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人為干擾活動(dòng)對(duì)黃河三角洲濱海濕地典型植被生長(zhǎng)的影響

2020-01-08 06:16宋紅麗牟曉杰劉興土
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宋紅麗 ,牟曉杰,劉興土*

1. 山東省水土保持與環(huán)境保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/臨沂大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院,山東 臨沂 276005;2. 中國(guó)科學(xué)院濕地生態(tài)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所,吉林 長(zhǎng)春130102

濱海濕地處于海洋和陸地的交錯(cuò)地帶,對(duì)外界脅迫反應(yīng)敏感,極易受到人為活動(dòng)的影響(Camacho-Valdez et al.,2013)。中國(guó)東部沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)、人口相對(duì)密集,是人為活動(dòng)最為活躍的地方,也是受人為干擾影響最為嚴(yán)重的地區(qū)。其中典型的人為干擾活動(dòng)包括港口建設(shè)、堤壩建設(shè)、圍海養(yǎng)殖、農(nóng)田開(kāi)墾、鹽田開(kāi)發(fā)等多種類型(Bi et al.,2012)。特別是近幾十年來(lái),對(duì)沿海地區(qū)的開(kāi)發(fā)越加劇烈,濱海濕地呈現(xiàn)出不同程度的退化甚至消失,開(kāi)展人為干擾下濕地生態(tài)系統(tǒng)退化過(guò)程與退化機(jī)理研究,成為當(dāng)前國(guó)際濕地科學(xué)研究熱點(diǎn)和前沿問(wèn)題(韓大勇等,2012)。已有研究表明,人為干擾活動(dòng)會(huì)對(duì)植被的分布格局(álarez-Rogel et al.,2007;李愛(ài)民等,2014)、種類組成(房用等,2009;韓大勇等,2011)、群落結(jié)構(gòu)(李敏等,2017)等產(chǎn)生影響。濕地植被作為濕地生態(tài)系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分,可以綜合反映濕地的生境特征,開(kāi)展人為活動(dòng)干擾下濕地植被退化特征的研究,對(duì)于了解和評(píng)估濕地退化的狀況具有很好的指示和指導(dǎo)作用。

黃河三角洲位于渤海灣南岸和萊州灣西岸,是由黃河攜帶的泥沙沖淤而成,是中國(guó)暖溫帶地區(qū)最完整、最廣闊、最年輕的新生濕地生態(tài)系統(tǒng)。黃河三角洲的天然植物大多為耐鹽植物,主要包括蘆葦(Phragmites australis)、檉柳(Tamarix chinensis)、堿蓬(Suaeda salsa)、獐毛(Aeluropus sinensis)、白茅(Imperata cylindrica)等。淤積型海岸的濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)的演替過(guò)程是在先鋒植物定居后,隨著時(shí)間的推移,高程逐漸改變,導(dǎo)致植物土壤、水文環(huán)境發(fā)生改變,從而發(fā)生植被演替的過(guò)程(姚成等,2009)。黃河三角洲新生濕地植被演替包括 3種模式,分別為陸進(jìn)模式、海退模式和人類活動(dòng)影響模式,其中陸進(jìn)模式包括灘涂、檉柳-堿蓬群落、蘆葦+荻(Form.Miscanthus sacchariflorus)群落、淡水水體以及有林地,海退模式覆被類型的重心變化與陸進(jìn)模式相反,此外還包括獐毛+白茅群落(葉慶華等,2004)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人為活動(dòng)對(duì)黃河三角洲的干擾愈加嚴(yán)重,從而打亂了自然狀態(tài)的植被演替規(guī)律,造成了研究區(qū)內(nèi)各種不同生態(tài)演替系列、不同生態(tài)演替階段的植被群落交錯(cuò)分布的復(fù)雜狀態(tài)。房用等(2009)選擇了不同程度干擾下的 4個(gè)研究區(qū),發(fā)現(xiàn)由于人工的干擾,特別是在部分地區(qū)黃河水的人工調(diào)入,改變了植物群落的自然格局,其中土壤含鹽量和含水率的改變是影響植物群落格局的關(guān)鍵因素。此外,堤壩的建設(shè)也在一定程度上加速了三角洲海岸帶地區(qū)自然植被群落的正向演替(傅新等,2011)。研究表明,黃河三角洲不同地區(qū)人為干擾強(qiáng)度有所不同,重度干擾主要集中于沿海區(qū)域,未干擾和干擾減弱區(qū)主要集中于自然保護(hù)區(qū)內(nèi)(陳柯欣等,2019)。不同程度的人為干擾必定給黃河三角洲帶來(lái)不同程度的影響,尤其對(duì)作為綜合反映濕地的生境特征的濕地植被的影響也有所差異?;诖?,于2014年8月分別在黃河三角洲選擇受到不同人為干擾程度的4個(gè)研究區(qū):現(xiàn)黃河入??谘芯繀^(qū)(簡(jiǎn)稱黃河口,人為干擾少)、一千二管理站研究區(qū)(生態(tài)調(diào)水區(qū),干擾程度大于現(xiàn)黃河入??冢┮约皷|營(yíng)港研究區(qū)(港口建設(shè),人為干擾強(qiáng)度大)和五號(hào)樁(大量的養(yǎng)殖塘、鹽田和油田存在,人為干擾強(qiáng)度大),對(duì)其濕地植被進(jìn)行了調(diào)查,以期明確人為干擾影響下黃河三角洲植被的生長(zhǎng)情況,為黃河三角洲濕地保護(hù)和管理、修復(fù)提供有利參考。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)概況

黃河三角洲國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)(37°40′—38°10′N,118°41′—119°16′E)于 1992 年經(jīng)國(guó)家林業(yè)局批準(zhǔn)建立,是全國(guó)最大的河口三角洲自然保護(hù)區(qū),在世界范圍河口濕地生態(tài)系統(tǒng)中具有較強(qiáng)的代表性,主要保護(hù)黃河口新生濕地生態(tài)系統(tǒng)和珍稀瀕危鳥(niǎo)類。保護(hù)區(qū)總面積1.53×105hm2,其中核心區(qū)面積5.8×104hm2,緩沖區(qū)面積 1.3×104hm2,試驗(yàn)區(qū)面積8.2×104hm2,保護(hù)區(qū)屬暖溫帶季風(fēng)性氣候,具有顯著的大陸性季風(fēng)氣候特點(diǎn),雨熱同期,四季分明,冷熱干濕極為分明。春季干旱多風(fēng),常有春旱,夏季炎熱多雨,高溫高濕,時(shí)有臺(tái)風(fēng)侵襲。該區(qū)年平均氣溫12.1℃,無(wú)霜期196 d,≥10 ℃的年積溫約4300 ℃,年均蒸發(fā)量1962 mm,年平均降水量為551.6 mm,70%的降水集中于7月和8月。保護(hù)區(qū)的土壤類型主要為隱域性潮土和鹽土。主要植被類型為蘆葦群落、蘆葦-荻群落、穗狀狐尾藻(Myriophyllumspicatum)群落、檉柳群落、堿蓬群落等,其中蘆葦群落、檉柳群落及堿蓬群落分布較廣。

1.2 植被調(diào)查與樣品處理

于2014年8月在黃河三角洲一千二管理站、東營(yíng)港、五號(hào)樁以及現(xiàn)黃河入???個(gè)研究區(qū)對(duì)植被群落進(jìn)行了調(diào)查。為了便于對(duì)比,選擇4個(gè)研究區(qū)共有的植被群落。在每個(gè)研究區(qū)中選擇一條由海向陸的采樣帶,按照濱海濕地分類系統(tǒng)對(duì)每種濕地類型進(jìn)行調(diào)查,設(shè)置30 m×30 m的樣地,按照對(duì)角線法選擇5個(gè)樣方,堿蓬群落50 cm×50 cm,蘆葦群落1 m×1 m,檉柳群落5 m×5 m。一千二管理站內(nèi)選擇5種典型的群落類型,分別為黃河水補(bǔ)給的光灘(A1)、海水補(bǔ)給的光灘(A2)、堿蓬群落(A3)、檉柳群落(A4)和蘆葦群落(A5);東營(yíng)港南側(cè)濕地由于退化比較嚴(yán)重,僅存在少數(shù)的光灘(B1)、堿蓬群落(B2)和檉柳群落(B3);五號(hào)樁神仙溝區(qū)域選擇 4種典型的群落類型,分別為檉柳群落(C1)、堿蓬群落(C2)、蘆葦群落(C3)、鹽田(C4);黃河入海口研究區(qū)選擇4種典型的群落類型,包括光灘(D1)、堿蓬群落(D2)、檉柳群落(D3)和蘆葦群落(D4)(圖1)。對(duì)每個(gè)樣方植被的株高、密度及蓋度進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,然后將樣方中的植被用剪刀沿地面剪下地上部分,帶回實(shí)驗(yàn)室。對(duì)帶回實(shí)驗(yàn)室的植被樣品進(jìn)行分類清洗稱質(zhì)量,置于烘箱中70 ℃烘干至恒質(zhì)量。之后將植物樣品研磨過(guò)篩,

測(cè)定植物總碳(TC)和總氮(TN)質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

式中,D為有機(jī)碳密度(kg·m-3);Hi為第i層厚度(m);Bi為第i層容重(g·cm-3);Oi為第i層有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)(g·kg-1)。

圖1 黃河三角洲研究區(qū)及采樣點(diǎn)位置示意圖Fig. 1 Sketch map of research area and sampling point location in the Yellow River Delta

1.3 數(shù)據(jù)分析

運(yùn)用Origin 8.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和繪圖;用SPSS 17.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析和主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 植被生長(zhǎng)情況

東營(yíng)港地區(qū)由于人為干擾嚴(yán)重,僅在東營(yíng)港南側(cè)殘存面積較少的堿蓬群落和檉柳群落,蘆葦群落基本消失。黃河入??诘膲A蓬群落密度及地上生物量均高于五號(hào)樁和東營(yíng)港地區(qū)的堿蓬群落(表1),方差分析結(jié)果表明,黃河入海口研究區(qū)堿蓬群落密度與東營(yíng)港研究區(qū)(P=0.000)以及黃河入??诘貐^(qū)堿蓬地上生物量與一千二管理站之間的差異達(dá)到顯著水平(P=0.000),其中東營(yíng)港地區(qū)堿蓬植被稀疏(2.5±0.71) plant·m-2,單個(gè)植株個(gè)體較大。與之相反,一千二管理站內(nèi)堿蓬群落密度大,但地上生物量相對(duì)較小,表現(xiàn)為單株個(gè)體較小。東營(yíng)港地區(qū)的檉柳群落株高、密度、蓋度及地上生物量均低于一千二管理站和黃河入??谘芯繀^(qū),而五號(hào)樁地區(qū)的檉柳密度相對(duì)較大,但株高和地上生物量較低。其中黃河入??谘芯繀^(qū)檉柳群落株高、密度及地上生物量均高于一千二管理站,但未達(dá)到顯著水平。黃河入??谘芯繀^(qū)蘆葦群落株高、密度、地上生物量及蓋度分別為(103.0±7.81) cm、(584.11±12.3) plant·m-2、(891.32±65.92) g·m-2和98%(表1)。五號(hào)樁地區(qū)蘆葦群落株高、密度等群落特征均低于一千二管理站和黃河入海口研究區(qū)。

表1 黃河三角洲不同研究區(qū)植物群落特征Table 1 The characteristics of plant communities in different study sites in the Yellow River Delta

2.2 影響植被生長(zhǎng)的主成分分析

為進(jìn)一步了解人為活動(dòng)影響下環(huán)境因子對(duì)植被群落的影響,對(duì)4個(gè)研究區(qū)不同植被群落的環(huán)境因子進(jìn)行了測(cè)定(表2)??傮w而言,東營(yíng)港土壤含水率、總磷含量、有機(jī)碳含量和有機(jī)碳密度低于其他兩個(gè)研究區(qū)域,而土壤電導(dǎo)率則較高。黃河入??谘芯繀^(qū)土壤電導(dǎo)率較低,而有機(jī)碳密度、氧化還原電位以及含水率高于其他3個(gè)研究區(qū)。方差分析結(jié)果表明,黃河入??谘芯繀^(qū)含水率與一千二管理站(P=0.0295)、東營(yíng)港(P=0.000)、五號(hào)樁(P=0.017)之間均達(dá)到顯著水平;黃河入海口地區(qū)電導(dǎo)率顯著低于一千二管理站(P=0.014)和五號(hào)樁(P=0.001);黃河入??诘貐^(qū)土壤有機(jī)碳密度顯著高于東營(yíng)港研究區(qū)(P=0.026)。

為進(jìn)一步探討這些環(huán)境因子對(duì)各研究區(qū)植被生長(zhǎng)的影響,對(duì)土壤含水率(ω(water))、容重(ρ(BD))、電導(dǎo)率(γ(EC))、氧化還原單位(V(ORP))、pH、總磷(ω(TP))、有機(jī)碳(ω(OC))和有機(jī)碳密度(ρ(OCD))進(jìn)行主成分分析(PCA)(表3),研究不同研究區(qū)影響植被生長(zhǎng)的主要影響因子。結(jié)果表明五號(hào)樁研究區(qū)得到2個(gè)主分量,所包含的信息占了所有主分量的82.40%。他們的貢獻(xiàn)率分別為57.89%和24.51%(表3)。其主要分量組成如下:

通過(guò)上式的分量組成和各分量的貢獻(xiàn)率可以看出Prin1的組成上土壤氧化還原電位、酸堿度、含水率以及總磷養(yǎng)分是起決定作用的環(huán)境主分量,這個(gè)分量所包含的信息量為57.89%。而Prin2土壤碳含量的系數(shù)明顯大于其他所有因子。

表2 黃河三角洲不同研究區(qū)土壤理化性質(zhì)Table 2 Soil physical and chemical properties in study sites in the Yellow River Delta

表3 環(huán)境因子主分量信息表Table 3 Information of principle component of environment factor

東營(yíng)港主分量分析得到3個(gè)主分量,所包含的信息占了所有主分量的85.651%。他們的貢獻(xiàn)率分別為43.536%、25.069%和17.046%。其主要分量組成如下:

通過(guò)上式的分量組成和各分量的貢獻(xiàn)率可以看出Prin1的組成上土壤有機(jī)碳、有機(jī)碳密度、pH、ORP和EC是起決定作用的環(huán)境主分量,這個(gè)分量所包含的信息量為43.536%,是貢獻(xiàn)率最大的分量。而Prin2和Prin3的組成上,土壤容重和pH的系數(shù)明顯大于其他所有因子。

(2)維修過(guò)程中同時(shí)考慮修復(fù)性維修(Corrective Maintenance, CM)和預(yù)防性維修(Preventive Maintenance, PM)。對(duì)失效部件進(jìn)行CM的同時(shí),也對(duì)其他劣化部件進(jìn)行PM,維修方式具體如下:

一千二管理站主分量分析同樣得到3個(gè)主分量(75.915%),他們的貢獻(xiàn)率分別為42.884%、17.911%和15.120%。其主要分量組成如下:

Prin1為組成上土壤有機(jī)碳、有機(jī)碳密度、pH和 ORP決定的環(huán)境主分量,這個(gè)分量所包含的信息量為42.884%。而Prin2和Prin3的組成上,土壤容重和pH的系數(shù)明顯大于其他所有因子。

現(xiàn)黃河入海口主分量分析3個(gè)主分量,所包含的信息占了所有主分量的88.308%。他們的貢獻(xiàn)率分別為42.884%、17.911%和15.120%。其主要分量組成如下:

Prin1的組成上,含水率、電導(dǎo)率和總磷的系數(shù)明顯大于其他所有因子,是貢獻(xiàn)率最大的分量。而Prin2和Prin3的組成上則分別是有機(jī)碳和pH。

2.3 植被碳氮含量和碳密度的影響

一千二管理站和東營(yíng)港堿蓬碳含量基本一致(表 4),分別為(269.89±15.30) mg·g-1和(273.89±10.30) mg·g-1,但均低 于 五 號(hào) 樁 (426.95±50.78)mg·g-1和黃河入???424.91±70.64) mg·g-1研究區(qū),并達(dá)到顯著水平(P=0.001)。黃河入??谘芯繀^(qū)堿蓬、檉柳(437.67±57.81) mg·g-1和蘆葦(431.99±40.98) mg·g-1碳含量基本一致,且檉柳和蘆葦碳含量均高于其他3個(gè)研究區(qū),并未達(dá)到顯著水平。一千二管理站和黃河入??谘芯繀^(qū)不同植被類型氮含量差異不大,且黃河入??谘芯繀^(qū)植被氮含量高于一千二管理站,但均未達(dá)到顯著水平。比較而言,受人為活動(dòng)影響較大的五號(hào)樁地區(qū)植被氮含量的變異性較大(8.31—16.79 mg·g-1),其中五號(hào)樁地區(qū)堿蓬氮含量在所有研究區(qū)取得最大值(16.79±4.85) mg·g-1。

本研究發(fā)現(xiàn),同一研究區(qū)不同植被類型碳密度差異較大,不同研究區(qū)同一植被碳密度差異也較大??傮w而言,除五號(hào)樁外,其余3個(gè)研究區(qū)碳密度大小表現(xiàn)為堿蓬<檉柳<蘆葦,且黃河入??谘芯繀^(qū)同種植被碳密度高于一千二管理站和東營(yíng)港。而在五號(hào)樁研究區(qū)碳密度由大到小依次為蘆葦、堿蓬和檉柳。

表4 不同研究區(qū)植被碳氮含量、碳氮比以及碳密度Table 4 Vegetation carbon and nitrogen content, ratio of carbon and nitrogen, carbon density in study areas

3 討論

3.1 人為活動(dòng)對(duì)植被生長(zhǎng)的影響

人為活動(dòng)對(duì)黃河三角洲植被生長(zhǎng)產(chǎn)生較大的影響,其中由于港口建設(shè)而受人為干擾相對(duì)嚴(yán)重的東營(yíng)港地區(qū)植被類型比較單一,僅存在堿蓬和檉柳兩種植被類型,且群落特征表現(xiàn)為:個(gè)體稀疏,密度僅為(2.5±0.71) plant·m-2;單個(gè)植株較大,尤其是堿蓬??赡茉蛟谟跂|營(yíng)港地區(qū)濕地退化后不利于堿蓬種子的萌發(fā)和幼苗的生長(zhǎng),已經(jīng)萌發(fā)并生長(zhǎng)的堿蓬植株由于種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)較小,使得單株個(gè)體較大。與之相反,一千二管理站內(nèi)堿蓬群落密度大,但地上生物量相對(duì)較小,表現(xiàn)為單株個(gè)體較小,主要原因在于黃河改道后,該地區(qū)整體處于侵蝕狀態(tài),刁口段無(wú)論是海岸線長(zhǎng)度還是面積都呈縮小趨勢(shì)(王永麗等,2012),受到海流、潮汐等海洋作用力的影響較大。在這種環(huán)境下,堿蓬群落形成了一種特殊適應(yīng)對(duì)策,即通過(guò)降低株高、擴(kuò)大植株莖和葉空間占據(jù)能力來(lái)適應(yīng)逆境脅迫(牟曉杰等,2012)。五號(hào)樁地區(qū)由于油田開(kāi)采、圍堤建設(shè)、養(yǎng)殖塘等人為活動(dòng)的存在,植被群落也受到一定程度的影響,Zhang et al.(2013)研究發(fā)現(xiàn)圍堤的建設(shè)對(duì)濕地植被生長(zhǎng)以及植被的碳氮磷化學(xué)計(jì)量比均存在影響;此外,油田開(kāi)采也會(huì)對(duì)植被生長(zhǎng)產(chǎn)生影響,石油烴類污染對(duì)蘆葦和堿蓬的生長(zhǎng)均產(chǎn)生抑制作用(于君寶等,2012)?,F(xiàn)黃河入??谘芯繀^(qū)由于保護(hù)區(qū)的存在使得植被受到了較好的保護(hù),并且這一地區(qū)具有黃河水的輸入,植被生存狀況是4個(gè)研究區(qū)中最好的一個(gè)。

3.2 影響植被生長(zhǎng)的主成分分析

黃河三角洲的環(huán)境演變?cè)谥脖蝗郝溲萏孢^(guò)程中起主導(dǎo)作用,黃河三角洲自然環(huán)境的分異是黃河和海洋相互作用的結(jié)果。由于成陸先后不同,土壤、地下水等要素自海向陸有規(guī)律地變化,植被也在這一過(guò)程中逐步演變(宋創(chuàng)業(yè)等,2008)。黃河三角洲新生濕地(即本研究中的現(xiàn)黃河入??谘芯繀^(qū))植被的形成和分布同時(shí)受水深、土壤含鹽量?jī)蓚€(gè)環(huán)境因子的作用(賀強(qiáng)等,2007),即在地表高程以及坡度影響下的地下水深度、土壤鹽分狀況在植物群落物種分布格局的形成中起著主導(dǎo)作用。本研究中主成分分析也同樣發(fā)現(xiàn),黃河入海口地區(qū)影響植被生長(zhǎng)的主要環(huán)境因子為水鹽條件,Prin1的組成上,含水率和電導(dǎo)率的系數(shù)明顯大于其他所有因子。但近年來(lái)隨著人為活動(dòng)的逐漸加劇,黃河三角洲濕地植被及其生境發(fā)生變化(張緒良等,2009)。

通過(guò)對(duì)比不同研究區(qū)域主成分分析結(jié)果發(fā)現(xiàn),五號(hào)樁、東營(yíng)港以及一千二管理站土壤酸堿度均進(jìn)入Prin1中,表明土壤酸堿度對(duì)這3個(gè)地區(qū)植被的生長(zhǎng)均具有影響。其中五號(hào)樁地區(qū)土壤 TP進(jìn)入Prin1,而東營(yíng)港和一千二管理站碳含量和pH進(jìn)入Prin1,表明土壤磷對(duì)五號(hào)樁地區(qū)植被的生長(zhǎng)具有較大的影響,而碳含量對(duì)后兩個(gè)研究區(qū)植被生長(zhǎng)的影響較大。由此可見(jiàn),與新生濕地植被生長(zhǎng)的關(guān)鍵影響因子是水鹽梯度不同,一千二管理站、東營(yíng)港和五號(hào)樁地區(qū)影響植被生長(zhǎng)的關(guān)鍵環(huán)境因子發(fā)生了變化,且不同研究區(qū)植被的生長(zhǎng)產(chǎn)生影響的關(guān)鍵環(huán)境因子有所不同。究其原因,主要在于以下幾個(gè)方面:首先,近年來(lái)隨著污染的加劇,黃河三角洲的有機(jī)物以及營(yíng)養(yǎng)鹽入海通量呈明顯增加趨勢(shì)。據(jù)山東省海洋環(huán)境公報(bào)的數(shù)據(jù)顯示,2013年經(jīng)黃河入海的總磷為650 t,氨氮4895 t,硝酸鹽氮7161 t,重金屬(銅、鉛、鋅、鎘、汞)704 t,大量營(yíng)養(yǎng)鹽的輸入對(duì)黃河口潮灘濕地氮磷營(yíng)養(yǎng)水平產(chǎn)生深刻的影響。東營(yíng)港的建設(shè)和五號(hào)樁地區(qū)圍堤的存在,阻斷了海水向內(nèi)陸物質(zhì)的運(yùn)移,從而對(duì)這些地區(qū)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)水平產(chǎn)生深刻影響,其中東營(yíng)港總磷含量、有機(jī)碳含量和有機(jī)碳密度低于其他研究區(qū)(表2),沉積物中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)水平的變化必定會(huì)對(duì)植被生長(zhǎng)產(chǎn)生較大的影響;其次,調(diào)水調(diào)沙、濕地恢復(fù)工程等人為干預(yù)的影響。2008年黃河水利委員會(huì)結(jié)合調(diào)水調(diào)沙,首次對(duì)黃河下游實(shí)施生態(tài)調(diào)度,增加河口濕地的淡水補(bǔ)給,擴(kuò)大濕地恢復(fù)面積。2010年,黃河水利委員會(huì)決定利用調(diào)水調(diào)沙對(duì)刁口河濕地進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)水,通過(guò)對(duì)濕地引水修復(fù),黃河三角洲一千二管理站實(shí)驗(yàn)區(qū)共有437 hm2的退化濕地得到了較大程度的改善(黃翀等,2012)。姚慶禎等(2009)研究發(fā)現(xiàn)調(diào)水調(diào)沙對(duì)黃河三角洲營(yíng)養(yǎng)鹽輸送通量在年內(nèi)的分配產(chǎn)生重大影響,使得黃河營(yíng)養(yǎng)鹽向河口的輸送非常集中。這些工程實(shí)施引入淡水恢復(fù)濕地的同時(shí),也為濕地帶來(lái)大量的外源物質(zhì),從而對(duì)植被的生長(zhǎng)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

3.3 植被碳氮含量和碳密度的影響

碳和氮是構(gòu)成濕地生態(tài)系統(tǒng)組分、維持養(yǎng)分循環(huán)和影響濕地生態(tài)系統(tǒng)功能發(fā)揮的兩個(gè)重要元素,其循環(huán)過(guò)程及其相互作用,對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力、固碳潛力以及穩(wěn)定性都具有關(guān)鍵的影響作用。研究不同人為干擾活動(dòng)影響下的各種植被碳氮含量,對(duì)于進(jìn)一步了解人為干擾活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)植被生長(zhǎng)的影響具有重要意義。薩茹拉(2013)對(duì)內(nèi)蒙古錫林郭勒典型草原的研究發(fā)現(xiàn)不同利用方式和放牧強(qiáng)度的草地生物量(包括活體和枯落物)、地下生物量都會(huì)發(fā)生一定程度的變化,從而引起植物碳含量及碳密度的差異。與之相似,黃河三角洲不同人為活動(dòng)對(duì)植被碳氮含量、碳氮比以及碳密度具有較大的影響。

生長(zhǎng)速率假說(shuō)(Growth rate hypothesis)是生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)的基本理論之一,也是有機(jī)體生態(tài)化學(xué)計(jì)量控制的基本途徑。生長(zhǎng)速率理論認(rèn)為,有機(jī)體通過(guò)調(diào)整它們的C?N?P比值以適應(yīng)生長(zhǎng)速率的改變,植物有機(jī)體在生活史過(guò)程中通過(guò)調(diào)整生長(zhǎng)速率以適應(yīng)外界環(huán)境的變化,因而,生長(zhǎng)速率是表征有機(jī)體生活史策略的綜合指標(biāo),是有機(jī)體對(duì)外界環(huán)境適應(yīng)性的直接反映(Elser et al.,2000)。王凱博等(2011)研究發(fā)現(xiàn)植物葉片N和P含量高,意味著其光合速率較高,生長(zhǎng)速率快,對(duì)生長(zhǎng)所需資源的競(jìng)爭(zhēng)能力強(qiáng),而葉片C含量高則意味著其比葉重大,光合速率較低,生長(zhǎng)速率慢,對(duì)外界不利環(huán)境的防御能力較強(qiáng)。本研究中,黃河入??谘芯繀^(qū)、東營(yíng)港、一千二管理站和五號(hào)樁研究區(qū)不同植被C?N比值范圍分別為 33.05—37.62、28.29—30.67、37.07—49.28和25.42—44.57。其中堿蓬群落、檉柳群落和蘆葦群落 C?N 比的最大值均出現(xiàn)在一千二管理站研究區(qū)(37.07、43.96和49.28),最小值則分別出現(xiàn)在五號(hào)樁(25.42)、東營(yíng)港(28.29)和五號(hào)樁(28.62),表明在受到干擾的一千二管理站、五號(hào)樁、東營(yíng)港 3個(gè)研究區(qū),植被生境相對(duì)不穩(wěn)定,從而使得通過(guò)調(diào)節(jié)自身的元素配比增強(qiáng)對(duì)外界不穩(wěn)定環(huán)境的防御能力。而黃河入海口研究區(qū)不同植被碳氮含量及 C?N比值處于中等水平,表明黃河入??谘芯繀^(qū)由于保護(hù)區(qū)的存在,其生境保持相對(duì)的穩(wěn)定性,生長(zhǎng)在這種生境下植被化學(xué)計(jì)量比值相對(duì)穩(wěn)定。

4 結(jié)論

在黃河三角洲地區(qū)選擇一千二管理站、東營(yíng)港、五號(hào)樁和現(xiàn)黃河入???個(gè)研究區(qū),研究了人為干擾下植被的生長(zhǎng)情況,并對(duì)主要的環(huán)境因子進(jìn)行了主成分分析,得到的初步結(jié)論如下:

(1)人為活動(dòng)對(duì)黃河三角洲植被生長(zhǎng)具有較大的影響,表現(xiàn)為受人為活動(dòng)干擾嚴(yán)重的地區(qū),植被類型比較單一,且植被群落的各種指標(biāo)均較低。

(2)通過(guò)對(duì)環(huán)境因子的主成分分析發(fā)現(xiàn),保護(hù)狀況良好的現(xiàn)黃河入??谘芯繀^(qū)影響植被生長(zhǎng)的關(guān)鍵因子是水鹽梯度,一千二管理站、東營(yíng)港和五號(hào)樁3個(gè)研究區(qū)影響植被生長(zhǎng)的關(guān)鍵環(huán)境因子發(fā)生了變化,且不同研究區(qū)影響植被生長(zhǎng)的關(guān)鍵環(huán)境因子有所不同,可能原因在于污染的加劇以及調(diào)水調(diào)沙等人為活動(dòng)的影響。

(3)生長(zhǎng)速率理論認(rèn)為,有機(jī)體通過(guò)調(diào)整它們的C?N比值以適應(yīng)生長(zhǎng)速率的改變。通過(guò)本研究發(fā)現(xiàn)在生境保持相對(duì)穩(wěn)定性的條件下,植被化學(xué)計(jì)量比值相對(duì)穩(wěn)定,而在受到人為干擾的區(qū)域,植被化學(xué)計(jì)量比值變化較大,植被通過(guò)調(diào)節(jié)自身的元素配比增強(qiáng)對(duì)外界不穩(wěn)定環(huán)境的防御能力。

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