莫莫格扁秆藨草恢复湿地土壤种子库对长芒稗入侵的响应

湿地恢复过程中,时常有外来种或本地杂草入侵。土壤种子库作为未来植被的潜在种源,对湿地恢复效果具有重要的指示意义。在莫莫格国家级自然保护区,以恢复白鹤栖息地(扁秆藨草(Scirpus planiculmis)沼泽)为目的,进行了退化湿地的水文恢复;但退化湿地恢复2a后,一年生杂草长芒稗(Echinochloa caudata)在大部分区域成为建群种。以长芒稗入侵湿地和扁秆藨草自然湿地为研究对象,对比分析了长芒稗和扁秆藨草的土壤种子库及生长结实特征。结果表明,在自然湿地扁秆藨草种子库规模是长芒稗的18.42倍,而在恢复湿地长芒稗种子库大小是扁秆藨草的5.04倍。与自然湿地相比,扁秆藨草种子库密度在入侵湿地明显减少,但仍保留了一定量具有活力的种子(664.32±105.98)粒/m~2,这与研究区扁秆藨草较高的种子生产力(9210.4±1513.4)粒/m~2及种子较强的浮力(FP50=39.7d)有关,说明扁秆藨草具备通过种子库或水传播恢复的潜力。长芒稗土壤种子库密度在入侵湿地高达(3345.9±520.3)粒/m~2,明显高于自然湿地种子库规模(P0.01),说明恢复湿地受长芒稗入侵影响严重,这与长芒稗较高的种子生产力(7621.4±376.25)粒/m~2及较弱的种子浮力(FP0=5d)有关,同时也表明长芒稗通过水传播扩散的能力较弱。另外,研究区长芒稗平均高度超过1m,且盖度较大,不仅阻碍扁秆藨草种子的水播,也降低了到达地表的光照水平,从而抑制扁秆藨草更新。因此,在莫莫格受长芒稗入侵湿地,于开花结实前收获长芒稗地上植物体及凋落物应是限制长芒稗扩展、同时促进扁秆藨草恢复的有效措施。     

未来气候变化情景下中国自然湿地CH4排放的时空变化

应用TRIPLEX GHG模型,模拟未来气候变化背景下2006—2100年中国自然湿地生态系统CH₄排放的时空变化.结果表明： 保持中国现有自然湿地分布不变,在3种相对浓度路径(RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5）情境下,21世纪末,中国自然湿地CH₄排放量与当前水平相比将分别增长32.0%、55.3%和90.8%.中国大陆南方自然湿地CH₄排放高于中部和北方,且自西向东呈现上升趋势.CH₄高通量排放区域主要集中在长江中下游湿地、东北湿地和珠江沿岸湿地.RCP4.5和RCP8.5情境下全国大部分自然湿地CH₄排放通量增加,而RCP2.6情境下21世纪中后期CH₄排放上升趋势得到控制并开始下降,到世纪末部分地区（尤其是青藏高原地区）CH₄排放通量与当前水平相比有所降低.     

莱州湾滨海柽柳林湿地植被碳储量的分布特征及其影响因素

莱州湾南岸的柽柳林湿地是我国北方现存面积最大的柽柳林滨海湿地,也是我国“南红北柳”生态工程的重要组成部分.本文基于2014年8月在昌邑海洋生态特别保护区的调查资料,研究了该湿地植被生物量、碳储量的空间分布特征及其影响因素.结果表明: 该湿地植被生物量为949.0 g·m^-2,植被碳储量为393.1 g·m^-2,基本呈中部高、东西部低的分布特征;植被各部分生物量、碳储量均表现为:地上部>地下部>凋落物.该区域主要有柽柳、碱蓬2个单优群落和4个混生群落,植被碳储量以柽柳群落最高,混生群落居中,碱蓬群落最低.受北部潮间带防潮坝的影响,表层土壤的含水量和电导率均不高,土壤盐分不是植被碳储量的主控因子,植被碳储量主要受土壤的营养盐状况(全氮和全磷)和粒径结构(粉粒含量)的影响.土壤水文条件的改变造成了植被群落的演替,在由耐盐群落(盐地碱蓬群落)向轻耐盐群落(茵陈蒿群落、狗尾草群落等)的演替过程中,植被碳储量增大.     

黄河河口盐沼植被分布、多样性与土壤化学因子的相关关系

以黄河河口盐沼实地调查的67个样地19个植物种的重要值,运用双向指示种分析将黄河河口盐沼植被分为柽柳-翅碱蓬+补血草+碱蓬群落、翅碱蓬群落、柽柳-芦苇+翅碱蓬群落、芦苇群落、穗状狐尾藻+芦苇群落和旱柳-芦苇+荻群落.利用典范对应分析(CCA)分析了土壤盐分、pH、Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、全氮、全磷、全碳、有机质等11个土壤化学因子与黄河河口盐沼植被分布的相关关系.CCA排序结果表明,土壤盐分和土壤pH是影响黄河河口盐沼植被分布的主要土壤化学因子.CCA排序第一轴与土壤盐分呈显著正相关关系(P<0.001),第二轴主要和土壤pH呈显著负相关关系(P<0.001).柽柳-翅碱蓬+补血草+碱蓬群落排列于排序图的右上部,与生境土壤中高含盐量及中等pH相对应,穗状狐尾藻+芦苇群落和芦苇群落分布于第一排序轴的最左端,主要与土壤低含盐量相关,翅碱蓬群落位于第二排序轴的下侧, 与较高的土壤pH相关,柽柳-芦苇+翅碱蓬群落和旱柳-芦苇+荻群落,土壤pH和盐分均较低.通过物种丰富度R、香农维纳多样性H′、物种均匀度E等指数与土壤化学因子的相关分析,发现黄河河口盐沼植物物种多样性与土壤盐分没有呈现出与土壤盐分很好的负相关关系,物种丰富度R、香农维纳多样性H′、物种均匀度E均与土壤盐分呈现显著正相关关系;R、H′与土壤pH呈现出十分显著的负相关关系; R、H′与土壤Ca2+、Mg2+含量呈现极为显著正相关关系.     

人工湿地污水处理系统中的植物效应与基质酶活性

为了解植物在湿地污水净化系统中的作用与机理,构建了A-B-C三级串连垂直流人工湿地系统,并选择水葱(Scirpus validus)风车草(Cyperus alternifolius)、美人蕉(Canna indica)、和芦苇(Phragmites australis)作为测试植物,进行了生活污水处理试验.结果表明,系统中有植物单元单位面积污染物的去除量均高于无植物对照单元.与对照相比,在A、B、C三级系统中由植物效应产生的CODCr去除增量分别为43.52 g/(m2·d),20.38 g/(m2·d),30.94 g/(m2·d);TN去除增量为13.14 g/(m2·d),28.61 g/(m2·d),6.97 g/(m2·d);TP去除增量为1.2 g/(m2·d),0.66 g/(m2·d),0.06 g/(m2·d).从A到C级,污水中污质浓度递减,呈现根系活力显著增强,而植物生长量、过氧化物酶含量、生长量与氮磷积累量等显著下降趋势.基质酶活性在对照单元中较低,在有植物单元中,基质酶活性明显增大并与根系活力成正相关.     

黄河中游连伯滩湿地景观格局变化

以黄河中游连伯滩湿地1990、1995、2000、2005年4个时相的卫星遥感影像为基础,通过斑块密度、斑块边缘长度、景观多样性指数、优势度、景观破碎化指数、平均斑块分维数等景观空间格局指数,系统地分析了连伯滩湿地1990年以来湿地景观空间格局变化情况。研究结果发现:(1)1990-2005年,草地、耕地、林地斑块面积在增加,而水域和滩地斑块的面积在不断减小;(2) 湿地景观多样性指数从1990年的0.9947增加到2005年的1.1247,表明随着人类干扰活动的增加,景观结构异质性增大;(3) 斑块数量的增加、斑块密度的增加以及斑块边缘长度的增加等都说明该区域破碎化程度增加。造成湿地退化的自然因素主要是长期干旱导致黄河及汾河径流补给大大减少,而人口的压力则是湿地退化最根本的原因。     

扎龙湿地保护区异质生境芦苇种群分株构件的数量特征

采用单位面积取样,计数和测量的调查与统计方法,对扎龙湿地保护区4个生境单优群落芦苇种群分株构件数量特征进行比较分析。结果表明,4个生境芦苇种群从5月10日左右返青后进入营养生长期,分株高度和分株密度均持续增加到生殖生长初期的8月份,其中6-8月份差异均达到显著水平(P0.05),8-10月份差异均未达到显著水平(P0.05),芦苇进入生殖生长期后,分株便停止高度生长,地下芽的输出也不再形成分株补充现实种群;分株生物量和种群生物量均持续增加到生殖生长旺盛期的9月份,至休眠期的10月份均有所降低,各月份间的差异均达到显著水平,芦苇种群在生长季末期,具有将生产的物质分配转移到地下储藏与营养繁殖器官的形成与生长上的特性。芦苇种群分株数量特征与返青后实际生长时间之间均较好地符合对数函数关系,R~2在0.818-0.994之间,拟合方程均达到了P0.05的显著水平。4个生境芦苇种群分株密度以湿生生境最大,依次为水生生境、旱生生境,盐碱生境最小,分株高度、分株生物量和种群生物量均以水生生境最大,依次为湿生生境、旱生生境,盐碱生境最小。因此,4个生境芦苇种群分株构件数量特征均表现出基本一致的生育期节律性,同时,芦苇种群的个体生长和种群动态存在明显的环境效应,土壤含水量、pH是影响该地区芦苇分株数量特征的主要因子。     

Effects of seasonality,transport pathway,and spatial structure on greenhouse gas fluxes in a restored wetland

Wetlands can influence global climate via greenhouse gas (GHG) exchange of carbon dioxide (CO₂), methane (CH₄), and nitrous oxide (N₂O). Few studies have quantified the full GHG budget of wetlands due to the high spatial and temporal variability of fluxes. We report annual open‐water diffusion and ebullition fluxes of CO₂, CH₄, and N₂O from a restored emergent marsh ecosystem. We combined these data with concurrent eddy‐covariance measurements of whole‐ecosystem CO₂ and CH₄ exchange to estimate GHG fluxes and associated radiative forcing effects for the whole wetland, and separately for open‐water and vegetated cover types. Annual open‐water CO₂, CH₄, and N₂O emissions were 915 ± 95 g C‐CO₂ m^?2 yr^?1, 2.9 ± 0.5 g C‐CH₄ m^?2 yr^?1, and 62 ± 17 mg N‐N₂O m^?2 yr^?1, respectively. Diffusion dominated open‐water GHG transport, accounting for >99% of CO₂ and N₂O emissions, and ~71% of CH₄ emissions. Seasonality was minor for CO₂ emissions, whereas CH₄ and N₂O fluxes displayed strong and asynchronous seasonal dynamics. Notably, the overall radiative forcing of open‐water fluxes (3.5 ± 0.3 kg CO₂‐eq m^?2 yr^?1) exceeded that of vegetated zones (1.4 ± 0.4 kg CO₂‐eq m^?2 yr^?1) due to high ecosystem respiration. After scaling results to the entire wetland using object‐based cover classification of remote sensing imagery, net uptake of CO₂ (?1.4 ± 0.6 kt CO₂‐eq yr^?1) did not offset CH₄ emission (3.7 ± 0.03 kt CO₂‐eq yr^?1), producing an overall positive radiative forcing effect of 2.4 ± 0.3 kt CO₂‐eq yr^?1. These results demonstrate clear effects of seasonality, spatial structure, and transport pathway on the magnitude and composition of wetland GHG emissions, and the efficacy of multiscale flux measurement to overcome challenges of wetland heterogeneity.     

野鸭湖典型湿地植物光谱特征

遥感技术已成为湿地植被识别和分类的重要手段,而深入研究地面植物群落光谱特征对于利用遥感影像的湿地植被分类具有指导意义。以典型淡水湿地——野鸭湖湿地为实验区,测定其典型湿地植物群落的反射光谱,并重采样以模拟OMIS机载成像光谱仪红-近红外的50个波段。在此基础上应用二阶导数的方法得到湿地植物识别的9个最佳波段:515.3,553.1,626.5,687.5,733.9,810.6,821.1,833.0,966.8nm。这些波段可以很好的识别湿地植物类型:沉水植物在810.6,821.1,833.0nm存在独特的吸收/反射特征,与其他湿地植物类型相区别。浮水、挺水、湿生、中生植物相比,浮水植物在515.3nm的吸收特征和553.1nm的反射特征较为突出;浮水、湿生、中生植物在687.5nm的吸收特征与挺水植物相比更为显著,但挺水植物在733.9nm的反射特征尤为明显;湿生植物在626.5nm的吸收特征比浮水、挺水、中生植物更加显著;中生植物缺少在626.5nm的吸收特征,但在966.8nm的吸收特征最为明显。研究成果不仅可以为野鸭湖湿地植被的高光谱遥感数据处理及湿地植被制图提供一定的科学依据,而且可以为淡水湿地植被的遥感识别和分类提供一定的参考、借鉴。     

甘南高寒湿地草地放牧系统管理的AHP决策分析及生态恢复对策

以甘南玛曲县的高寒湿地为研究对象,系统探讨了湿地植被退化及土地沙漠化的主要动因及其时空变化特征。采用多层次的AHP(Analytic Hierarchy Process)决策模型,对导致湿地植被退化的主要因素及诸种恢复措施综合效果进行了管理决策分析。结果表明：引发湿地植被退化的诸因素中,长期超载放牧和鼠害、虫害是其主要因素,其权重分别为0．4995和0．2684;在湿地恢复的诸管理措施中,围栏轮牧和建植人工草地或半人工草地的综合效果显著,其组合权重分别为0．2584和0．2009。基于上述分析,提出了湿地生态恢复与可持续利用的主要管理对策。