呼伦贝尔草原湿地时空动态分布及生物地球化学特征研究

发布时间：2020-08-19 18:45

【摘要】：近年来,由于受到全球性气候变化和人类活动干扰的共同影响,不合理的资源开发利用活动导致草原生态环境遭到严重的干扰和破坏,草原退化、盐碱化和土壤风蚀沙化、气候暖干化趋势明显,草原湿地状况也不容乐观,过量的生产活动和社会经济发展的压力对于湿地的危害已经逐步显现。湿地退化问题也已成为草原区生态环境可持续发展的重大挑战,草原湿地的管理、保育与恢复是当前湿地研究的热点与难点。本文以呼伦贝尔草原湿地为典型研究区,采用地面监测和遥感监测相结合的方法,对近30年以来草原湿地在时间和空间尺度的变化特征进行了研究,对研究区遥感影像采用计算机和人工目视解译方法提取湿地水体,结合区域自然环境特征和社会经济状况研究分析识别草原湿地退化的影响因素;设计并组装人工模拟增温装置,观测湿地土壤生物地球化学特征及酶活性对于气温升高的响应;通过变换自然环境条件的方式改变湿地土壤的环境温度,探究湿地土壤的生物地球化学特征及水解酶活性对自然环境温度变化的响应,揭示不同增温条件下湿地土壤的生物地球化学循环过程以及水解酶活性变化规律。主要研究结果如下:(1)大(10 hm2)、中(1-10 hm2)、小(1 hm2)型草原湖泊湿地的数量比例基本保持在1:2:7,但草原湖泊湿地的数量呈现减小的趋势;草原湖泊水体面积出现萎缩的趋势,近30年来草原湖泊水体总面积减小了 39.8%,整体上湖泊湿地的数量和面积减小趋势明显。(2)湖泊湿地在各县市区的数量分布大小顺序为:新巴尔虎左旗新巴尔虎右旗陈巴尔虎旗鄂温克族自治旗海拉尔区满洲里市,所占比例分别为39.86%,30.67%,13.41%,8.95%,3.87%,3.24%;新巴尔虎左旗和新巴尔虎右旗的湖泊湿地数量占到整个呼伦贝尔草原湖泊湿地的70%左右,不同高程范围内大、中、小型湖泊湿地面积平均比例为86:11:3。(3)对研究区湖泊湿地变化影响贡献率最大的是农田灌溉面积、采矿产量和年牲畜存栏数三个变量,贡献率分别为46.0%,26.0%,16.8%,自然因素是导致草原湿地面积萎缩的直接原因,但人类活动的干扰是最主要的影响湿地变化的因素。(4)增温处理的总有机碳含量的增长速度大于对照组;永久性淹水湿地底泥的全氮和全磷含量显著高于年际性和季节性淹水湿地;年际性淹水湿地和季节性淹水湿地之间脲酶活性差异不显著。(5)不同淹水周期的湿地底泥总有机碳含量差异较大,但总有机碳、全氮含量在月际之间的变化不显著。原位土壤总有机碳含量与全磷含量、α-1,4-葡萄糖苷酶活性、L-亮氨酸氨基肽酶活性呈极显著正相关关系,其相关系数分别为0.485,0.330,0.246。(6)研究区内原位土壤的7种水解酶的酶活性均值大小顺序为:APLAPβXβGαGNAGCBH,数值分别为 29.287、16.164、2.036、1.122、1.096、0.951、0.420 nmol g-1·h-1。酸性磷酸酶活性在月际之间的变化较小,其余六种水解酶在月际之间的酶活性存在显著差异;环境温度变化对土壤生物地球化学特征及水解酶活性影响显著。综上所述,本研究的结果揭示了呼伦贝尔草原河流湿地和湖泊湿地在不同高程范围和不同县市区近30年来的时空动态分布特征,并探明了影响湿地变化的自然因素驱动力和人类活动因素驱动力的贡献率和比重。对不同淹水周期的湿地底泥在人工增温和自然环境增温条件下的生物地球化学特征、水解酶活性进行定量测定并探明其变化规律。
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S812.2
【图文】：

地理位置,沙丘,呼伦湖

２．１．１地理位置、地形地貌逡逑研宄区主要位于呼伦贝尔高原，地处大兴安岭以西，内蒙古高原东北边缘地带，逡逑也是中国、俄罗斯和蒙古国三国交界地带，研究区平均海拔７００ｍ邋（图２－２），地势主逡逑要呈现四周高中间平坦的态势。呼伦湖东岸、辉河右岸、伊敏河与乌尔逊河以及海拉逡逑尔河两岸分布着本区域主要的沙丘和沙带，其中沙丘主要为窝状，沙丘之间大多地势逡逑广阔平坦。呼伦湖西部主要为低山丘陵，经过长期的风化侵蚀，山体多平缓浑圆，研逡逑究区海拔范围为６００－１１００ｍ，地质岩石多由玄武岩、花岗岩等组成（刁兆岩，２０１５：李东逡逑东，２０１１；Ｐｒｉｅｔｚｅｌ，２００１；Ｒｏｌｄｄｎ，ｅｔａｌ．，２００５ｂ），河流谷地、平原分布其间。研究区东部田比逡逑邻大兴安岭，地貌类型属于大兴安岭西坡石质低山小区，山岭的两侧有低山丘陵分布，逡逑此区域广泛分布多年冻土层，地形特征方面溪流宽谷较多。呼伦贝尔草原黑土、黑钙逡逑土、草甸土资源丰富，众多水系提供丰富的地表水资源以及低湿滩地，给开发人工草逡逑地和饲草料生产创造了非常有益的条件

高程图,大兴安岭,地表面,平均温度

１月份最冷，月平均气温－２４－－１７°Ｃ，极端最低气温－４９．２°Ｃ；邋４月份开始温度回升，逡逑４月末冰雪开始融化；７月份最热，月平均气温１６－２２°Ｃ，极端最高气温４４．１°Ｃ。研逡逑究区２００５邋－２０１０年地表面平均温度在２１．５－５８．７°Ｃ邋（图２－３）；邋２０１１邋－２０１６年地表面平逡逑均温度为２２．５邋－邋５８．７°Ｃ邋（图２－４），地表面平均温度变化不大。逡逑由于受到大兴安岭海拔高度变化的影响，呼伦贝尔草原地区等温线的纬向分布与逡逑大兴安岭的山脉走向平行。由于受到山体阻挡，大兴安岭西的降水量也显著少于岭东逡逑区域。全年无霜期平均１００邋－邋１２０ｄ，积温自南向北，自东向西逐渐减少，研究区地面逡逑平均温度为－３．７°Ｃ邋－４．６°Ｃ，其中七月份最高，平均１９．８－２６．３°Ｃ；邋—月份最低，平均逡逑－３４－－１６。。。逡逑２４逡逑

分布图,河流水系,分布图,呼伦湖

度系数为０．１５－０．３５ｋｍ／ｋｍ２。除克鲁伦河之外均发源于大兴安岭，河流均属于额尔古逡逑纳河水系。大兴安岭是呼伦贝尔高原与松嫩平原的分界线，也是额尔古纳河水系与嫩逡逑江水系的分水岭。研宄区的河流水系分布相较于大兴安岭东侧林区水系稀疏（图２－５）。逡逑…—逡逑0邋２５逦？逦ｉｏｎ逦９逦广逡逑—ｋｍ逦＇逦逦逦邋．．．．．逡逑图２－５研究区河流水系分布图逡逑Ｆｉｇ．邋２－５邋Ｔｈｅ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｍａｐ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｒｉｖｅｒ邋ｓｙｓｔｅｍ邋ｉｎ邋ｔｈｅ邋ｔｏｔａｌ邋ｓｔｕｄｙ邋ａｒｅａ逡逑研究区两大湖泊分别为呼伦湖和贝尔湖，其中呼伦湖为内蒙古自治区最大的淡水逡逑湖，也是内蒙古自治区最大的渔场，湖面面积约３０００ｋｍ２，入湖河流较多但地表径流逡逑较弱，呼伦湖平均水深５—８ｍ；贝尔湖为中国与蒙古国的界湖，湖面面积约为６００ｋｍ２，逡逑平均水深８ｍ左右。每年有两次汛期，一般为４－５月的春汛Ｃ融雪为主）和７－８月逡逑的夏汛（雨季）。研究区地下水位差异较大，东部地区地下水位较深，大部分在地表逡逑６０ｍ以下，最深处可达１００ｍ；西部草原区地下水水位相对较高，乌尔逊河流域地下逡逑水水位在１５ｍ左右，而河谷低洼地带及滨湖地带地下水位小于５ｍ。逡逑．呼伦贝尔草原植物群落丰富多样（图２－６）

【相似文献】