黄河三角洲湿地灌丛化群落水分利用规律及其与水位-盐分时空动态定量研究
批准号:
42107311
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
索立柱
依托单位:
学科分类:
基础土壤学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
索立柱
中文摘要
湿地灌丛化群落(灌木+草地)相较于单一草地,植被有更发达的根系和更强的生存能力,这使其能在地下水埋深浅、土壤盐渍程度高的北方滨海湿地大面积分布。但是,由于灌丛化群落水分利用规律及其与多变水位-盐分环境之间的响应关系不明确,导致其较高的耗水需求与有限的淡水资源之间矛盾突出,制约了湿地生态补水策略的合理制定,威胁了滨海湿地生态安全。基于此,本研究以黄河三角洲盐地碱蓬-柽柳湿地灌丛化群落为研究对象,拟通过野外样带调查和原位监测,探明盐地碱蓬和柽柳在不同水位-盐分环境的生长状况和根系分布特征,厘清湿地灌丛化群落在生长季内的蒸腾耗水规律,并通过同位素技术明确根系在不同水文地质条件下的耗水土层及其水分来源,在此基础上,结合模型揭示植被耗水规律与水位-盐分变化的定量关系。本研究将丰富湿地灌丛化群落植被应对水盐胁迫的理论知识,对于健全黄河三角洲湿地生态补水机制、维持滨海湿地生态系统的健康和稳定有重要意义。
英文摘要
Compared with grassland ecosystem vegetation, Wetland shrub-encroached grassland (WSEG) has more developed roots and stronger viability, which enables it to be widely distributed in northern coastal wetlands with shallow groundwater depth and high soil salinity. However, due to the unclear water use of WSEG and its response to the variable water level-salt environment, the contradiction between its high water consumption demand and limited freshwater resources is prominent, which restricts the reasonable formulation of wetland ecological water supplement strategy and threatens the coastal wetland ecological security. Thus in this project, the quantitative relationship between vegetation water consumption and the change of groundwater level and salt content will be revealed based on the results of the features of root distribution under different water level-salt environment, the dynamic variations in WSEG water use during growth season and the contributions from different water sources combining with water isotope analysis by investigating and monitoring the WSEG, which included Suaeda salsa (L.) Pall and Tamarix chinensis in Yellow River Delta. This study will enrich the theoretical knowledge of WSEG in response to water and salt stress. Besides, it is of great significance for improving the ecological water supply mechanism of wetland in the Yellow River Delta and maintaining the health and stability of coastal wetland ecosystem.
柽柳灌丛化群落相较草地植被群落有更发达的根系,更强的生存能力,这使得其在中国北方滨海湿地普遍生长,但是该区域地下水位较浅、矿化度高,季节性干旱严重,水位-盐分环境多变等自然因素同时限制了其分布范围,这使得湿地灌丛化的趋势尚不清楚。基于此,本项目以黄河三角洲柽柳灌丛化群落为研究对象,系统研究了柽柳群落分布特征及其海陆位置关系,分析了柽柳水同位素特征及其水分来源,明确了影响柽柳生长的主控因子与影响路径,主要结果如下:(1)黄河三角洲不同河海位置条件下柽柳生长状况存在显著差异,距河距离越近柽柳种群密度越高,而距海距离越远柽柳种群根系生长相对越发达,根长、表面积、体积、质量密度、长度密度和表面积密度等根系指标均先随距海距离增加而增加,达到峰值后趋于平稳;(2)土-水-盐条件随河海位置变化而呈现出的显著的空间分异规律,土壤容重、粘粒含量和全氮随距海距离的增加而显著增加,而砂粒含量、土壤pH则随着距海距离的增加而显著降低;地下水位随着距河距离的增加逐渐下降,土壤电导率和含盐量随距海距离的增加而显著降低;(3)不同样点土壤水同位素特征值(δ2H和δ18O)也因河海距离不同而有所差异,同时柽柳对各土层水源的利用比例呈现显著差异,表层土壤盐分含量是影响柽柳用水的主要因素;(4)土柱实验同样证明水盐环境显著影响柽柳生长,地下水位在1 m以下对柽柳基径生长有促进作用,而达到1 m后,对柽柳生长表现出更强的抑制作用;土壤含量盐分低于15‰对柽柳生长影响作用不大,而高于15‰后则显著抑制柽柳生长。(5)PLS-SEM模型分析了河海位置影响柽柳及其根系生长路径,河陆位置通过影响地下水位(路径系数PC=0.581)影响柽柳根系生长(PC=0.403);海陆位置通过影响土壤砂粒含量、电导率与盐分(PC=-0.876)影响柽柳根系生长(PC=-0.488),海陆位置影响是河陆位置的1.87倍(0.438vs0.234)。该研究成果可为湿地灌丛化的发生发展过程提供科学解释,对于维持滨海湿地生态系统的稳定和可持续发展具有一定参考价值。
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