论文部分内容阅读
随着气候变暖和人类活动的日益加剧，青藏高原多年冻土加速退化，地下冰融化、地面下沉是其突出表现。在多年冻土交替冻结融化过程中，逐渐形成了热融湖塘这一特殊的地貌单元。近年来，这种由于冻土退化所引发的热融湖塘数量越来越多，规模越来越大，逐渐成为改变青藏高原多年冻土区地貌景观和冻土环境的主要因素。热融湖塘多发育于高寒草甸区，季节性或长期性的积水破坏了冻土土壤的水热平衡，对高寒草甸植被、土壤环境和土壤生物化学过程产生一定的影响，进而改变并加速着高寒生态系统的演替过程。本论文选择五道梁地区3处典型热融湖塘为研究对象，通过分析热融湖塘不同影响区域高寒草甸土壤理化性质、植被群落组成和土壤碳排放特征，探讨了热融湖塘的形成对寒区生态环境的影响。主要结论如下: (1)所研究热融湖塘为碳酸盐型，水质为咸水。湖水pH值为7.91～9.09，呈碱性，各离子含量在5～7月较高。在积水初期，湖水的总硬度较大，为硬水，随着水位的上升湖水硬度降低。所研究热融湖塘湖水来源主要为地表冰雪融水和冻土地下冰融水。 (2)所研究湖塘及周围区域共有9种草本植物，属于6科9属。湖心区、湖滨区、过渡区和天然区优势种分别为沉水植物眼子菜（Potamogeton distinctusA.Bennett）、湿生植物西伯利亚蓼（Polygonum sibiricum Laxm）、青藏苔草（Carexmoorcroftii Falc.ex Boott）和青藏苔草+垫状点地梅（Carex moorcroftii Falc.exBoott+ Androsace tapete）。热融湖塘不同区域水环境的差异直接影响植物群落的分布与演替，从天然区到湖心区，植被逐渐由陆生类型向水生类型转变。天然区植被群落生产力高于湖心区和湖塘影响区域，湖心区生产力高于湖滨区和过渡区。不同区域植物群落多样性指数较低，天然区物种丰富度指数、Simpson指数和Shannon-Wiener指数高于其他区域，热融湖塘的形成导致湖塘影响区域植被生产力和多样性的急剧下降。 (3)热融湖塘的形成对高寒草甸土壤理化性质产生显著影响。不同理化指标在不同划分区域分布特征不同。湖塘影响区域（湖滨区和过渡区）土壤黏粒、粉粒、含水量、有机质和水解氮含量较天然区域低，土壤容重、速效磷、钾和盐分含量高于天然区域，热融湖塘的形成导致周围区域养分流失，土壤粗粒化。湖心区土壤速效磷、钾、黏粒和粉粒含量高于其他区域，有机质、水解氮含量高于湖塘影响区域而比天然区域低，土壤容重和盐分含量低于湖塘影响区域而较天然区域高。其中，不同区域之间土壤各理化性质指标在表层(0～10cm)差异最为显著。热融湖塘不同区域土壤理化性质的差异主要与植被、土壤侵蚀和各元素的补给与流失的区域性差异有关，是这些因素共同作用的结果。土壤各理化性质指标之间存在显著或极显著的相关关系。 (4)过渡区和天然区土壤呼吸具有明显的季节变化规律，在7～8月达到最大，11月至翌年4月达到低值;湖滨区和湖心区在不同观测年季节变化不同，这主要取决于湖塘当年的淹水状况。不同区域土壤呼吸速率无明显的年际差异(P＞0.05)。土壤温度和水分含量是影响热融湖塘不同区域土壤呼吸时间变异的主要因子，表层土壤温度和水分的变化分别可以解释热融湖塘不同区域土壤呼吸季节变化的53.2％～83.3％和33％～74.7％，随离湖心距离的增加，土壤温度和水分对土壤呼吸季节变化的影响增强。土壤温度和水分对土壤呼吸产生明显的交互作用，二者共同解释了土壤呼吸季节变化的58.5％～88.9％、59.5％～92％，解释量高于单一因子，模型y=a+b T+cW+dTW能较好的表示这种交互作用。土壤呼吸温度敏感性（Q10值）具有较强的时间变异，非生长季Q10值(4.06～5.98)较生长季Q10值(1.61～2.50)高，这主要与不同时间段温度对土壤呼吸作用的相对强弱有关。不同区域土壤累计CO2-C排放量差异显著，天然区土壤CO2-C排放量高于其他区域，4个区域之间变异系数为112.36％。土壤累计CO2-C排放通量的空间差异与地上地下生物量显著相关，热融湖塘的形成导致湖心区和湖塘影响区域植物群落生产力的下降，土壤呼吸作用受到抑制。