【摘 要】
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亚热带山地泥炭藓湿地不仅具有一般泥炭地所拥有的固碳、调节水文、维持和保护生物多样性等功能,同时也是一些河流的发源地,具有十分重要的生态价值。近年来人类活动的干扰使得这类湿地逐渐退化,严重影响到了湿地功能的发挥,使得保护和恢复亚热带山地泥炭藓湿地成为了紧要之急。目前对泥炭藓湿地恢复的研究多集中在北半球的温带和寒带高纬度低海拔地区,其恢复技术不能完全适用于高海拔的亚热带山地区域。本研究通过在中国湖北西
【基金项目】
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国家自然科学基金“亚热带山地泥炭藓湿地发育的微环境及其生态恢复机理(41471041)”; 湖北省技术创新重大项目“鄂西高山泥炭藓人工种植与恢复关键技术研究(2017ABA161)”; 湖北省区域开发与环境响应重点实验室开放基金(2017(A)001)
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亚热带山地泥炭藓湿地不仅具有一般泥炭地所拥有的固碳、调节水文、维持和保护生物多样性等功能,同时也是一些河流的发源地,具有十分重要的生态价值。近年来人类活动的干扰使得这类湿地逐渐退化,严重影响到了湿地功能的发挥,使得保护和恢复亚热带山地泥炭藓湿地成为了紧要之急。目前对泥炭藓湿地恢复的研究多集中在北半球的温带和寒带高纬度低海拔地区,其恢复技术不能完全适用于高海拔的亚热带山地区域。本研究通过在中国湖北西部的高海拔山地设置实验,结合野外大田和温棚两种生境,探索亚热带山地环境背景下,泥炭藓湿地中的关键物种—大泥炭藓(Sphagnum palustre)生长的微环境(包括水文微环境、气候微环境和营养微环境)及其生态恢复机理;同时结合具体的工程措施,确定最适宜中国亚热带山地大泥炭藓生长的一系列微环境参数以及工程措施标准。主要结论如下:(1)微地形类型和地表高度通过影响地下水位来影响大泥炭藓组织含水量,进而影响其生长。在中国亚热带山地,地表微地貌的重塑并不是大泥炭藓成功定植的必要条件,但是降低微地形内部的高度差及坡度,有利于大泥炭藓的生长。地表高度差保持在10cm以内且坡度平缓,地下水位保持在-10cm以上但不淹没,是大泥炭藓生长的最佳条件。(2)不同的覆盖物及覆盖量通过影响大泥炭藓生长的气候微环境(温湿度、光照等)来影响其生长。1层遮阴网覆盖(遮光率在70%左右)是亚热带山地大泥炭藓生长的最佳覆盖条件。使用传统恢复技术中常用的稻草并不是唯一的覆盖物选择,在中国亚热带山地,相对于较难获取的稻草,遮阴网以及当地的主要农作物玉米的秸秆均是移植后大泥炭藓更好的覆盖物选择。(3)基质自身的养分含量以及外源的氮磷施肥引起的大泥炭藓头状枝中氮磷含量的变化是基质和氮磷施肥影响大泥炭藓生长的内在机制。另外,基质自身以及施肥引起的p H的变化可能也是两者影响大泥炭藓生长的机制。除了传统泥炭地原位恢复技术中使用的唯一基质—泥炭土,亚热带山地广泛分布的黄棕壤也是适合大泥炭藓生长的基质,这主要是由于其适宜的养分含量和接近于自然泥炭藓湿地的酸性环境。这一发现为泥炭藓湿地大规模生态恢复提供了新的路径。此外,大泥炭藓的生长受磷(而非氮)的可用量限制。0.2~0.5g m-2year-1的磷施肥最有利于大泥炭藓生长,此时头状枝中磷含量为2 mg g-1左右。短期内,施加氮肥对泥炭土中的大泥炭藓的生产力没有显著影响,但是会对山地黄棕壤中的大泥炭藓的生产力产生负面影响,其影响主要包括:抑制大泥炭藓的长度增加;促进大泥炭藓的分解和腐烂;增加其他附生植物的生长,与大泥炭藓竞争光资源,影响其光合作用。(4)传统的泥炭地恢复技术中采集上部一定长度(10 cm以内)的植株作为移植材料的方式是可行的,不会对大泥炭藓采集地的种源产生毁灭性影响。但是综合考虑生产力和对采集地种源的保护,只采集头状枝进行移植是大泥炭藓恢复的更好选择。(5)生长环境的变化导致了大泥炭藓的生长模式也发生变化。在较为良好的环境中,大泥炭藓会发生横向扩展和纵向伸长两方面的生长;而在较为恶劣的环境中,大泥炭藓则侧重于头状枝数量增加的横向扩展。在大泥炭藓移植到裸地的早期阶段,维持一个稳定的高水位条件能够加速大泥炭藓的横向扩展,促进具有水文调节能力的致密的藓层形成,从而有利于大泥炭藓的生长形成良性循环。因此,在泥炭藓湿地的恢复技术中,水管理在大泥炭藓移植的早期阶段起到决定性的作用,需要加强重视。本研究为今后亚热带山地泥炭藓湿地的保护和恢复提供理论依据及实践指导。同时,对于在亚热带山地建立大泥炭藓可持续生产机制,促进山地居民的脱贫致富也具有重要现实意义。
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