绿洲湿地水位对土壤呼吸动态的影响

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2025.00327

摘要/Abstract

摘要：

探析水位对绿洲湿地土壤呼吸的影响机制，对脆弱湿地碳循环过程调控和生态功能评估具有重要意义。本研究以黑河中游典型绿洲湿地为研究对象，设置高、中、低3条水位梯度样带，探究生长季土壤呼吸速率的动态变化特征，分析不同水位梯度下土壤属性和植物特征对土壤呼吸速率的影响机制。结果表明：（1）生长季不同水位梯度的土壤呼吸速率变化趋势相似，均表现为夏季最高、春季最低的变化规律。（2）随着地下水位的升高，湿地土壤呼吸速率、微生物量碳、含水量、全氮和有机碳，植物生物量、丰富度和多样性均显著增大，土壤电导率显著降低，不同水位带之间土壤温度相差较小。（3）高水位带和中水位带的土壤呼吸均主要受到土壤微生物量碳和温度的影响，二者分别可以解释两个水位带土壤呼吸79.9%和80.8%的变异；低水位带主要受到土壤微生物量碳和盐分的影响，二者可以解释土壤呼吸76.8%的变异。综上，地下水位变化会改变土壤和植物特征，进而影响绿洲湿地的土壤呼吸速率。

关键词: 水位梯度, 土壤呼吸速率, 动态变化, 影响机制, 绿洲湿地

Abstract:

Exploring the impact mechanism of soil respiration in oasis wetlands under different water level gradients is of great significance for regulating carbon cycling processes and evaluating ecological functions in fragile wetlands. This study takes typical oasis wetlands in the middle reaches of the Heihe River as the research object， setting up three water level gradient zones of high， medium， and low， exploring the dynamic changes in soil respiration rate during the growing season， and analyzing the impact mechanism of soil properties and plant characteristics on soil respiration rate under different water level gradients. The results showed that：（1） The trend of soil respiration rate changes under different water level gradients during the growing season was similar， with the highest in summer and the lowest in spring. （2） With the increase of groundwater level， wetland soil respiration rate， soil microbial biomass carbon， water content， total nitrogen and organic carbon， plant biomass， richness and diversity all significantly increase， soil conductivity significantly decreases， and soil temperature differences between different water level zones are small. （3） The soil respiration in both high and medium water level zones is mainly influenced by soil microbial biomass carbon and temperature， which can explain 79.9% and 80.8% of the variation in soil respiration in the two water level zones， respectively； The low water level zone is mainly influenced by soil microbial biomass carbon and salinity， which can explain 76.8% of the variation in soil respiration. In summary， changes in groundwater levels can alter soil and plant characteristics， thereby affecting soil respiration rates in oasis wetlands.

Key words: water level gradient, soil respiration rate, dynamic changes, impact mechanism, oasis wetland

中图分类号:

S154

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图/表 7

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土壤指标属性	水位梯度带
土壤指标属性	土壤指标	WL-H	WL-M	WL-L
微生物量	土壤微生物量碳/(mg·kg^-1)	178.03±28.21^a	138.68±15.56^b	125.02±13.73^c
物理	土壤含水量/%	27.12±0.72^a	22.45±0.43^b	18.42±0.3^c
	土壤温度/℃	18.43±0.49^b	18.56±0.3^b	19.39±0.28^a
	电导率/(mS·cm^-1)	2.52±0.27^c	4.72±0.21^b	7.04±0.26^a
	砂粒/%	23.24±4.78^b	26.91±3.21^b	42.34±2.2^a
	粉粒/%	67.61±3.73^a	64.73±5.23^a	51.77±2.83^b
	黏粒/%	9.15±1.42^a	8.36±0.64^a	5.88±0.52^b
化学	全氮/(g·kg^-1)	0.72±0.08^a	0.64±0.1^ab	0.53±0.08^b
化学	有机碳/(g·kg^-1)	8.31±0.69^a	7.45±1^ab	6.21±0.66^b

土壤指标属性	水位梯度带
土壤指标属性	土壤指标	WL-H	WL-M	WL-L
微生物量	土壤微生物量碳/(mg·kg^-1)	178.03±28.21^a	138.68±15.56^b	125.02±13.73^c
物理	土壤含水量/%	27.12±0.72^a	22.45±0.43^b	18.42±0.3^c
	土壤温度/℃	18.43±0.49^b	18.56±0.3^b	19.39±0.28^a
	电导率/(mS·cm^-1)	2.52±0.27^c	4.72±0.21^b	7.04±0.26^a
	砂粒/%	23.24±4.78^b	26.91±3.21^b	42.34±2.2^a
	粉粒/%	67.61±3.73^a	64.73±5.23^a	51.77±2.83^b
	黏粒/%	9.15±1.42^a	8.36±0.64^a	5.88±0.52^b
化学	全氮/(g·kg^-1)	0.72±0.08^a	0.64±0.1^ab	0.53±0.08^b
化学	有机碳/(g·kg^-1)	8.31±0.69^a	7.45±1^ab	6.21±0.66^b

水位梯度带	平均高度/cm	平均盖度/%	地上生物量/(g·m^-2)	地下生物量/(g·m^-2)
WL-H	54.67±2.45^a	78.06±4.67^a	297.28±29.9^a	674.33±93.48^a
WL-M	28.39±3.69^ab	71.38±3.28^b	232.87±21.06^b	451.67±46.34^ab
WL-L	17.28±3.64^b	45.33±5.67^c	156.62±22.25^c	347.21±73.67^b

水位梯度带	平均高度/cm	平均盖度/%	地上生物量/(g·m^-2)	地下生物量/(g·m^-2)
WL-H	54.67±2.45^a	78.06±4.67^a	297.28±29.9^a	674.33±93.48^a
WL-M	28.39±3.69^ab	71.38±3.28^b	232.87±21.06^b	451.67±46.34^ab
WL-L	17.28±3.64^b	45.33±5.67^c	156.62±22.25^c	347.21±73.67^b

水位梯度带	Margalef指数	Shannon-Wiener指数	优势种	伴生种
WL-H	1.054	0.826	羊草	苣荬菜，木贼，酸模，狗牙根，草木犀，蓟
WL-M	0.659	0.810	羊草	狗牙根，草木犀，蓟
WL-L	0.509	0.670	羊草	狗牙根，苣荬菜