[发明专利]一种高寒沼泽湿地微生境空间异质性机理的研究方法

说明书

本发明公开了一种高寒沼泽湿地微生境空间异质性机理的研究方法，通过对高寒沼泽湿地冻融丘和洼地进行植被调查和土壤样品采集，在植物生长的最佳条件下研究冻融丘的形态特征，分析土壤有机碳和全氮等信息，通过比较法对高寒沼泽湿地是否具有肥沃岛效应进行了评价，结果表明，冻融丘的存在增加了微生境的空间异质性，促进了藏嵩草群落的植物多样性和土壤肥力，且随着土壤的深入，湿地丘‑洼与周边高寒草甸的土壤养分差距逐渐变小。因此，高寒沼泽湿地丘‑洼微生境形成了“肥沃岛屿”的格局，这些研究结果有助于提高人们对高寒沼泽湿地生态系统保护与恢复的认识。

技术领域

本发明涉及环境工程技术领域，具体涉及一种高寒沼泽湿地微生境空间异质性机理的研究方法。

背景技术

高寒沼泽湿地是青藏高原重要的水源涵养地，由于高寒沼泽湿地海拔高、温度低，低温使其土壤有机质分解缓慢，长期积累数量巨大，因此，其沉积物是研究过去环境变化的重要载体。

中国西部青藏高原幅员辽阔，有数十万平方公里的高寒沼泽湿地。高寒沼泽湿地主要由耐寒树种组成，高寒沼泽湿地以矮嵩草(Kobresia humilis)和糙喙苔草(Carexscabrirostris)等。高寒沼泽湿地被长期或季节性的水覆盖，下面为永久冻土层或季节性冻土。它们分布在世界海拔最高的地区，形成了最大的高寒湿地生态系统，由许多坚硬干燥的小丘组成，比周围的高寒草甸更能抵抗低温的干扰。丘是在长期冻融循环过程中形成于地表高出积水区的小圆顶状低温丘，又称冻融丘，冻融丘作为高寒沼泽湿地的一种特征，主要以藏嵩草 (Kobresia tibetica)覆盖，由冻土层、水动力和植物群落生长共同作用形成的。冻融丘高度在5-30cm之间，最大直径在10-96cm之间。这些冻融丘约占湿地表面的40-70％。冻融丘土壤在每年10月中下旬开始冻结，冻土层深度为52-220cm，在5月上旬和中旬部分冻土融化，每年冻融期可达180天。冻融丘通常位于排水不畅的洼地中，即冻融丘之间的低洼地称为丘间，也叫洼，优势种为苔草。相邻冻融丘和洼地的交替形成了高寒沼泽湿地特有的微环境特征，尤其冻融丘是青藏高原高寒沼泽湿地的显著特征。冻融丘的形成在很大程度上与冰缘低温扰动、高寒气候下河流湖泊水动力和植物群落生长的综合作用密切相关。高寒沼泽湿地中冻融丘的存在造成了热量和水分条件的空间异质性，进而影响了高寒沼泽湿地植被和生态系统的生产力。

青藏高原高寒沼泽湿地由于年均温低、海拔高、生长季短、植被生长缓慢等特点，研究丘-洼地微生境对植物生物量和湿地植物群落的影响具有重要意义。以往对高寒沼泽湿地的研究主要集中在湿地水文过程及其对湿地发展演变的影响、对湿地生态系统功能和结构的维持和控制以及对水文条件的改变等方面。研究表明，水文条件、土壤水分、土壤容重、土壤有机质和土壤氮的变化对湿地生态系统的结构和特征具有明显的调节作用，直接影响植物群落的生长、竞争、物种组成和优势度。相比之下，尽管冻融丘对土壤养分空间分布、植物多样性、植被动态和生态系统过程有显著影响，但对冻融丘微环境的影响却很少关注。冻融丘在高寒沼泽湿地中的作用主要体现在通过丘- 洼地微生境改善植物群落变异和群落演替。丘-洼地微生境的差异可导致植物群落多样性的增加。

高寒沼泽湿地的丘-洼地综合微生境可以产生“肥沃岛屿”效应，“肥沃岛屿”是指土壤中营养物质在微尺度上的局部集中。这种影响主要表现在岛屿表层土壤与邻近岛屿土壤的不同特征上，这种土壤肥力上的差异随着土壤深度逐渐消失。土壤肥力的差异对高寒沼泽湿地植被及其生态系统功能，特别是其退化倾向具有相当大的影响。此外，冻融丘是干燥的，因为它们防止了内涝，也有利于植物群落结构组成。因此，冻融丘可以通过加速土壤养分的积累和循环，改变植物群落结构、物种组成和土壤养分的多样性和分布。

发明内容

基于上述技术问题，本发明通过高寒沼泽湿地冻融丘和洼地微生境对植物群落和土壤性质影响的研究，深入了解丘-洼微地形介导的水文输入的维持和调整过程产生明显的微生境空间异质性。目的是提供一种高寒沼泽湿地微生境空间异质性机理的研究方法。

具体技术方案为：