扎龙盐沼湿地旱化特征及其对演替的影响

结合降水量、湿地蓄水量以及水面面积数据,研究扎龙盐沼湿地近年来的旱化特征及其对湿地演替的影响。结果表明:近年来,扎龙湿地呈现出持续干旱的状态是多种要素综合作用的结果。1970年以前,研究区的旱涝情况主要受自然环境的影响(降水量的年际变化、厄尔尼诺事件以及太阳黑子周期性变化等);1970年以后,湿地的旱涝程度是自然环境与人为活动共同作用的。1860—1970年,扎龙湿地旱涝变化以3~6 a和20~30 a周期为主。近半个世纪以来,扎龙湿地表现出干旱缺水的状态,其原因主要与人类活动限制了乌裕尔河上游径流进入湿地有关。扎龙湿地持续干旱缺水,导致大面积沼泽消失并形成盐渍化土壤,研究区盐渍土面积已经由1979年的170 km~2增加到2017年的245 km~2,并且有相当一部分土壤盐渍化过程发生在湿地核心区。     

微域尺度苏打碱土的特征与植被的分布规律

探讨了微域尺度(32 m长的横剖面)苏打碱土的特征以及植被分布规律.结果表明,沿洼地向高平地土壤表现为盐化草甸土-浅位柱状苏打碱土-白盖苏打碱土-中位柱状苏打碱土的分布格局.植被为圆叶碱毛茛/蔚蓄蓼群落、鹅绒委陵菜群落、羊草/寸草苔群落、裸地以及羊草/星星草/虎尾草群落,其中委陵菜/篇蓄蓼群落、羊草/苔草群落沿洼地呈环状分布,裸地以及碱茅/虎尾草/羊草群落呈斑状分布.洼地边缘的植被具有最高的物种丰富度和覆盖度,生物量也最高;高平地的植被矮小,生物量较少.裸地的盐分含量较高(可达3.38%),土体紧实,限制了植被生长.     

大中型土壤动物对内陆盐沼沿退化序列环境的指示研究

通过野外定位观测和室内分析,分析了扎龙盐沼湿地土壤大中型土壤动物分布格局及其对湿地退化的响应。结果表明,大中型土壤动物对研究区典型湿地退化序列的土壤环境表现出明显的响应。沼泽表层具有最高的个体密度(达728只/m²),羊草草原表层的类群数最高(具有10个科的土壤动物),也具有最高的Shannon-Wiener指数。裸地无论是土壤动物的个体密度还是种群密度都显著低于其他生境中的土壤动物。裸地的优势类群为鞘翅目、双翅目以及弹尾目。羊草草原的大中型土壤动物以膜翅目、等翅目和双翅目幼虫为优势种群。拂子茅苔草区优势种群为膜翅目和双翅目幼虫。芦苇沼泽以环口螺科和双翅目幼虫为优势种群。典范对应分析表明,影响土壤动物的环境因子可以分为两大类:以湿度和有机质为代表的指标,可以反映湿地湿润和丰富腐殖质的特征;以碱化度为代表的另一类指标,可以反映该区域土壤盐渍化程度。保护湿地植被对于维护湿地土壤动物的多样性特征具有十分重要的意义。     

浅地下水埋深微域尺度苏打盐渍土的积盐机理探讨

通过野外定位观测和室内化验,探讨了浅埋地下水环境下苏打盐渍土的积盐机理。结果表明:在35×35m2大小的区域内,相对高差仅60cm,包括盐化草甸土、浅位柱状碱土、白盖苏打碱土和中位柱状碱土4种土壤类型。盐化草甸土分布在相对较低的洼地,几乎没有碱化层;白盖苏打碱土和中位柱状碱土分布在微坡地和高平地。高平地土壤的碱化层出现在15～30cm,碱化度(ESP)70%,微坡地土壤的ESP表层最大达75%。地下水位(初见水位)表现为洼地凸出的三维空间格局,洼地和高平地之间的地下水初见水位差达1m以上,24h后的水位基本保持在同一水平。地下水位在冻结期的变化与冻土的形成和发展有一定相关性。冻结期,部分浅埋地下水进入冻层,导致冻层含水率增加,同期地下水开始缓慢下降。盐化草甸土表层的含水率从冻结前的20%增加到50%(过饱和状态),其增量达到显著性水平(p<0·05);苏打碱土冻结层含水率有一定的变化,但变化程度不显著。冻融期间,苏打碱土表层含盐量迅速增加,其中白盖苏打碱土表层含盐量增量幅度达80%,而盐化草甸土表层的盐分含量变化不显著。     

消融期湿地水环境及其中铁和锰的变化特征

通过野外取样和室内分析,探讨了冻融期间中高纬地区芦苇沼泽湿地水环境的特征.结果表明,铁、锰元素的时空变化特征对湿地的水环境具有指征作用.冻结期整个湿地表层聚集大量水分,消融后土体的水分明显减少.冻结期低洼处湿地土壤表层含水率达0.8 m3·m-3(过饱和状态),洼地边缘土壤最高含水率为0.5 m3·m-3,微高地土壤整个土层的含水率最小.pH随着地势逐渐下降而逐渐降低(都表现弱酸性).低洼部位土壤有机质含量最高,且随着消融过程有机质的增加幅度达55％,随着地势的增高有机质的含量以及变化幅度逐渐减小.小尺度内不同地貌的湿地土壤水文特征影响湿地铁、锰空间分布格局以及迁移转化特征.从水平空间来看,铁的水平分布表现为随着地势的抬升含量逐渐降低;从土壤垂直剖面来看,一般表现为随着剖面的加深,铁、锰的含量逐渐增加,并且淀积层含量明显高于其他层次.湿地土壤中的铁和锰在消融过程中的含量发生明显的变化.消融期间,湿地土壤表层铁的增量达80％以上,洼地边缘的表层也有一定增加,微高处土壤表层的铁、锰含量增加幅度最小.沼泽土壤的铁和锰元素含量与土壤的含水率呈正相关,与土壤的pH值呈负相关,与土壤中有机质的含量还表现出正相关的特征.通过对湿地中铁、锰元素的时空变化规律可以对湿地水环境特征以及演变特征进行指征.     

盐渍土的热力构型对水盐运移的影响研究

通过野外定位观测和室内分析,探讨了冻融季节苏打盐渍土的热力构型及对苏打盐渍土的水盐变化的影响。结果表明:土体热力梯度是水盐运移的诱导因素和驱动力。冬季松嫩平原西部土体热力构型为冷冻层-过渡层-暖土层;消融季节土体热力构型为暖土层-过渡层-冷冻层-过渡层-暖土层。受土体热力梯度和水势梯度驱动,潜水向冻结层积聚形成冻土。土壤类型不同,冻土的组成和性质存在显著差异。盐化草甸土和苏打草甸盐土成为水分迁移的汇集区,大量地下水汇集在盐化草甸土和盐土的冻层中,0-70 cm土层的含水率显著增加,最高含量达60%。苏打草甸盐土和白盖苏打碱土的冻层为盐分汇集区,苏打盐土和白盖苏打碱土0-70 cm土层土壤盐分增加明显,其中0-40 cm土层的盐分增量最显著。冻土层积聚大量盐分导致消融季节土壤的盐渍化程度不断加重。     

扎龙湿地水体的富营养化特征及综合评价

通过野外调查和室内分析,探讨了近年扎龙湿地的水体富营养化特征及其发展趋势。结果表明扎龙湿地的水质富营养化严重:各项指标(除CODMn外)的含量最高的时期都为Ⅴ级水质标准;另外,湿地的水质在空间上存在明显的差异。农业活动较频繁的地区的水质污染最重,扎龙湿地富裕以及林甸地区所属的湿地边缘的CODMn高达200ug/L,TP含量最高超过1000ug/L。应用幂函数加和型(EI)以及改进型营养状态指数模型(TSIm)对扎龙湿地水体富营养化进行综合评价表明,两种模型评价的结果存在模型的线性相关关系。扎龙湿地水体富营养化程度较高,大部分属于(重)富营养化甚至达到极富营养化程度,并且近20年来扎龙湿地水体富营养化程度整体上呈现恶化的趋势。     

扎龙湿地的水环境特征及其对珍稀水禽的影响

通过野外调查和室内分析,探讨了近年扎龙湿地的水环境系统的特征及对珍稀水禽的影响。结果表明:扎龙湿地是整个嫩江流域生态环境脆弱区,表现出整体退化的趋势。水质富营养化严重:各项指标(除CODMn外)的含量最高的时期都为Ⅴ级,远远大于国家对湿地水质Ⅱ级的规定。扎龙湿地水质特征存在年内变化和空间上的差异性。农业活动较频繁地区扎龙湖的水质污染最重。扎龙湿地水体中重金属各项指标都低于Ⅰ类水质标准,扎龙湿地底泥中Cu、Pb、Zn、Cd、Hg超过其背景值。常见水禽的食物———鱼体内重金属含量的平均值分别是水体中含量的数百倍。珍稀水禽体内也都不同程度地富集了一定的重金属含量。湿地的退化和重金属的富集应该引起相关部门的重视。     

人为扰动下扎龙湿地土壤环境对水质变化的影响

通过野外定位观测和室内分析,探讨了人为扰动对扎龙湿地土壤性质及对湿地水质退化的影响和湿地的演替规律。结果表明:湿地退化的现状是受多种因素影响综合作用下演替的结果。湿地以粉砂质为主的土壤质地特征决定了湿地生在受到干旱胁迫下水体很容易发生污染。近20年来整个湿地水体富营养化程度较为严重。汇入湿地的径流量持续减小导致湿地水环境质量明显下降。含磷和含氮物质的富集是导致湿地水体富营养化程度不断增加的主要原因。湿地水质指数呈现从核心区向外逐渐增加的变化趋势;除了极少部分区域的水质为贫营养化水平外,大部分缓冲区域的水质已经处于富营养化水平,位于湿地东部的缓冲区地带的水体大部分都已经处于重富营养化状态。鉴于扎龙湿地地表水富营养化污染的严重性,有必要把水体当中的含磷和含氮物质污染防治作为治理湿地水环境的重点加以考虑。     

季节性冻融对扎龙湿地演化的影响

通过野外定位观测和室内分析,探讨了冻融季节扎龙湿地的物质迁移和转变规律.结果表明:季节性冻融对扎龙湿地的演化有有明显的影响.扎龙湿地在小尺度内常常表现为盐化沼泽土-碱化草甸土-浅位柱状碱土-白盖苏打碱土-风沙土的微域格局.不同土壤类型的温度特征和冻融过程都存在一定差异.芦苇沼泽的冻融时间长达9个多月,羊草草甸草原的冻融时间仅8个月左右,且芦苇沼泽的冻融深度比羊草草甸草原深24 cm.消融期间芦苇沼泽土的含水率变化不明显,而其它土壤类型的含水率都迅速减少.消融期间部分芦苇沼泽土表层的残积根层逐渐分解,使得表层的有机质增加幅度达55%,0-70 cm土层的总氮增加幅度达52.8%.