三江平原湿地排水沟渠对土壤可溶有机碳分布格局的影响

来源 :中国科学院东北地理与农业生态研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cyuch
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排水沟渠的存在是湿地变化的潜在因子,排水沟渠的修建改变了湿地土壤可溶有机碳(DOC)的释放过程和迁移路径,影响了与之相关联的流域土壤DOC的输出,改变了土壤DOC的分布格局。但是,目.前有关排水沟渠与土壤DOC分布之间的关系及其机理都不十分明确。本论文通过野外调查、采样和室内分析等手段,阐述了三江平原排水沟渠系统的结构及其水文特征,揭示了排水沟渠与土壤DOC分布之间的关系,同时阐明三江平原农业土地利用方式对土壤DOC分布格局的影响,深入探讨了三江平原湿地排水沟渠系统对土壤DOC分布格局的影响。主要得出以下几方面的结论:   三江平原湿地排水沟渠系统呈网络状结构,具有季节性输水廊道的特征,影响了湿地生物地球化学过程,最终引起了湿地退化。   土壤DOC的含量和分布特征是判断挖沟对湿地土壤影响的一个比较敏感的因子。三江平原排水沟渠的修建引起了湿地水文地貌的变化,由此导致土壤DOC分布格局的改变。未受排水沟渠影响的碟形湿地,土壤DOC分布异质性最强带出现在碟形湿地边缘,挖沟后碟形湿地土壤DOC分布特征与排水沟渠的位置有密切关系。当排水沟渠位于碟形湿地边缘时,土壤DOC分布异质性最强带在碟形湿地边缘靠近排水沟渠的位置,但是从碟形湿地边缘向中心土壤DOC含量和分布均发生变化。当排水沟渠位于碟形湿地低处时,土壤DOC分布异质性最强带出现在碟形湿地低处靠近排水沟渠的位置。对比有无排水沟渠作用下河岸湿地发现,土壤DOC含量和分布因排水沟渠的修建发生了很大变化。这是因为排水沟渠对河岸湿地土壤造成严重的干扰,截断了本应该汇入河道的河岸湿地土壤DOC流,并使其汇入到排水沟渠中,使河岸湿地土壤DOC含量减少,土壤DOC分布发生变化。另外,排水沟渠的修建还会引起河岸湿地土壤物质迁移和化学性质的改变,由此影响了河岸湿地土壤DOC的分布特征。大坝的修建则使大坝中部、底部和干渠底部土壤DOC垂直分布特征产生差异性。   环型湿地土壤水DOC浓度分布受自然排水状况的影响,对环型湿地地貌特点有一个系统的响应。从环型湿地边缘到中心,随着距环型湿地中心距离减小,土壤水DOC浓度呈线性增加(0—40cm层,R2=0.2814),这与环型湿地土壤水DOC的产生、利用和迁移过程密切相关。环型湿地土壤水DOC浓度分布与其它许多元素具有显著相关性,这表明土壤水中其它许多元素在土壤水DOC浓度分布中起着重要作用。排水小叶章草甸湿地土壤水DOC浓度受排水影响对排水沟渠有一个系统响应。沿排水沟渠横向小叶章草甸湿地土壤水DOC浓度(平均值)呈现波动的分布规律,并随深度和季节变化。这主要因为,排水沟渠的修建为小叶章草甸湿地地下水流创造了一个排泄点,地下水携带着大量DOC流过不同土壤(由高到低)移向排水沟渠,而不同的水文和植被条件导致不同的分布规律。这也暗示了三江平原排水沟渠系统的修建,必然导致湿地土壤水DOC输出和河流DOC浓度的改变。   挖沟排水和土地的开垦耕作促进了排水沟渠DOC的沉积,而土地利用方式不同是排水沟渠沉积物DOC含量和分布产生差异的主要原因。进入到排水沟渠系统中的土壤DOC流与排水沟渠的作用具有时间、空间和等级性,所以排水沟渠系统既是土壤DOC分布的“源”、“汇”,又是土壤DOC迁移的“通道”,即土壤DOC分布的连续统。   排水沟渠DOC含量主要受来自周围土地利用的水流、DOC“源”和排水沟渠相互作用的影响,因此不同排水沟渠类型DOC具有不同的时间格局变化特征。排水沟渠水DOC浓度随不同月份的变化规律为:8月份>6月份>10月份;而排水沟渠沉积物DOC含量随不同月份的变化规律为:10月份>6月份>8月份,这主要与排水沟渠DOC内“源”输入和输出有关。穿过型沟渠和边界沟渠水和沉积DOC浓度的差异也随土地利用方式和时间的不同发生变化。这主要由三种土地利用方式下排水沟渠排水状况的季节变化差异造成。排水沟渠DOC和TOC、TN、TP之间的相关性表明排水沟渠中其它元素对DOC运移和沉积也有重要影响。
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