黄河口不同水盐生境下芦苇群落生态化学计量学特征研究

来源 :烟台大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:freddyzhu
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近年来,随着人类开发速度加快以及黄河河道的频繁摆动、不规律断流等干扰程度的加重,加剧了黄河三角洲地区水盐空间分布差异,而水盐条件的改变则会引起黄河口湿地植被生理特性和土壤理化性质发生改变。芦苇作为该区域分布最广的物种之一,不仅具有开发为饲草资源的巨大潜力,还为湿地生态系统提供了重要的生态作用。因此,探究芦苇群落植被-土壤系统对水盐条件改变的响应特征,既有助于进一步认识湿地植被群落对环境的适应机制,也可为黄河口湿地芦苇更加合理的利用和保护提供科学依据。本研究将研究区设在黄河三角洲保护区内,后根据受黄河改道影响程度大小,选定故道区(OC):1996年黄河改道前河岸带芦苇群落;新生区(NC):现行黄河流路河岸带芦苇群落;潮水区(TC):主要受海水影响的芦苇群落,3个不同水盐生境为研究对象,重点探讨3种生境芦苇各器官(茎、叶、根状茎、须根)生物量及碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及化学计量特征以及各土壤元素(大量元素、重金属元素)空间分布特征。主要结果如下:(1)在土壤水盐状况上,黄河改道为3个研究区的水盐条件带来了显著的影响。其中,土壤电导率和地下水位(5~10月均值)为新生区<故道区和潮水区(p<0.05);土壤有机质(SOM)却呈潮水区<故道区和新生区的趋势(p<0.05)。(2)在土壤元素空间分布上,因黄河口湿地形成年限较短,加上其植被演替历史也比较短,致使该区土壤元素含量整体偏低。而在多种环境因子(形成年限、植物密度、土壤水盐含量、潮汐作用等)的共同作用下,不论在土壤表层(0~20 cm)还是剖面分布上,3种生境元素含量变化特征存在较大差异。即:表层(0~20 cm)土壤P、N含量表现出故道区>新生区和潮水区,而Cd含量则呈故道区<新生区;而Mo、Fe、Zn、Cr、Ni、As含量为新生区<故道区和潮水区,Se正相反。在剖面分布上,故道区和潮水区的重金属含量高值多出现在上层土层,并表现出随土壤剖面的加深而下降的趋势,而新生区变化趋势与此相反。此外,Igeo结果表明3个研究区土壤Ni、As和Mo均表现出了较高的毒性风险。而EF分析显示,3种生境土壤Cu、Ni、As、Mo、Hg和Fe可能主要是人为来源。同时,ΣTUs和TRI结果表明,3种生境重金属污染水平表现为:潮水区>故道区>新生区。(3)在植被特征上,受长期水盐条件差异的影响,3个研究区内芦苇的形态特征产生了显著的差异。其中,芦苇株高和叶片数表现为故道区>新生区和潮水区(p<0.05)。在潮水侵淹的作用下,芦苇的基茎、叶宽、叶长则为潮水区>故道区和新生区,而芦苇密度正相反(p<0.05)。同时,不同生境芦苇各器官对养分元素的分配策略也有所不同。故道区中,N、C、P含量最高值出现在芦苇叶片中,新生区则为N、C、P含量最高值分别出现在芦苇叶、茎和根茎中,而潮水区表现为叶N、茎C和茎P含量最高。除此以外,同全国及全球植物叶片C、P、N水平相比较,本研究3种生境芦苇叶片C含量(409.48 g·kg-1)和P含量(1.09 g·kg-1)偏低,而N含量(21.71 g·kg-1)偏高。同时,叶片N:P(20.22)>16,说明该区芦苇生长受到P元素的限制。综上,黄河改道通过改变土壤水盐状况,进一步影响了黄河口湿地芦苇群落土壤元素积累及分布和植物生长状况。虽然故道区土壤重金属污染水平在多种因素影响下有所提高,但由于该区较长的成土历史,其土壤营养元素储量整体也高于新生区和潮水区。同时,在芦苇的经济产量上,胁迫条件下的芦苇会通过自身补偿机制,对体内养分进行再分配以使其能在形态上更好适应生长环境。也正因此,3个生境的芦苇在单株生物产量上的差异并不显著。可见,在保护当地生态系统健康的前提下,将黄河口湿地芦苇群落当做饲草原料的后备资源,开发相适应的技术体系,有望在更加合理且科学利用黄河三角洲芦苇资源的基础上,提高芦苇的生态系统服务价值。
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