖滨湿地植被可分为7个主要群丛,分别为长苞香蒲(Ass.Typha angustata)、芦苇+长苞香蒲(Ass.Phragmites australis+Ty.angustata)、芦苇+水烛(Ass.P.australis+Ty.Angustifolia)、多枝柽柳-芦苇(Ass.Tamarix ramosissima-P.australis)、胡杨-多枝柽柳(Ass.Populus euphratica-Ta.ramosissima)、旱柳-多枝柽柳(Ass.Salix matsudana-Ta.ramosissima)和多枝柽柳(Ass.Ta.ramosissima),它们分布于湖滨浅水带、湖滨沼泽带、湖岸乔灌林带和旱生灌丛带;TWINSPAN分类产生的7个主要群丛在DCA排序图上被很好地反映出来。CCA排序与DCA排序结果基本一致,说明土壤含水量和土壤总含盐量是决定该地区植被分布格局的主要环境因子。博斯腾湖湖滨湿地植被种类单一,生态结构简单,水盐动态及其相互作用是影响该地区植被分布的主要因素之一。因此,在对博斯腾湖湖滨湿地进行植被保护与重建过程中,需重点考虑土壤含水量和土壤总含盐量这2个主要环境因子的影响,合理开发、利用水资源,防止土壤盐渍化的发生。     

基于遥感的湿地景观格局季相分析

以中国东北地区三江平原北部为研究区域,利用2012年多季相遥感影像作为数据源,结合野外调查数据,应用面向对象的分类方法,根据影像的物候、时相等特征,提取不同月份的湿地信息,进行景观格局季相分析。结果表明:(1)研究区湿地面积、类型格局在同一年不同季节不同月份会有不同幅度的变化,总体呈现缓增骤减的态势。湿地主要分布在低洼地区,主要湿地类型为草本沼泽,其次为河流,其他湿地占总面积比例较小。(2)研究区各阶段湿地都有转化,主要发生在湿地和非湿地之间,多数表现在草本沼泽和草地之间的转化。(3)湿地分布和湿地转化面积主要集中在低海拔区域和低坡度区域,其中海拔100 m和坡度5°以下范围内的湿地分布面积和湿地转化面积占湿地总面积及湿地转化面积的绝大部分。(4)年内季节性湿地转化与降水、温度和湿地植被物候关系密切。     

Conversion from natural wetlands to paddy field alters the composition of soil bacterial communities in Sanjiang Plain,Northeast China

The Sanjiang Plain is the largest freshwater wetlands in Northeast China. In order to feed the growing population, about 84 % of the wetlands in this area have been converted to farmland, especially to paddy fields, since the 1950s. However, little is known about the influence of this conversion on soil microbial community composition. In this study, soil samples were collected from two natural wetlands dominated by plant species Carex lasiocarpa and Deyeuxia angustifolia and from a neighboring paddy field that was changed from wetland more than 10 years ago. The composition and diversity of bacterial communities in the soils were estimated by clone library analysis of nearly full length of 16S rDNA sequences. The results revealed that bacterial diversity was higher in paddy fields, and that the composition of bacterial communities differed among the three samples; the difference was more notable between the paddy field and two natural wetlands than between two natural wetlands. The distribution of clones into different bacterial phyla differed among soil samples, and the conversion from natural wetlands to paddy field increased the abundance of Proteobacteria and Firmicutes but decreased the abundance of Chloroflexi. About 63 % and 71 % of clones from two natural wetlands and 49 % of clones from the paddy field had <93 % similarity with known bacteria, suggesting that the majority of bacteria in natural wetland soils in the Sanjiang Plain are phylogenetically novel. In general, this study demonstrated that long-term conversion from natural wetlands to paddy field changes soil bacterial communities in the Sanjiang Plain.     

三江平原孤立湿地景观空间结构

受人类活动的影响,近几十年来三江平原大片连续湿地逐渐破碎化,形成了大量孤立湿地。湿地景观格局分析已成为湿地生态和全球变化研究领域的热点,因此以三江平原遥感影像为数据源,利用GIS技术和景观指数模型,在60m分析粒度下,对三江平原孤立湿地景观空间结构进行分析。结果表明:1研究区的中南部孤立湿地的斑块数量较多,而中东部孤立湿地的斑块面积较大,且孤立湿地斑块之间的邻近程度和连接度较高,三江、洪河自然保护区及研究区西部孤立湿地斑块的形状较复杂;2随着湿地斑块数量的递减,非孤立湿地在景观连接中起到的作用逐渐增加,孤立湿地在景观连接中起到的作用逐渐减小,但面积相对较大的孤立湿地斑块重要值一直处于较高水平,在景观连接中起着重要作用;3三江平原孤立湿地景观空间结构是地形地貌、农业开发活动、国家政策等因子综合作用的结果,应加强对孤立湿地的保护。     

三江平原孤立湿地空间分布及其影响因素

以遥感影像为数据源,结合GIS技术,利用空间分析与统计方法对三江平原孤立湿地空间分布特征及影响因素进行定量分析。研究结果表明:孤立湿地的质心偏向西南,其椭圆的长轴方向为东北-西南方向,椭圆周长面积比大于全部湿地(沼泽湿地、河流湿地和湖泊湿地)椭圆周长面积比,分散性明显;孤立湿地的热点地区主要有3个,主要分布在受人为干扰影响较大的三江平原的中部、西北部和西南部;在自然因素影响下,孤立湿地于海拔高度51—54m、坡度1—3度、距离河流12—16km、河流阶地地貌部位处达到最大值;受人为因素的影响,孤立湿地主要分布在居民点、道路和保护区附近,与排水沟渠之间的关系是随着距离的增加,孤立湿地数量呈先增加后减少的趋势。三江平原孤立湿地空间分布是自然因素和人为因素综合作用的结果,人类活动对孤立湿地和非孤立湿地空间分布格局具有不同的影响,应加强对孤立湿地的保护。     

Zonation of plant cover and environmental factors in wetlands of the Sanjiang Plain,northeast China

The zonation of depressional and riparian wetlands in the Sanjiang Plain of northeastern China was studied to describe their vegetation composition and environmental variables. We sampled 108 plots in 6 depression and riparian wetlands. Samples were classified into 4 groups using two‐way indicator species analysis (TWINSPAN). Emergent marsh vegetation was characterized by Carex lasiocarpa and C. pseudocuraica, meadow marsh vegetation by tussock species such as Carex appendiculata and C. meyeriana, wet meadow vegetation by Calamangrostis angustifolia and Carex appendiculata, and shrub meadow vegetation by the shrubs Betula fruticosa, Alnus sibirica and Salix rosmarinifolia and the graminids Carex schmidtii and Calamagrostis angustifolia. CCA ordination showed that water table, organic matter and available N were the major factors explaining the vegetation zonation pattern. Compared with other Northern Hemisphere regions, bog and fen vegetation are completely absent due to climatic conditions unfavorable for peat formation. Out of four vegetation types, only the Carex lasiocarpa community and the C. pseudo‐curaica community have been found in other regions. However, at the species level many species are widespread and some species are vicariant or pseudovicariant to other regions in the world. Our study suggests that topography and hydrology may be the most important determinants of the vegetation pattern in this region.     

鄱阳湖苔草湿地甲烷释放特征

2009年5月-2010年4月在鄱阳湖南矶湿地国家级自然保护区选择以灰化苔草为建群种的洲滩,设置土壤-植物系统(TC)、剪除植物地上部分 (TJ)2个试验处理,利用密闭箱-气相色谱法测定了鄱阳湖典型苔草湿地的甲烷(CH₄)释放通量。结果表明:1)TC、TJ 2个试验处理CH₄释放速率变化范围分别为-0.094-17.75 mg · m^-2 · h^-1、-0.122-19.16 mg · m^-2 · h^-1,均表现出明显的季节变化规律;2)地表未淹水期间,剪草处理CH₄释放显著高于非剪草处理(t=2.69, P<0.05);地表淹水达到15 cm后,剪草处理CH₄释放明显低于非剪草处理。3)土壤5 cm温度、土壤水分与2处理非淹水期间CH₄释放速率均呈显著正相关,是非淹水期间CH₄通量变化的主要控制因子,2因子能够共同解释非淹水期苔草湿地65%-74%的CH₄通量变异;4)试验期间,苔草湿地CH₄释放量约为12.77 gC/m²,相当于同期土壤有机质分解碳排放量的4%,甲烷释放的碳消耗不足苔草湿地年NPP的1%。     

三江平原4种典型湿地土壤碳氮分布差异和微生物特征

选择三江平原洪河湿地保护区4种典型湿地类型：小叶章+沼柳湿地、小叶章湿地、毛苔草湿地和芦苇湿地作为研究对象,分析了不同湿地土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)含量和微生物活性指标(土壤蔗糖酶、纤维素酶、过氧化氢酶、微生物生物量碳MBC、微生物生物量氮MBN、微生物呼吸速率MBR、微生物商q_MB和代谢商q CO₂)的变化及其相互关系.结果表明： SOC和TN含量均随土层深度增加而减少,不同湿地类型之间具有极显著性差异(P<0.01).各湿地土壤酶活性(除过氧化氢酶)、MBC、MBN含量和MBR均以表层(0～10 cm)最高,并随着土层深度的增加而降低.在0～30 cm土层内,小叶章+沼柳湿地和小叶章湿地SOC、TN含量、土壤酶活性、MBC、MBN含量、MBR、q_MB和qCO₂均高于淹水区的毛苔草湿地和芦苇湿地.统计分析表明,SOC、TN与微生物活性指标(qCO₂除外)均存在极显著正相关关系(P<0.01).表明研究区土壤微生物特征对SOC、TN的变化具有重要的影响和指示作用.