扎西岗湿地是典型的高原草甸沼泽湿地,也是拉萨市重要的生态功能保护区.西藏特殊的气候与地形造成湿地生态环境极其脆弱,因此对西藏湿地的研究尤为重要.为准确评估扎西岗湿地土壤中重金属的污染现状及解析污染源,采集扎西岗湿地18个表层土壤样品,分析Cr、Ni、Zn、Pb、Cd、As和Hg7种重金属元素的含量,利用地累积指数(Igeo)和污染负荷指数(PLI)法评价污染情况,基于PCA分析,结合APCS-MLR模型,解析重金属的污染来源.结果表明:(1)扎西岗湿地表层土壤中Cr和Ni含量均低于西藏土壤背景值,其余5种重金属含量都存在不同程度的累积;与《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(GB 15618-2018)》的风险筛选值相比,除Cd和As有一定程度超标外,其他5种元素的测定值均未超标.(2)地累积指数表明,除Cd和Hg外,其他5种元素污染等级均为清洁(Igeo＜0);污染负荷指数评价表明,研究区整体PLI为1.44,属于轻微生态危害,两种评价均表明,Cd和Hg为研究区主要污染元素,应引起重视并加强日常监测.(3)扎西岗湿地土壤重金属来源主要为工业-交通混合源、自然源、农业-燃煤混合源,Ni、Zn、Pb、Cd和As主要来源于工业-交通混合源,Cr主要来源为自然源,Hg的来源主要受农业和燃煤等人类活动的影响.

以青海省木里与江仓露天煤矿区渣土为研究对象,采集了矿区渣土样品 20 个,未受人为扰动和污染的沼泽草甸土壤样品 17 个作为背景值.通过测试分析矿区渣土和沼泽草甸土壤的粒径组成,发现两个矿区渣土粒级组成与沼泽草甸土壤相同,含量由高到低依次为粉粒-砂粒-黏粒,但是在组成比例上存在差异,沼泽草甸土壤粉粒的含量更为丰富.根据土壤质地分类标准,木里矿区的渣土归属于粉壤土,江仓矿区的渣土归属于粉壤土和壤土,以粉壤土为主,沼泽草甸土壤兼具粉壤土与壤土的特性.同时,对矿渣土的pH、有机碳、全钾、全磷、全氮、碱解氮、速效氮、有效磷、速效钾等指标进行统计分析,结果表明两个矿区的渣土 pH 值偏碱性且有机质含量低,全量养分与沼泽草甸土壤存在差异,其中全氮的含量远低于沼泽草甸土壤,全钾的含量略高于沼泽草甸土壤.速效养分中的速效氮含量非常贫瘠,有效磷与速效钾的平均含量均高于沼泽草甸土壤,尤其是速效钾更明显.相关性分析显示矿区渣土的黏粒与所有养分均呈正相关,粉粒、砂粒与养分关系逐渐减弱,因此在土壤修复和重构过程中不仅要关注渣土养分的变化,还应该改善渣土基质粒径的结构比例,加速土壤熟化,完善土壤-植物-微生物体系,构建适应高寒矿区植被生长的土壤.

为查明高寒草甸退化对表栖跳虫和螨类群落组成及多样性的影响,于2018年7月和10月利用吸虫器法对若尔盖湿地的沼泽草甸、草原草甸及中度退化草甸三种生境的表栖跳虫和螨类进行了调查.捕获表栖跳虫13640只,隶属于4目11科23属,优势类群为小圆跳属和德跳属;捕获表栖螨类5069只,隶属于3亚目76科98属(类),优势类群为真足螨科.主成分分析结果表明,表栖跳虫和螨类群落组成在不同生境间存在明显差异.随高寒草甸退化程度加重,表栖跳虫仅群落密度显著增加(P＜0.05),而表栖螨类的群落密度和类群数均显著增加(P＜0.05).在3个生境中,表栖跳虫群落密度和Simpson优势度指数均表现为7月显著高于10月(P＜0.05),类群数和Shannon指数则是7月显著低于10月(P＜0.05);表栖螨类的群落密度和类群数均表现为7月显著高于10月(P＜0.05),Shannon指数和Simpson优势度指数无显著季节变化(P＞0.05).冗余分析和多元回归分析结果表明,植物种类、生物量、土壤容重等是影响表栖跳虫和螨类群落结构及多样性的主要因子,但对表栖跳虫和螨类的具体影响存在差异.研究表明,高寒草甸的表栖跳虫和螨类群落组成、密度及多样性存在明显的时空变化,其中表栖跳虫群落密度及多样性对季节变化较敏感,表栖螨类群落密度和类群数对高寒草甸的退化较敏感.

开展围栏禁牧对湿地土壤生态化学计量特征影响的研究,为理解围栏禁牧对退化湿地生态系统恢复的影响提供理论基础.本研究选取纳帕海湿地未禁牧、禁牧3年、8年和10年的沼泽化草甸和草甸为对象,比较不同围栏禁牧年限对土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其生态化学计量的影响.结果表明:围栏禁牧提高了沼泽化草甸和草甸土壤总有机碳(TOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、硝态氮(NO3--N)、铵态氮(NH4+-N)、微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量磷(MBP),提高了 C/N、C/P、N/P和MBN/MBP.沼泽化草甸和草甸土壤C/N、C/P、N/P均与TOC、TN、含水率、NO3--N、NH4+-N、MBN呈显著正相关(P＜0.01),与土壤容重显著负相关.沼泽化草甸土壤MBC/MBN、MBC/MBP与TOC、NH4+-N、MBN和含水率显著负相关,MBN/MBP与所有环境因子均没有显著相关性;草甸土壤MBC/MBN、MBC/MBP与TOC、TN、MBN、含水率呈显著负相关(P＜0.01),MBN/MBP与pH、MBN、含水率呈显著正相关(P＜0.01).围栏禁牧条件下,土壤TOC是影响沼泽化草甸和草甸土壤生态化学计量的主导因素.综上所述,围栏禁牧通过影响养分条件改变纳帕海湿地土壤生态化学计量特征.

为了查明高寒草甸退化对表栖节肢动物的群落结构及多样性的影响,于2014年5月、7月和9月利用陷阱法对若尔盖县境内的沼泽草甸、草原草甸、中度退化草甸和重度退化草甸4种生境的表栖节肢动物群落进行了调查,共获得表栖节肢动物8364只,隶属于4纲17目123类(科或属).优势类群为长跳属(Entomobrya)和球圆跳属(Sphaeridia),其中长跳属仅出现在草原草甸.重度退化草甸表栖节肢动物各多样性指数均显著低于其他生境,表明高寒草甸退化对表栖节肢动物群落组成有明显影响.此外,沼泽草甸表栖节肢动物9月的个体数量和丰富度指数高于5月和7月,其他生境均以7月较高,5月和9月较低;中度退化草甸和重度退化草甸的Shannon指数在不同月份间差异显著,Simpson指数仅在重度退化草甸有显著月份差异.不同生境间的月份差异表明,高寒草甸退化还可以影响表栖节肢动物的季节动态.回归分析表明,植物及土壤环境因子对表栖节肢动物群落的个体数量和多样性有显著影响.研究结果表明,高寒草甸退化可以通过改变植物群落及土壤环境等因子影响表栖节肢动物群落组成和多样性.

高寒草毡层是高原寒区自然植被下形成的松软而坚韧且耐搬运的表土层,认识其生态功能是促进草牧业生产休养保护和工程施工主动利用的前提.通过对青藏高原东部若尔盖高原植被的广泛调查,在布设沼泽、退化沼泽、沼泽化草甸、湿草甸、干草甸和退化草甸水分梯度群落样地,以及亚高山草甸、亚高山灌丛草甸、高山灌丛草甸和高山草甸海拔梯度群落样地的基础上,通过对不同类型群落样地草毡层容重、土壤颗粒组成和土壤有机碳(S0C)含量的测定分析,比较了水分和海拔梯度下草毡层固碳能力.结果表明,草毡层厚度平均为30cm,沼泽湿地草毡层容重最小,SOC含量在300g/kg以上;退化草甸容重最高,SOC含量显著下降.不同群落草毡层SOC密度在10---24kg C/m2之间,随着土壤水分有效性的降低而降低;高山灌丛草甸草毡层SOC密度比草甸高15％.研究得出,保持草毡层稳定的质量含水量阈值为30％,SOC含量阈值为30g/kg;高寒植被草毡层在沼泽到草甸的退化演替中,容重、紧实度变大,有机碳含量减少,碳密度和碳储量下降;灌丛草甸的固碳能力大于草甸,但灌丛草甸的生产功能降低;保持可持续发展的草地生产能力,维护固碳生态功能,需要防止草毡层退化,抑制草甸向灌丛草甸演替.

生态系统脆弱的高寒草甸是生态学研究的热点.藏香猪翻拱土壤并取食地下草根层,是藏族自治区一种特有的放牧类型,关于该放牧类型对藏区高寒草甸的影响尚缺乏研究.以滇西北高原国际重要湿地——纳帕海流域的典型高寒草甸为对象,研究了不同高寒草甸类型(陆生草甸与沼泽化草甸)中的植物群落结构特征对藏香猪翻拱型放牧的响应.结果表明,翻拱型放牧显著降低了植被盖度(63.5％)、地上生物量(84.6％)与地下生物量(97.4％),并促进植物生物量向地上部分的再分配.翻拱型放牧下随着植被盖度与生物量降低,植物竞争强度减小,植株高度与空间利用率提高.然而,不同草甸类型中的植物群落结构对翻拱型放牧表现出差异响应.陆生草甸上的群落组成基本未变,而沼泽化草甸上的优势植物华扁穗草(Blysmus sinocompyessus)向1年生水生植物水蓼(Polygonum hydropiper)演替.土壤含水率是导致植物响应差异的关键驱动力.综上,藏香猪翻拱型放牧对植物生物量及盖度等特征均产生不利影响,导致高寒草甸生物量积累锐减,而植物群落结构的变化是放牧干扰与土壤水分、空间竞争协同作用的结果,反映出植物在不同环境中对放牧干扰的差异化响应.研究区域环境特征与放牧干扰的耦合关系,可以为藏香猪放牧作用下的高寒草地植物多样性保护及恢复提供理论依据.

湿地水文条件对湿地生态系统结构和功能起着关键作用.借助卫星遥感技术,以干旱区疏勒河中下游沼泽湿地为研究对象,基于Landsat8 OLI遥感影像的温度植被干旱指数(TVDI)、垂直干旱指数(PDI)和归一化干旱监测指数(NPDI)3种干旱监测方法,结合野外湿地实测土壤水分数据进行比较和验证.结果表明:(1)TVDI、PDI和NPDI3种干旱指数在不同土层中均与土壤实测水分呈显著负相关(P＜0.01),且NPDI指数与表层土壤水分的拟合效果最好.不同土层中,3种干旱指数与土壤水分的拟合优度大小均为NPDI＞TVDI＞PDI;(2)研究区同一湿地类型不同土层的土壤水分存在显著差异(P＜0.05),且不同湿地类型的土壤水分总体上表现为随着土壤深度的增加呈递增态势;(3)研究区同一土层不同湿地类型的土壤水分差异显著(P＜0.05),且不同土层中土壤水分的大小均为:沼泽化草甸＞草本沼泽＞季节性咸水沼泽＞内陆盐沼.

选择位于滇西北高原纳帕海国际重要湿地内的典型沼泽化草甸湿地为研究对象,采用原位土柱室内控制实验法研究了放牧干扰(猪翻拱扰动和牲畜践踏)对沼泽化草甸湿地土壤氮转化的影响.研究结果表明,放牧活动显著提高了沼泽化草甸湿地表层土壤的容重和pH值,降低了土壤含水率、TOC、TN和NH4+-N含量,而对NO3--N含量影响不显著.放牧干扰下沼泽化草甸湿地土壤的矿化速率和硝化速率均表现为猪翻拱扰动样地(ZG)＞牲畜践踏样地(JT)＞对照样地(CK);表现为ZG＞JT＞CK.放牧干扰促进了沼泽化草甸湿地土壤的矿化和硝化作用,猪的翻拱活动比牲畜践踏活动对土壤氮矿化和硝化作用的促进作用更显著.放牧干扰下沼泽化草甸湿地土壤的反硝化速率表现为ZG＞CK＞JT,猪的翻拱活动促进了土壤N2O气体的排放,而牲畜践踏活动抑制了土壤N2O气体的排放.相关性分析表明,受放牧干扰的沼泽化草甸湿地土壤的矿化和硝化速率均与土壤容重、pH呈显著正相关,与土壤含水率、NH4+-N、TOC、TN含量呈显著负相关;反硝化速率与TOC含量呈显著负相关.

为了解不同退化阶段高寒草甸土壤碳、氮和碳稳定同位素的差异,对若尔盖湿地内沼泽草甸、草原化草甸、退化草甸3个阶段土壤的碳、氮和碳稳定同位素进行了分析.结果表明:若尔盖湿地草甸土壤δ13C值介于-26.21‰～-24.72‰之间,土壤δ13C值随土层加深而增大.土壤δ13C值与有机碳含量对数值呈线性负相关.表层土壤(0～10 cm) δ13C值大小顺序为草原化草甸＞退化草甸＞沼泽草甸,β值大小顺序为草原化草甸＞沼泽草甸＞退化草甸.沼泽草甸、草原化草甸、退化草甸0～ 30 cm土壤碳含量分别为105.32、42.11和31.12 g·kg-1,氮含量分别为8.74、3.41和2.81 g·kg-1,C/N分别为11.26、11.23和10.89.随着草甸的退化,土壤碳、氮呈降低趋势,退化草甸C/N值低于沼泽草甸和草原化草甸.随着土层深度加深,碳、氮含量呈现降低趋势.草甸退化导致的土壤δ13C值差异主要发生在表层0～ 10 cm.3个退化阶段中,退化草甸土壤的β值和C/N最低,表明退化草甸土壤矿化作用较强.