刈割管理方式对黄河三角洲芦苇湿地植物群落结构及土壤固碳特征的影响

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黄河三角洲滨海湿地拥有丰富的芦苇(Phragmites australis)植被资源,芦苇作为滨海湿地的优势物种,固碳能力强,具有重要的经济价值和生态功能。刈割作为常见的湿地芦苇管理方式,能够促进植物群落自我调节和良性循环,刈割对芦苇的生长发育、优化和改善湿地生态环境都发挥着重要作用。刈割管理方式不同会造成芦苇生长及芦苇群落的差异。然而,目前关于刈割管理方式对黄河三角洲湿地芦苇群落及土壤固碳特征的影响并不清晰。因此,本文拟选取黄河三角洲湿地芦苇群落为研究对象,通过野外原位观测实验和室内分析,研究不同刈割管理方式对芦苇生长及植物群落特征的影响,明晰刈割管理方式对芦苇碳氮磷含量及化学计量比的影响,阐明芦苇湿地土壤有机碳组分及酶活性对刈割管理方式的响应,揭示刈割管理方式对芦苇群落及土壤固碳特征的影响机制。为此,在开展了5年的刈割管理实验的野外实验基础上,通过样方调查,测定芦苇株高、基径、芦苇地上及地下生物量,调查植物群落的相对频度、相对盖度、重要值,计算植物群落的物种多样性;通过植物样品采集测定芦苇化学计量,探讨不同刈割管理方式对芦苇化学计量的影响;通过土壤样品采集测定土壤理化性质、土壤有机碳储量及组分、土壤酶活性的影响,分析土壤理化性质、土壤碳组分和土壤酶活性之间的相关性,明晰不同刈割管理方式影响土壤碳固持的机制。研究结果如下:(1)刈割管理方式能够有效提高盖度、密度、基径,芦苇根、茎和叶生物量,降低芦苇的根冠比。在所有的处理中,3月份进行刈割不还田处理能够显著提高芦苇基茎、密度和根系生物量。说明刈割管理方式能够促进芦苇生长并有效提高芦苇的生物量。(2)芦苇的茎、叶中的C含量受刈割影响不显著,刈割管理方式显著提高了芦苇根、茎和叶的N和P含量。刈割管理方式显著降低了根C/N,C/P;降低了茎C/N比,3月份刈割管理方式显著降低了C/P;12月刈割还田和3月刈割管理方式降低了叶C/N。刈割管理方式可以明显提高芦苇N、P含量,激发芦苇补偿性生长,增加植物对N和P的吸收能力,促进芦苇生长。(3)刈割管理方式改变了芦苇群落结构,降低了芦苇群落多样性,增加了芦苇湿地中芦苇的相对重要值,增加了芦苇盖度和密度,刈割不还田处理多样性降幅最小,较其他方式维持了较高芦苇群落的物种多样性。3月份刈割管理方式可以作为维持芦苇植物群落多样性并增加芦苇植被群落重要值的一种恢复或保护措施。(4)刈割使芦苇植物群落土壤0-10 cm和10-20cm土层的有机碳显著增加,对可溶性有机碳、微生物量碳、颗粒有机碳含量增加及有机碳占比增加均产生显著影响,土壤酶活性受刈割处理影响显著,刈割还田处理与土壤蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶的提高呈显著正相关土壤酶活性的提高有利于土壤有机碳的积累。说明芦苇刈割管理方式可以作为有效管理措施,能够提高黄河三角洲滨海湿地芦苇群落土壤碳固持,并为退化湿地的修复和管理提供理论依据。
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