苔草草丘群落对湿地水文变化的响应机制及适应性管理对策

The study of relationship between ecological hydrology and wetland vegetation is the basis and core of wetland formation and evolution, and it is also the hot and difficult point of wetland research at home and abroad. In the present project, the typical Carex tussock wetlands in the fluvial flood plain of the central and western part of the Songnen Plain, Northeast China, are chosen as study area. Using field investigation and in-situ simulation, historical literature and data summarization, model deduction simulation and 3S technologies, relationship between hydrological change and key structure, pattern, process and function of wetland ecosystems are dissected at different scales, from species-populations to community-ecosystems and to landscape-region scales. Studies on the formation and development of Carex tussock wetland and its key influencing factors are carried out. Deciphering the pattern of Carex tussock wetland under different spatial-temporal scale, the contribution rate of hydrological condition to the growth of Carex tussock during different stages is determined. By the system dynamics model of wetland hydrological change and the growth of Carex tussock community, reciprocal feedbacks between hydrological change and the formation of Carex tussock wetland and the mechanism of stability maintenance are quantified for predicting the pattern of Carex tussock wetland under different climate change scenarios. Evaluating the ecological risk faced by Carex tussock wetland, adaptive management countermeasures based on the development of Carex tussock wetland are put forward to provide the theoretical basis and decision support for the protection and restoration of tussock wetland ecosystem.

生态水文与湿地植被的关系研究是湿地形成演化的基础与核心，也是目前国内外湿地研究的热点和难点。本项目以松嫩平原中西部河流洪泛区典型苔草草丘湿地为研究对象，基于野外调查、样点监测、室内模拟、历史资料调研、模型推演及3S分析等方法，按照物种--种群--群落--生态系统以及景观-区域的不同尺度，剖析水文条件与湿地生态系统结构、格局、过程及功能之间的关系，研究草丘湿地形成发育过程及其关键影响因素，阐明不同时空条件下草丘湿地的分布格局，确定水文条件对草丘不同生长阶段的贡献率，建立水文条件与草丘群落生长发育的系统动力学模型，定量刻画水文条件与苔草草丘湿地形成的耦合作用及稳定性维持机制，预测未来不同气候变化情景下草丘湿地的分布格局，评估草草丘湿地面临的生态风险，提出基于草丘湿地健康发展为目标的适应性管理对策，为湿地生态系统的保护与恢复提供理论依据与决策支持。

生态水文与湿地植被的关系研究是湿地形成演化的基础与核心，也是目前国内外湿地研究的热点和难点。针对气候改变引起的水文变化频繁，苔草草丘群落退化严重，水文条件是如何影响苔草草丘形成发育和草丘群落稳定性维持机制，目前尚不明晰。基于此，本项目以松嫩平原中西部河流洪泛区典型苔草草丘湿地和哈尔滨太阳岛草丘湿地为研究对象，以自然地理学、植物生态学为基础，利用调查与监测数据和多时段遥感影像解译，明确水文条件对苔草草丘分布格局的影响；通过野外调查，室内分析和水位变化模拟实验，揭示苔草植株个体、种群特征以及草丘湿地碳储量对水文条件的响应机制，同时结合压力-响应模型和未来气候变化情境，预测未来水文情境下草丘湿地分布格局及生境稳定性分析。结果表明：1、水文条件是草丘湿地景观格局演变的主要驱动因素，2010—2018年，草丘群落主要向土壤含水量丰富和水位较高的区域扩展。2、季节性淹水促进草丘湿地的固碳能力，提高了草丘湿地碳储量。3、湿地干旱增加了草丘湿地植物丰富度和多样性，但降低了其群落生产力。4、苔草形态特征（株高、叶面积、叶长等）、养分含量（N、P等）主要受到初始水位和处理持续时间的影响；植株结构性状（叶片干重、干物质含量等）、光合特性（最大、实际光合速率等）主要受处理时间的影响。5、未来气候情景下苔草草丘潜在适生区相对稳定，适生区的收缩或扩张主要发生在大兴安岭、小兴安岭等高纬度和高海拔地区。高纬度及高海拔地区植物对温度、降水变化的高敏感性是导致草丘分布格局改变的主要原因。6、轻度、中度退化苔草湿地以自然恢复为主，水文调控恢复为辅，严重退化苔草湿地应增加繁殖体，且土壤含水量应保持40%以上，以保证苔草的存活。以上研究揭示了水文条件对草丘分布格局的影响，明确了水文条件与草丘群落及其生长发育的互作机制，预测未来水文情势下苔草草丘湿地的分布格局及生境稳定性，制定适应性管理对策，为湿地保护与恢复提供科学依据。