[01765156]绿洲梯度开发下的湿地系统生态累积效应研究

湿地是兼具“源、流、汇”功能的生态单元,是绿洲区域生态维系的核心子系统,对于绿洲生命共同体变化有指示性和预警性。系统观测和认识绿洲梯度开发、快速扩张在湿地子系统方面表现出的正面或负面影响,建立绿洲人地互作关系与湿地生态服务的关联研究体系,可以为制定合理的绿洲开发模式和强度,开展绿洲开发的生态风险评估奠定科学基础。本项目主要以生态累积效应（Ecological Cumulative Impact,简称ECI）为核心指标,研究绿洲开发造成的湿地生态系统空间格局变化,解析湿地子系统的生态特征及其变化过程和规律,探索不同开发模式下多尺度ECI变化的动力机制。 本项目主要开展了六个方面的研究工作：一是立足不同尺度湿地时空格局和类型变化的研究,厘清了银川平原湿地历史演变对绿洲梯度开发的响应过程;二是针对绿洲湿地的特殊性,开展了湿地群落组成、种群动态及生境特征等方面的研究;三是在生态要素水平和离子水平上,进行了湿地土壤盐分组成及生态累积效应发生机理研究;四是以沟渠湿地、草甸湿地等为重点,进行了湿地植物生长和生态特征等对绿洲梯度开发的响应研究,揭示了点、线、面格局下的湿地生态累积效应及其空间不同维度下的分布规律;五是以沙坡头黄河南灌区为靶区,在时空尺度上研究了生态累积效应的湿地表达与物质响应;六是开展了基于生物多样性、生物量等生态累积指标的湿地生态效应评价研究。 本项目基于环境变化研究法的大尺度研究表明：银川平原自然湿地从面积到数量都呈衰减趋势,而人工湿地则呈全面增加态势,其中黄河河流湿地与滩涂湿地大面积消亡,汊河被废弃或人工袭夺,滩涂被大量开垦,湖泊湿地在波动中减少,沟渠库塘湿地则不断增加。但基于遥感技术的靶向研究表明,人工湿地的大量出现和显著位移,与自然湿地的出现与灭失共同存在。 按照外貌-结构植被分类法将研究区的草甸湿地划分出3个植被型、8个植被亚型和27个群系。针对芨芨草（Achnatherum splendens）、赖草（Leymus secalinus）和拂子茅（Calamagrostis epigejos）的构件生物学研究,揭示了代表性草甸植物种群动态、构件生物量分配和生殖响应对策。对沼泽湿地的连续定位监测研究和控制试验,初步界定了沼生芦苇盐分、水分的阈值点和阈值带,筛选出此类湿地植物群落的最佳生态累积效应指标。 针对草甸湿地土壤盐分分布特征的研究表明,区域上呈现自南而北逐渐增加态势;地形上有干湖滩＞洪泛平原＞堤外湖滩＞湿湖滩＞渠边沙滩的趋势;类型上表现为盐生草甸＞典型草甸＞湿生草甸;土壤垂直方向上则表现为强烈的表聚性,特别是其中的Na+、K+、Cl-和SO42-离子;草甸湿地建群种对盐分的指示关系表现为小半灌木＞丛生禾草＞根茎禾草＞杂类草。针对河流与沟渠等线状湿地植被和土壤的研究,发现了自上游往下游植物多样性指数的递减和土壤盐分累积程度的递增规律,揭示了水分和泥沙对于累积效应的介质作用;地下水较之地表水对土壤盐分有更强烈的融移盐分作用,地表水运移关系、地下水埋深和水盐循环过程是土壤盐分累积的决定性因素;地形特征、人类的水土开发方式等则是控制性因素。 对沙坡头黄河南灌区从引黄到扬黄绿洲梯度开发下的景观格局变化研究,发现在土地利用类型均衡化、多样化的同时,景观破碎度也呈增加趋势,草地绿洲化、耕地果园化、耕地沼泽化情形非常突出,其中草地面积减少了1/3;沼泽湿地面积扩大了4倍,但扩大方式不规则。沼泽湿地受地形和基础建设的约束性强,景观优势度明显弱于其他地类,但在生态上有着不可忽视的重要作用。对土壤水溶氟、土壤硒、土壤盐分等三类水溶物指标在沙坡头南灌区土壤表层和亚表层分布的研究发现：水溶性盐总体处于高位绿洲区流失,低位绿洲区累积的状态,土壤水分是土壤水溶物发生迁移、累积变化的主要原因;土壤养分、粒径、酸碱度等均对土壤水溶物产生不同程度的影响。总体来看,南山台子灌区在扬水开发40年后,已基本丧失了高硒区优势。 对干旱缺水、积盐、土壤侵蚀、风沙堆积、水体富营养化化等绿洲湿地常见负效应的追踪,发现有些在绿洲梯度开发中产生,有些在开发中弱化。在典型片区ECI风险研究的基础上,建立了以生物多样性指标为核心,包括生物量、碳氮通量和温湿梯度等指标的绿洲湿地生态效应综合评价体系。 本项目发表学术论文共计32篇,其中EI2篇,核心以上文章22篇。由中国林业出版社出版学术专著1部。在项目进行过程中,相关成果通过专题报告等方式交流8个场次13人次。项目有关成果已在银川湿地保护管理中、以及吴忠黄河湿地公园退化湿地修复项目中实施和应用。通过本项目培养硕士研究生4人次;项目主持人以本项目为基础,凝练团队,申请了题为“半荒漠-绿洲区湿地系统动态变化的关键生态阈值识别”的国家自然科学基金项目,作为本项目的接续研究,2017年已获立项,目前正在执行。