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        黃河源區(qū)河漫灘濕地土壤和植被變化特征

        2016-06-14 17:44:49林春英李希來韓輝邦JayGao
        江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2016年4期
        關(guān)鍵詞:土壤養(yǎng)分

        林春英+李希來+韓輝邦+Jay+Gao+顏海前+張博越

        摘要:從黃河源區(qū)河漫灘濕地地理地形指標(biāo)、土壤指標(biāo)和植物群落指標(biāo)出發(fā),對黃河源區(qū)河漫灘濕地土壤和植被變化特征進(jìn)行研究。結(jié)果表明,黃河源區(qū)河漫灘濕地土壤偏堿性,隨著土層的加深,草土比減小,黃河源區(qū)河漫灘濕地土壤為松沙土,土壤含水量隨著土層的加深而減少;黃河源區(qū)河漫灘濕地主要養(yǎng)分在垂直方向上都表現(xiàn)出上層高于下層的規(guī)律;調(diào)查的樣方內(nèi)共出現(xiàn)高等植物23種,分屬于11科21屬,樣方內(nèi)藏嵩草的重要值為36.87%,禾本科重要值為10.53%,莎草科的重要值為27.23%,雜草的重要值為17.42%,毒草的重要值最低,為7.95%。

        關(guān)鍵詞:黃河源區(qū);河漫灘濕地;土壤特征;土壤養(yǎng)分;植被特征

        中圖分類號: S181

        文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A

        文章編號:1002-1302(2016)04-0423-04

        濕地是由水陸相互作用而形成的特殊自然綜合體,是生物多樣性最高和生態(tài)功能最全面的生態(tài)系統(tǒng)之一。濕地是一種兼具水分、土壤、空氣、生物等組分的獨特復(fù)合型生態(tài)系統(tǒng),對全球變化具有較高的敏感性[1-4],而青藏高原上又發(fā)育著世界上獨一無二的大面積高寒濕地群[1,5-7],它們對高原生態(tài)環(huán)境意義重大。黃河源區(qū)是黃河的發(fā)源地,此處雪山連綿,河流、湖泊眾多,它是黃河水資源的主要來源地之一,故被稱為黃河的“水塔”。黃河源區(qū)位于青藏高原的東北部,涉及青海、四川、甘肅3省的6個州、19個縣,總面積約13.2萬km2。該地區(qū)位于青藏高原東北部,高原腹地東坡,印度洋高空水汽和滇西、藏東、川西低空水汽相交于此,水汽條件好,使得該地區(qū)降水量相對集中且大。該地區(qū)流入黃河的主要河流不下10條,由于境內(nèi)多山和河谷,形成了無數(shù)小河組成的樹枝條水系,河流密布、沼澤眾多,是世界上海拔高且濕地分布較集中的地區(qū)。近幾年,由于全球氣溫的升高和人類活動的加劇,導(dǎo)致湖泊、沼澤等的嚴(yán)重縮減,生物多樣性的喪失等一系列情況的發(fā)生,區(qū)域內(nèi)人口數(shù)量增加,家畜數(shù)量也成倍增長,放牧地點向高海拔的山地遷移,使人為影響或破壞的范圍擴(kuò)大[8]。2012年在教育部長江學(xué)者和創(chuàng)新團(tuán)隊發(fā)展計劃——“三江源生態(tài)演變與環(huán)境保護(hù)”的資助下,我們對黃河源區(qū)7類濕地進(jìn)行了野外初步調(diào)查,結(jié)果顯示,黃河源區(qū)河漫灘濕地面積大、分布廣,在黃河源區(qū)占有重要位置,有必要加強(qiáng)對河漫灘濕地特別是土壤和植被變化的深入研究。

        1 研究區(qū)概況和研究方法

        1.1 研究區(qū)的自然概況

        黃河源區(qū)地處青藏高原,河流密布、沼澤眾多,是世界上海拔高、濕地分布較集中的地區(qū)。該地區(qū)為川、甘、青3省交界,屬純牧區(qū),包括青海省果洛州的瑪多縣、瑪沁縣、達(dá)日縣、甘德縣、班瑪縣和久治縣,玉樹州的稱多縣和曲麻萊縣,黃南州的河南縣和澤庫縣,海南州的同德縣、興??h、貴南縣、共和縣和貴德縣;甘肅省甘南州的瑪曲縣;四川省阿壩州的阿壩縣、紅原縣和若爾蓋縣。黃河源區(qū)有無數(shù)條山河河流從西側(cè)流入黃河,故該地區(qū)河漫灘濕地面積大,地貌多為高山、草甸、草原。結(jié)合以往的調(diào)查研究,考慮到黃河源區(qū)的澤庫縣和河南縣境內(nèi)分布的河漫灘濕地面積廣而且多,本項目研究區(qū)設(shè)在有一定研究基礎(chǔ)和氣象觀測數(shù)據(jù)容易獲得的黃南州河南縣和澤庫縣境內(nèi),沿河南—澤庫、澤庫—同仁、澤庫—同仁等公路沿途,隨機(jī)選取河漫灘濕地樣地共計13個(圖1)。河南縣和澤庫縣境內(nèi)的所有河漫灘濕地樣地作為空間重復(fù)的樣地,地理位置詳見表1。研究區(qū)氣候為高原大陸性氣候,屬高原亞寒帶濕潤氣候區(qū),平均海拔3 600 m。全年四季特征不明顯,僅分冷(干)季和暖(濕)季,冷季寒冷干燥而漫長,暖季溫和濕潤而短暫。年平均氣溫為0.0 ℃,最冷月平均氣溫為 -10.6 ℃,最熱月的平均氣溫為9.4 ℃。年降水量597.1~615.5 mm,年平均蒸發(fā)量為1 349.700 mm,年相對濕度為65%,全年日照時數(shù)3 241.8 h,日照時間長,晝夜溫差較大,平均無霜期為16.5 d。

        1.2 研究方法

        1.2.1 濕地地形地理指標(biāo)及植物群落指標(biāo)測定 于2014年8月在黃河源區(qū)河南縣和澤庫縣進(jìn)行野外實地觀測。在河南縣和澤庫縣境內(nèi)的所有13個河漫灘濕地樣地里,隨機(jī)選取3個樣方,樣方面積為1 m×1 m,保證樣方與整個群落外貌的一致性。測定樣方內(nèi)的植物種類、蓋度、高度和地上生物量等指標(biāo)。多度和蓋度通過目測法測定;高度測定以自然高度為準(zhǔn),每種植物測量5株,對于不足5株的種,全部測定;地上生物量測定是將每種植物的所有個體齊地面剪下后稱其鮮質(zhì)量。

        1.2.2 黃河源區(qū)河漫灘濕地土壤指標(biāo)的測定 經(jīng)過野外調(diào)查,濕地土壤根系分布深度范圍大致在23 cm左右,取3層,故每層為7.5 cm。每一樣方用土鉆取土3鉆,分為0~7.5、7.5~15、15~22.5 cm 3層,將同一樣地的同一層土壤混合在一起,裝入自封袋編號,帶回實驗室使其自然風(fēng)干,在實驗室測土壤養(yǎng)分指標(biāo)。采用甲種土壤比重計法測定土壤懸浮液的比重,確定土壤質(zhì)地[9]。不同退化草地的土壤質(zhì)地可以由土壤粒級組成確定,即小于0.01 mm 的物理黏粒土粒,并根據(jù)卡慶斯基土壤質(zhì)地分類法確定土壤質(zhì)地類型[10];土樣自然風(fēng)干后用土壤篩等工具分出土樣中的草根,再用電子天平稱出草根質(zhì)量和取出草根后的土質(zhì)量,二者之比即為草土比;將39個土壤樣品送青海鑫隆農(nóng)業(yè)科技有限公司,測定土壤的全N總量、全P2O5總量、全K2O總量、堿解N總量、速效P總量、速效K總量、有機(jī)質(zhì)總量。

        1.3 數(shù)據(jù)處理

        1.3.1 樣地土壤質(zhì)地測定方法

        溫度校正系數(shù)=(土壤懸液溫度-20)×0.6;

        校正后甲種比重計讀數(shù)=甲種比重計原讀數(shù)+溫度校正系數(shù);

        土粒質(zhì)量百分?jǐn)?shù)=<0.01 mm物理性黏粒百分?jǐn)?shù)=

        校正后甲種比重計讀數(shù)烘干土質(zhì)量×100%。

        1.3.2 物種多樣性測度 群落結(jié)構(gòu)特征主要以樣方內(nèi)各物種重要值來描述,重要值的計算方法如下:

        1.4 數(shù)據(jù)分析

        數(shù)據(jù)分析采用Excel 2007和SPSS 17。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 黃河源區(qū)河漫灘濕地土壤物理化學(xué)性質(zhì)

        由表2可知,黃河源區(qū)河漫灘濕地土壤的pH值都大于7,說明黃河源區(qū)河漫灘濕地土壤偏堿性,且土壤的pH值隨著土層的加深而增大,但是在0~7.5、7.5~15、15~22.5 cm土層之間差異不顯著;黃河源區(qū)河漫灘濕地的草土比隨著土層的加深而減小,草土比在0~7.5、7.5~15、15~22.5 cm之間差異顯著(P<0.05);黃河源區(qū)河漫灘濕地土壤為松沙土,0~7.5、7.5~15、15~22.5 cm土層之間差異不顯著;土壤含水量隨著土層的加深而減少,但是土層之間差異不顯著。

        土壤中各種養(yǎng)分含量是草地植物生長的限制性因子,黃河源區(qū)河漫灘濕地主要養(yǎng)分在垂直方向上都表現(xiàn)出上層高于下層(表3)的規(guī)律,這種變化主要是由植被枯落物返還量引起的。草地退化往往同時伴隨著土壤養(yǎng)分狀況的惡化。全N總量在4.59~12.55 g/kg變化,全N總量在0~7.5 cm土層與15~22.5 cm土層之間差異顯著(P<0.05),0~7.5 cm土層與7.5~15 cm土層之間差異不顯著;全P2O5總量在1.57~2.83 g/kg變化,全P2O5總量0~7.5 cm土層與15~22.5 cm 土層之間差異顯著(P<0.05),0~7.5 cm土層與75~15 cm土層之間差異不顯著;全K2O總量在13.86~18.34 g/kg 變化,全K2O總量0~7.5 cm土層、7.5~15 cm土層、15~22.5 cm 土層之間差異不顯著;堿解N總量在32239~662.79 mg/kg 變化,堿解N總量0~7.5 cm土層與15~22.5 cm 土層之間差異顯著(P<0.05),0~7.5 cm土層與75~15 cm土層之間差異不顯著;速效P總量在7.93~26.9 mg/kg 變化,速效P總量0~7.5 cm土層與7.5~15 cm土層、15~22.5 cm土層之間差異顯著(P<0.05),7.5~15 cm 土層與15~22.5 cm土層之間差異不顯著;速效K總量在34.85~253.71 mg/kg變化,速效K總量0~7.5 cm土層與7.5~15 cm土層、15~22.5 cm土層之間差異顯著(P<0.05),7.5~15 cm土層與15~22.5 cm土層之間差異不顯著;有機(jī)質(zhì)總量在86.95~263.06 g/kg變化,有機(jī)質(zhì)總量0~7.5 cm土層與15~22.5 cm土層之間差異顯著(P<0.05),0~7.5 cm 土層與7.5~15 cm土層之間差異不顯著。

        2.2 黃河源區(qū)河漫灘濕地植被特征

        黃河源區(qū)河漫灘濕地群落調(diào)查的樣方內(nèi)共出現(xiàn)高等植物23種,分屬于11科21屬(圖2)。河漫灘濕地和山前濕地遍布以西藏嵩草、甘肅嵩草為群落的優(yōu)勢種[14]。其物種按經(jīng)濟(jì)類群分為4類,優(yōu)勢種植物為西藏嵩草(Kobresia tibetica Maxim);禾本科植物有草地早熟禾(Poa pratensis L.)、垂穗披堿草(Elymus nutans)和紫花針茅(Stipa purpurea);莎草科植物主要有西藏嵩草(Kobresia tibetica Maxim)、雙柱頭藨草(Scirpus distigmaticus)、華扁穗(Blysmus sinocompressus)、苔草(Carex zekuensis),線葉嵩草(Kobresia capillifolia)、小嵩草(Kobresia parva);雜草主要有多裂委陵菜(Potentilla multifida L.)、蒲公英(Taraxacum mongolicum Hand.-Mazz)、美麗風(fēng)毛菊(Saussurea superba)、條葉垂頭菊(Cremanthodium lineare Maxim);毒草主要有云生毛茛(Ranunculus longicaulis)、四數(shù)獐牙菜(Swertia tetraptera Maxim)、黃花棘豆(Oxytropis ochrocephala)、甘肅馬先蒿(Pedicularis kansuensis Maxim)、藍(lán)玉簪龍膽(Gentiana veitchiorum Hemsl)、花葶驢蹄草(Caltha scaposa)、夏河紫菀(Aster yunnanensis var. labrangensis)、甘青老鸛草(Geranium pylzowianum Maxim)、海韭菜(Triglochin maritinum)、弱小火絨草(Leontopodium pusillum)。在黃河源區(qū)河漫灘濕地樣方內(nèi)藏嵩草的重要值為36.87%,禾本科的重要值為1053%,莎草科的重要值為27.23%,雜草的重要值為17.42%,毒草的重要值最低,為7.95%(表4、表5)。

        3 結(jié)論

        黃河源區(qū)河漫灘濕地土壤的pH值都大于7,說明黃河源區(qū)河漫灘濕地土壤偏堿性,且土壤的pH值隨著土層的加深而增大,土壤pH值在0~7.5 cm土層、7.5~15 cm土層、15~22.5 cm土層之間差異不顯著;黃河源區(qū)河漫灘濕地的草土比隨著土層的加深而減小,草土比在0~7.5 cm土層、75~15 cm土層、15~22.5 cm土層之間差異顯著(P<005);黃河源區(qū)河漫灘濕地土壤為松沙土,3個土層之間差異不顯著;土壤含水量隨著土層的加深而減少,但是3個土層之間差異不顯著。

        黃河源區(qū)河漫灘濕地主要養(yǎng)分在垂直方向上都表現(xiàn)出上層高于下層的規(guī)律,這種變化主要是由植被枯落物返還量引起的。全N總量0~7.5 cm土層與15~22.5 cm土層之間差異顯著(P<0.05),0~7.5 cm土層與7.5~15 cm土層之間差異不顯著;全P2O5總量0~7.5 cm土層與15~22.5 cm土層之間差異顯著(P<0.05),0~7.5 cm土層與7.5~15 cm土層之間差異不顯著;全K2O總量0~7.5 cm土層、7.5~15 cm 土層、15~22.5 cm土層之間差異不顯著;堿解N總量0~7.5 cm土層與15~22.5 cm土層之間差異顯著(P<005),0~7.5 cm土層與7.5~15 cm土層之間差異不顯著;速效P總量0~7.5 cm土層與7.5~15 cm土層、15~22.5 cm 土層之間差異顯著(P<0.05),7.5~15 cm土層與15~22.5 cm土層之間差異不顯著;速效K總量0~7.5 cm土層與7.5~15 cm土層、15~22.5 cm土層之間差異顯著(P<0.05),7.5~15 cm土層與15~22.5 cm土層之間差異不顯著;有機(jī)質(zhì)總量0~7.5 cm 土層與15~22.5 cm土層之間差異顯著(P<005),0~7.5 cm 土層與7.5~15 cm土層之間差異不顯著。

        黃河源區(qū)河漫灘濕地群落調(diào)查的樣方內(nèi)共出現(xiàn)高等植物23種,分屬于11科21屬,樣方內(nèi)藏嵩草的重要值為3687%,禾本科的重要值為10.53%,莎草科的重要值為2723%,雜草的重要值為17.42%,毒草的重要值最低,為7.95%。

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