【摘 要】
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生态交错带是相邻生态系统之间的过渡带,其特征由相邻的生态系统之间相互作用的空间、时间及强度所决定。因此其结构和功能对外部环境条件即外部力的变化,如气候变化以及人为干扰极端敏感。高山林线交错区是一类特殊的生态交错带,高海拔山地的环境因子,如气温、降雨、太阳辐射、大气湿度等共同影响高山林线交错区的形成。此外,高山林线交错区对全球气候变化和人类活动干扰的响应更为敏感和迅速,其生态系统较为脆弱,是陆地生态
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生态交错带是相邻生态系统之间的过渡带,其特征由相邻的生态系统之间相互作用的空间、时间及强度所决定。因此其结构和功能对外部环境条件即外部力的变化,如气候变化以及人为干扰极端敏感。高山林线交错区是一类特殊的生态交错带,高海拔山地的环境因子,如气温、降雨、太阳辐射、大气湿度等共同影响高山林线交错区的形成。此外,高山林线交错区对全球气候变化和人类活动干扰的响应更为敏感和迅速,其生态系统较为脆弱,是陆地生态系统对全球气候变化的重要预警区。随着未来全球气候变暖,在一定的时间尺度内,高山林线交错区的树木更新和植被覆盖将会发生显著的变化,从而导致土壤和植物重金属分布格局、储量发生改变,影响山地森林重金属生物地球化学循环。然而,目前对山地森林重金属的研究多集中于高山林线以下的林区,却鲜少有人关注高山林线交错区的土壤和植物重金属分布格局、储量变化,及其环境意义。因此,本研究通过对贡嘎山东坡和北坡林线交错区不同深度土壤和植被的布点采样,分析重金属含量,并计算重金属储量,探究东北坡林线交错区土壤和植被的重金属分布格局、积累特征和储量变化,揭示东北坡林线交错区土壤和植被重金属的潜在来源,研究结果如下:(1)贡嘎山东北坡林线交错区土壤重金属含量、分布特征和储量受植被覆盖以及气候的影响。与青藏高原重金属含量基线值相比,东北坡O层土壤中Hg、Cd的平均含量高4-9倍,但Cr、Co、Cu、Zn、As、Pb、Ni、Ba、Tl、U、Rb、Sr的平均含量低1-15倍(P<0.05)。东北坡A层土壤中Hg、Cd的平均含量高出青藏高原基线值1-5倍(P<0.01),而Ag的含量差异不显著(P>0.05),Co、Cu、Zn、As、Pb、Ni、Tl、Rb的平均含量低1-6倍(P<0.05)。东坡A层土壤中Cr、Ba和Sr的平均含量均高出青藏高原基线值1-2倍(P<0.01)。北坡A层土壤中Ba和东坡A层土壤中U的平均含量与青藏高原基线值差异不显著(P>0.05)。此外,沿林线交错带,由于较高的凋落物汞输入,东坡冷杉林的土壤Hg含量和Hg储量显著高于其他样地;东坡冷杉林和北坡冷杉林土壤的Cu和Zn含量及其储量较低,这归因于针叶树种较长的生长周期,使得针叶树种比阔叶树种积累更多的营养元素;东北坡低海拔样地(即东坡冷杉林和北坡冷杉林)的土壤Cr、Co、As、Cd和Pb含量及其储量也较低,凋落物返还、冠层截留、土壤酸化以及云雾水输入是形成这种海拔分布格局的关键因素。(2)作为陆地生态系统的重要组成部分,植物在重金属的生物地球化学循环中发挥着重要的作用。通过对贡嘎山东北坡林线交错区植物的含量、积累特征及储量的分析结果表明,植物地上部以树叶和树皮中的Hg含量较高,其它重金属(Cr、Co、Cu、Zn、As、Cd和Pb)在树皮中的含量也较高,树干中的重金属含量最低,地下部植物组织中细根的微量重金属含量高于粗根,而苔藓地衣中各重金属的平均浓度均显著高于乔木/灌木整体平均重金属浓度。沿林线交错带,东坡冷杉林和北坡冷杉林植被整体(包括树叶、树枝、树干、树根)的各重金属储量显著高于其他样地,这主要是因为东坡冷杉林和北坡冷杉林具有显著更高水平的植被生物量(分别高121-145%和82%)。(3)相关分析和主成分分析结果显示,贡嘎山东北坡林线交错区土壤中Hg和Cd的累积受人为来源的大气沉降和土壤有机质络合作用的综合影响,Cr、Co、Cu、Zn主要来源于土壤矿物风化过程,而As和Pb主要来自交通活动和工业生产等人为排放,以及土壤矿物的风化过程。本研究通过分析贡嘎山东坡和北坡林线交错区土壤和植被的重金属分布格局、积累特征和储量变化,旨在阐明其相关影响因素,并探讨其对未来气候变化的意义,以期为预测在全球气候变暖的背景下,对高山林线交错区重金属生物地球化学循环的影响提供数据支撑与理论依据。
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