辉河湿地土壤水盐动态及其对植物群落的影响研究

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土壤水分在盐分的形成、聚集以及分布中发挥着至关重要的作用。湿地水文过程引起的土壤水分变化会直接影响盐分运动,进而改变湿地盐渍化特征。未来气候变化背景下水文过程的显著改变将进一步加剧其对湿地盐渍化的影响,对湿地植被乃至整个生态系统的影响存在潜在风险和极大不确定性。本文以呼伦贝尔草原辉河湿地为研究区,从上游到下游选取5个断面(樟子松-ZZS、木桥-MQ、查干山-CGM、西博桥-XBQ、特莫呼珠-TMHZ),并根据水文特征划分为3种淹水状态(长期淹水样地-W、干湿交替样地-WD、未淹水样地-D),通过2020、2021年7-9月野外采样和室内分析,探究草原河流湿地土壤水盐动态及其对植物群落的影响,主要得出以下结论:(1)辉河湿地土壤有28.33%的面积处于盐化状态,土壤盐渍化程度由源头(樟子松)至汇水区(特莫呼珠)逐渐加深;随淹水程度的减弱也逐渐加深,且向深层(30-60 cm)移动。土壤盐化类型以硫酸盐盐土为主,随淹水程度的减弱由硫酸盐盐土向氯化物-硫酸盐盐土过渡。辉河湿地60%的土壤盐分剖面类型为表聚型,其余为底聚型和均匀型。土壤盐渍化的主要特征因子为Na+、SO42-、SAR,盐渍化程度主要受盐分组成、碱度特征和土壤结构的影响。(2)辉河湿地特莫呼珠样地土壤理化性质及盐分随季节变化存在显著差异。长期淹水样地,土壤盐分含量随季节变化表现为7月>6月>9月>8月,剖面分布类型在6、7、9月为底聚型,在8月为均匀型;干湿交替样地,土壤盐分含量随季节变化表现为:6月>9月>7月>8月,剖面分布类型由表聚型(6~8月)转为中聚型(9月);未淹水样地,土壤盐分含量随季节变化表现为:9月>8月>7月>6月,剖面分布类型由表聚型(6、7月)转为底聚型(8、9月)。土壤盐渍化程度随季节变化在长期淹水、干湿交替样地逐渐减弱,在未淹水样地表层土壤逐渐减弱、深层土壤逐渐加深。就土壤盐渍化类型而言,长期淹水样地,7、9月主要为氯化物-硫酸盐土,其余月份为硫酸盐盐土;干湿交替样地,0-30 cm土壤由硫酸盐盐土(6月)转为氯化物-硫酸盐土(7月),随后从深层向表层逐渐转为硫酸盐土;未淹水样地,氯化物-硫酸盐土随季节变化减少,且向深层移动。(3)植物群落地上生物量在中水高盐梯度下显著高于其余水盐环境,在高水非盐、中水中盐梯度间无显著差异;植物群落总生物量、地下生物量在高水非盐梯度下显著高于其余水盐梯度,在中水高盐、中水中盐梯度间无显著差异。不同水盐梯度下植物群落的根冠比无显著差异。土壤含水率与植物群落地上生物量的关系遵循高斯模型;与地下生物量、总生物量呈不显著正相关。土壤全盐量与植物群落地上生物量呈显著正相关;与总生物量、地下生物量的关系遵循Logistic模型。(4)不同水盐梯度下的植物群落α多样性均呈“V”型分布。中水高盐梯度下的湿地植物群落α多样性指数均显著低于其余水盐梯度。高水非盐环境下的Shannon-Winner指数显著低于中水中盐,Pielou指数则显著高于中水中盐;Simpson指数、Margalef指数在高水非盐、中水中盐梯度间无显著差异。土壤含水率与植物群落Simpson指数、Shannon-Winner指数、Margalef指数的关系符合二项式分布;与Pielou指数无明显相关关系。土壤全盐量与湿地植物群落α多样性指数均呈显著负相关关系。(5)不同水盐梯度下影响植物群落特征的土壤因子存在明显差异。其中,高水非盐梯度为土壤SMC和Ca2+;中水高盐梯度下土壤因子对植物群落特征的影响未达到显著水平;中水中盐梯度为土壤SMC、Ca2+和Mg2+。
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