郭二輝,樊子豪,張瑞香,孫金華,楊喜田

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院, 鄭州 450002

河岸帶又稱河岸緩沖帶,是指水陸交界區(qū)的兩側(cè),受河流影響直至消失的地帶,具有獨特性、動態(tài)性和邊緣效應(yīng),是水陸物種源和野生動植物的重要棲息地[1]。河岸帶是濕地生態(tài)系統(tǒng)的一種重要類型,可為人類提供重要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),例如調(diào)蓄洪水、調(diào)節(jié)氣候、碳固定、凈化污染和生物多樣性維護(hù)、文化旅游等[2- 4]。河岸帶所占的景觀面積小,但支持的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值高,是全球生態(tài)恢復(fù)研究的熱點區(qū)域[5]。水文過程指濕地水資源的動態(tài)遷移過程[6],可以通過水文情勢來表達(dá),它不僅是濕地植被分布與組成的前提條件,也是濕地生態(tài)環(huán)境演變的重要影響因素。在濕地恢復(fù)、重建與管理過程中,水文條件也被認(rèn)為是可控的、最直接有效的環(huán)境條件[7]。水文變化是河岸帶濕地生物組成的關(guān)鍵生態(tài)因子,對濕地生態(tài)系統(tǒng)的相對重要性超過50%,對于維持濕地生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分循環(huán)、能量流動和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)具有重要的意義,濕地水文對氣候變化也有極高的敏感性和反饋作用[5,8- 9]。河流的水文過程也是塑造河岸帶濕地生境復(fù)雜性和維持物種多樣性的重要生態(tài)因子[10],深入理解河岸帶生態(tài)系統(tǒng)對水文變化的響應(yīng)對于保護(hù)和恢復(fù)河岸帶濕地至關(guān)重要。

水文變化會導(dǎo)致河岸帶濕地植被與土壤等生態(tài)因子的變異,進(jìn)而影響到河岸帶生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)。水文條件的改變不僅直接影響植物的形態(tài)、生長發(fā)育、多樣性、繁殖和生存策略,并最終影響群落的形成和演替以及生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能,是濕地生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵影響因素[6,11- 12],而河岸帶植被的群落結(jié)構(gòu)和演替也會影響到水文過程的異質(zhì)性[13]。水文變化還是河岸帶土壤氮磷遷移轉(zhuǎn)化及截留、養(yǎng)分循環(huán)的關(guān)鍵影響因素。本文概述了水文變化對河岸帶植被和土壤氮磷遷移循環(huán)的影響機制,可以為河岸帶生態(tài)系統(tǒng)的植被恢復(fù)以及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)提升提供科學(xué)依據(jù)。

1 河岸帶特征與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)

河岸帶植被與土壤是河岸帶生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,承載著多種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)。

1.1 河岸帶生態(tài)系統(tǒng)的特征

(1)河岸帶植被存在于河流兩側(cè),通常呈現(xiàn)狹長狀;(2)河岸帶是周邊陸地與河流生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行物質(zhì)、能量和生物遷移的過渡帶;(3)河岸帶的寬度以及地貌都會影響植物群落組成、結(jié)構(gòu)以及空間分布特征。河流的年際和季節(jié)性水文干擾會改變河岸帶土壤的水分含量和微地形地貌特征,影響植被的分布、組成與演替;⑷河岸帶將河流的上下游連接為一體形成生態(tài)廊道[14]。流域的氣候、地形地貌、土壤、水文以及干擾等共同影響河岸帶植被的種類組成、群落結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)力[15]。

1.2 河岸帶的主要生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)

(1)物種源和棲息地：河岸帶生態(tài)系統(tǒng)由于其獨特的地理位置,蘊含著豐富的動植物種類,許多研究表明河岸帶物種種類較其他生態(tài)系統(tǒng)高。美國西部河岸帶的研究發(fā)現(xiàn),雖然河岸帶只占據(jù)了全部景觀的10%至15%,但卻占據(jù)了全部物種的70%至80%,Kauffman在美國的俄勒岡州和華盛頓對動植物的統(tǒng)計學(xué)研究表明,在常見的593種動植物中約有319種與河岸帶生態(tài)系統(tǒng)相關(guān)[16]。

(2)氣候調(diào)節(jié)功能：河岸帶植被可以通過蒸騰作用、對太陽入射光的截留和夜晚長波輻射的流失,直接或間接的影響河流的溫度和區(qū)域氣候環(huán)境[17- 19]。河岸帶植被的結(jié)構(gòu)特征如走向、寬度、高度、密度、蓋度及其林冠的垂直結(jié)構(gòu)都影響河岸帶生態(tài)系統(tǒng)的小氣候,并為許多珍稀的生物提供棲息和生存繁殖的環(huán)境[17]。

(3)養(yǎng)分以及能量源：河岸帶植被以及相鄰的陸地生態(tài)系統(tǒng)向河流輸入的大量枯枝落葉、果實等經(jīng)過分解成為河流中生物的主要能量來源,直接控制河流生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力。

(4)過濾與凈化功能：河岸帶植被與土壤可以過濾、調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)化由陸地生態(tài)系統(tǒng)流向河流的有機物和無機物,進(jìn)一步影響營養(yǎng)元素、泥沙以及化學(xué)物質(zhì)等含量的空間分布。

(5)固碳功能：濕地是地球上最重要的碳庫之一,具有固碳能力強、沉積速率高、碳埋藏速率高等特點,濕地植物殘體以沉積物的形式進(jìn)行儲存固定,并進(jìn)行碳循環(huán)過程[20]。

(6)水土保持功能：河岸帶喬灌草植物根系可固著土壤,提高土壤持水性,改善土壤結(jié)構(gòu)與性能,提高河岸的抗侵蝕能力和抗沖刷能力。

(7)其他功能：河岸帶植被還有休閑娛樂與精神文化方面的功能,同時由于水分充足,地勢平坦,河岸帶區(qū)域還是農(nóng)林牧漁業(yè)的生產(chǎn)基地。

2 河岸帶植被對水文變化的響應(yīng)

河岸帶是介于河流和高地植被之間的典型生態(tài)過渡帶,具有地形復(fù)雜、生境多樣化、豐富的生物多樣性和明顯的邊緣效應(yīng),也是受水環(huán)境和人類活動干擾強烈影響的生態(tài)交錯區(qū)[2]。由于水文變化和人類干擾的影響,河岸帶植被的時空演變和空間格局呈現(xiàn)出復(fù)雜多變的動態(tài)特征,河岸植被結(jié)構(gòu)和組成的變化可以通過多種途徑影響河岸生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力[21- 24]。其中水文條件是影響河岸帶植被群落演替和格局的重要因素,也是河岸帶生物地球化學(xué)循環(huán)的關(guān)鍵制約因子[25- 26]。

2.1 地下水位變化對河岸帶植被分布與生理生態(tài)的影響

河岸帶濕地植物的光合生理、生物量、群落構(gòu)成和功能性狀等都會受到地下水位的影響[27- 28]。地下水位變化的持續(xù)時間與過程是影響濕地植物生長發(fā)育與繁殖的關(guān)鍵因素。

(1)植物分布與群落構(gòu)成：水文是濕地植物群落進(jìn)化的主要驅(qū)動力,并可能導(dǎo)致植被群落的分布模式產(chǎn)生變化[29- 31]。許多研究表明地下水位的下降、土壤鹽分動態(tài)會使植物群落類型、構(gòu)成及空間分布發(fā)生變化[32- 33]。地下水位較淺會造成土壤水分含量過高,植物種類分布一般為耐缺氧型植物;而地下水位變深,植物種類則由濕生植物逐漸演替為耐旱型植物[27]。葛振鳴對崇明東灘濕地的研究發(fā)現(xiàn),地下水位下降后以濕生植物蘆葦為優(yōu)勢種(Phragmitesaustralis)的群落逐漸演替為中生植物甚至旱生植物[34]。張琳的研究表明隨地下水位梯度的降低,柳灣林群叢類型由烏柳+中國沙棘群叢向北沙柳群叢過渡,物種豐富度、均勻度指數(shù)等均呈明顯下降趨勢[35]。

(2)植物生物量與功能性狀的變化：地下水位的高低會影響植物生物量以及植物功能性狀。朱麗等在海流兔河域的研究中發(fā)現(xiàn)植物的地上和地下生物量并不是線性的,而是存在一個最適水位,在最適水位上下波動都會導(dǎo)致生物量的減少[36]。Kennedy對五種濕地植物進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)地下水位的變化對不同物種的分蘗數(shù)、形態(tài)和生物量等都有明顯的影響[37]。劉玉等的研究表明,蘆葦?shù)闹旮?、莖粗和分蘗對地下水位有不同的響應(yīng),地下水位越低,蘆葦株高越高,同時葉面積、葉長、葉寬顯著減小[38]。

(3)植物光合生理的影響：地下水位的變化會導(dǎo)致河岸帶濕地土壤的淹沒程度和土壤的水飽和度發(fā)生變化,從而影響植物的光合特性。地下水位變化會使植物因本身特性和環(huán)境等因素共同作用而導(dǎo)致光合生理過程受到影響[39]。短期淹水脅迫可能造成植物氣孔關(guān)閉,限制了CO2進(jìn)入葉片,進(jìn)而降低植物葉片光合能力的下降,或者是通過功能性狀的改變使其光合能力受到抑制[40]。謝濤對蘆葦(Phragmitesaustrali)的研究中發(fā)現(xiàn)過低的土壤水分可能會引起其葉片氣孔受到限制而抑制其光合作用[41]。除此之外,水淹會降低濕地植物PSⅡ光化學(xué)效率以及電子傳遞速率,從而影響植物的光合速率[42- 43]。而地下水位下降不僅降低了土壤含氧量,同時也會降低土壤有機質(zhì)的礦化速度[44],進(jìn)而通過影響土壤氮含量而使植物光合發(fā)生變化。

2.2 地表水位變化對河岸帶濕地植被的影響

地表水位的季節(jié)波動和年際變化是河岸帶濕地生態(tài)系統(tǒng)的重要表征,河流水位的變化會直接影響河岸帶土壤的干濕狀態(tài),水位過高會使土壤處于淹水狀態(tài),而水位過低則會使土壤處于一個相對干燥的狀態(tài),進(jìn)而影響植物的生長發(fā)育、植被群落結(jié)構(gòu)[45- 46],甚至影響植物的生存策略。

2.2.1河岸帶植被功能形狀對地表水位變化的響應(yīng)

植物可以通過改變植株分支數(shù)、株高、節(jié)間距和葉面積等功能性狀適應(yīng)極端水位脅迫環(huán)境[47]。如在鄱陽湖濕地的研究中發(fā)現(xiàn),一些濕地植物通常會減小葉面積適應(yīng)長期干旱脅迫[48]。有研究發(fā)現(xiàn)在三峽庫區(qū)長期高水位運行的狀態(tài)下會導(dǎo)致狗牙根(Cynodondactylon)產(chǎn)生更多的分株數(shù),并且其分株的株高、莖寬和葉片數(shù)也受到抑制[49]。在亞馬遜泛洪區(qū)的研究表明濕地植物對水淹的耐受能力對其生存和分布有顯著的影響,當(dāng)濕地長期處于豐水期時,能耐受長期淹水狀態(tài)的植物可以在河岸灘上占據(jù)優(yōu)勢[50]。水深的增加會引發(fā)光照、風(fēng)浪和底泥發(fā)生變化,進(jìn)而影響植物的形態(tài)以及功能性狀。植物對水深的響應(yīng)機制主要體現(xiàn)在生物量的分配,在環(huán)境中植物可利用的資源是在不斷變化的,植物通過調(diào)節(jié)生長和繁殖的資源分配來提高對環(huán)境的適應(yīng)性,其比例的分配主要取決于生境中資源的可利用性,當(dāng)環(huán)境惡劣時,植物會將更多的資源分配給能獲取更高資源的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)[51- 52]。但不同植物種類對水深的響應(yīng)機制也不同。有研究表明在水位較高的情況下,蘆葦(Phragmitesaustralis)的株高、莖粗、蓋度和生物量均為最高值[53],而水位下降則增加了植物的密度和葉片數(shù),從而影響其生產(chǎn)力[54]。毛苔草(Carexlasiocarpa)[6]、美人蕉(Cannaincida)[55]等植物株高隨著水位的升高隨之增高。而短尖苔草(Carexbrevicuspis)的株高和總生物量則在低水位更高[56],小葉章(Calamagrostisangustifolia)的株高同樣隨水位升高而下降[6]?；セ撞?Spartinaalterniflora)和燕子花(Irislaevigata) 的株高隨水位的降低呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢[57- 58]。

2.2.2河岸帶植被生存繁殖和分布對地表水位變化的響應(yīng)

(1)生存與繁殖的影響：河岸帶濕地植物的生存和繁殖也會受到水位變化的響應(yīng)。有研究表明香蒲(Typhadomingensis)、灰化苔草(Carexcinerascens)、黃菖蒲(Irispseudacorus)和美人蕉(Cannaincida)的分株數(shù)會隨著水位的升高而減少[55- 59],短尖苔草(Carexbrevicuspis)分株數(shù)以及總芽生物量等則隨水位的下降而減少[56]。還有一些濕地植物例如荇菜(Nymphoidespeltatum)和互花米草分別在水位變化至20 cm和3 m時繁殖遭到顯著抑制[60- 61]。

濕地植物通常會通過改變不同器官之間的資源分配來優(yōu)化它們的資源獲取策略,從而提高其對不同水位脅迫的適應(yīng)能力[62]。在經(jīng)常受到土壤淹水的狀況下,一些植物會通過調(diào)整植株內(nèi)部結(jié)構(gòu)如改變通氣組織大小[63];一些濕地植物則形成了相應(yīng)的形態(tài)以及生理生態(tài)適應(yīng)機制,提高對土壤低氧水平的適應(yīng)能力[64]。在極端的水位變化情況下如洪水淹沒,會促使植物產(chǎn)生一系列生理和形態(tài)上的變化以適應(yīng)極端環(huán)境下的光照和氧氣等[65],主要的生存策略為耐受和逃避兩種適應(yīng)策略。李文的研究發(fā)現(xiàn)灰化苔草(Carexcinerascens)在水淹脅迫環(huán)境下會把其生物量主要集中在地下部分維持生存并休眠,采取耐受策略;南荻(Miscanthuslutarioriparius)的生物量隨著水淹程度增加而減少,當(dāng)水位較淺時則株高隨之升高,主要采取逃避策略[48]。

(2)植被分布格局的影響：地表水位變化是造成河岸植被格局變化的主要原因。在三峽水庫消落區(qū)的研究顯示河岸帶植物的種類與蓋度與淹沒梯度密切相關(guān)[66]。在三江平原濕地的研究也發(fā)現(xiàn),不同植物對水位的敏感程度以及耐受性有明顯差異,因而會在河岸帶區(qū)域形成異質(zhì)性的植被分配格局[67]。對瑞典北部10條不同管制的河流研究表明,流量及水位的調(diào)節(jié)會導(dǎo)致木本、草本植物的相對豐度發(fā)生變化,并導(dǎo)致物種的群落組成受到影響,最終影響河岸地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)[68]。對鄱陽湖的研究表明,干旱年份的土壤養(yǎng)分和植物多樣性明顯低于洪水年份[69]。地表水位變化還可以通過改變光照條件、水透明度、營養(yǎng)物質(zhì)等環(huán)境參數(shù)影響浮游植物的生長和分布[70]。

3 河岸帶氮磷遷移轉(zhuǎn)化過程對不同水文要素的響應(yīng)

河岸帶對氮磷養(yǎng)分遷移的截留轉(zhuǎn)化是一系列非常復(fù)雜的生物地球化學(xué)過程,其遷移轉(zhuǎn)化過程受河流水文變化、土壤特征、植被群落結(jié)構(gòu)特征和地形地貌等綜合因素的影響[24,71- 75]。

3.1 河岸帶土壤氮磷元素遷移和截留轉(zhuǎn)化機制

河岸帶是土壤氮磷的重要源和匯,也是土壤養(yǎng)分累積、輸送和再生的重要場所,顯著影響著土壤氮磷的生物地球化學(xué)循環(huán)過程。氮素的輸入形態(tài)主要是相鄰高地上的溶解態(tài)氮、土壤顆粒吸附態(tài)氮及有機殘體結(jié)合的氮素,河岸帶地表徑流中的氮素主要通過沉積、滲透等物理過程進(jìn)行截留,滲透到土壤中的氮素,主要通過植物吸收、微生物轉(zhuǎn)化、反硝化作用及土壤吸附等實現(xiàn)截留,其中植物吸收作用和反硝化作用是河岸緩沖帶對氮素截留的主要機理[76- 78]。磷素的輸入主要是通過巖石的風(fēng)化釋放和凋落物歸還到土壤。磷素在河岸帶中的截留轉(zhuǎn)化機制主要是：(1)植物對顆粒態(tài)磷的吸收;(2)土壤吸附或植物吸收保留溶解和膠體態(tài)P。地表徑流和壤中流形成過程中,水中顆?；蛲寥缹α椎奈搅吭黾?從而使得總磷濃度下降。河岸植被緩沖帶增加了徑流的阻力,減緩了徑流的速度,使大多數(shù)固體顆粒沉淀,有利于可溶解的 N、P隨水滲透到更深層的土壤中,降低了地表徑流對可溶性 N、P 的運轉(zhuǎn)能力,有利于植物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收以及土壤的吸附和微生物的作用。然而,由于河岸帶區(qū)域復(fù)雜的水文和地形條件可能將累積的顆粒P轉(zhuǎn)化為可移動的溶解P,進(jìn)而增加P流失的風(fēng)險。

3.2 河岸帶植被對土壤氮磷元素遷移和轉(zhuǎn)化過程的影響

河岸帶植被類型與組成、土壤性質(zhì)等都可以影響到土壤氮磷富集、遷移、轉(zhuǎn)化過程。阿巴拉契亞山脈南部河岸帶森林的砍伐顯著提高了土壤和河流中的硝酸鹽濃度,危害了河流的健康[79]。有研究表明流域的河岸植被恢復(fù)可減少懸浮泥沙(9.26%)、總氮(22.6%)和總磷(7.83%),保護(hù)和恢復(fù)河岸關(guān)鍵帶的植被對于改善河流水質(zhì)至關(guān)重要[77]。土壤中的反硝化微生物數(shù)量、種類、活性酶,土壤的通氣狀況、硝態(tài)氮濃度及其有機質(zhì)和有效碳等都對反硝化作用產(chǎn)生重要影響。Merrill 在美國Tahoe湖流域的研究則認(rèn)為河岸帶的植被類型的異質(zhì)性對土壤反硝化作用、凈礦化速率、凈硝化速率和地下水的營養(yǎng)動態(tài)都有顯著的影響[80]。河岸植物多樣性(物種的數(shù)量或豐富度)可以影響河岸帶氮磷的地球物理循環(huán)過程和和土壤侵蝕速率[81- 83]。茂密的植被和廣泛的地下根系可以有效的減少徑流速度、捕獲沉積物、增加滲透以及增加植物對養(yǎng)分的吸收[84]。地下根系的組成、深度和密度也影響著河岸生態(tài)系統(tǒng)的微生物過程(例如反硝化作用),地表水的過濾凈化和河岸的穩(wěn)定。河岸帶植被的結(jié)構(gòu)屬性特別是寬度、密度和連續(xù)性對于截留、過濾沉積物和養(yǎng)分具有特別重要的意義,更寬、更密集和更連續(xù)的河岸植被的截留轉(zhuǎn)化效率也越高[5],有研究表明寬度為50 m的森林河岸帶地上植被每年吸收的N和P分別為 77 kg/hm2與 10 kg/hm2[85]。。

河岸帶植被的組成和結(jié)構(gòu)決定其提供遮陰、截留沉積物和養(yǎng)分[5]。有的研究表明森林和草地河岸緩沖帶截留轉(zhuǎn)化淺地下水中硝態(tài)氮的效率都達(dá)到了90%以上,但森林河岸緩沖帶截留轉(zhuǎn)化硝態(tài)氮比草地河岸緩沖帶更有效。Heathwaite的研究表明,草地河岸緩沖帶對 TN和TP的平均去除率分別為70%—95%和70%—98%。Kavian等的研究發(fā)現(xiàn),香根草種植后在防止土壤侵蝕和硝酸鹽運輸方面是最有效的[86],有的研究表明現(xiàn)灌叢和林齡較小的河岸帶植被對氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)截留轉(zhuǎn)化的能力較林齡大的更強,原因可能在于其對營養(yǎng)物的強烈吸收和土壤微生物的活動較高。也有研究表明喬木植被緩沖帶對氮元素的吸收效果優(yōu)于草本植被,但草本植被對磷元素的攔截效果顯著。在東戰(zhàn)備河自然河道的研究表明,灌草植被河岸帶對面源污染物的去除率在全年內(nèi)均較高,草本植被對污染物去除率在夏秋季最高而冬季最低,喬灌草植被的去除率高于喬草[87]。

3.3 河岸帶水文過程對氮磷遷移轉(zhuǎn)化的影響

河流水位的變化可以顯著影響河岸帶近岸區(qū)域土壤磷的空間分布和遷移轉(zhuǎn)化過程[88- 89]。李興福對呼倫貝爾草原輝河濕地的研究發(fā)現(xiàn),隨著淹水狀態(tài)的改變,土壤的C/N、C/P、N/P均差異顯著,并推測淹水狀態(tài)的改變可能會導(dǎo)致土壤的理化性質(zhì)以及生物特征發(fā)生改變,進(jìn)而對土壤元素循環(huán)產(chǎn)生影響[90]。Mayer對北卡羅來納州的山麓河岸土壤磷素的研究中發(fā)現(xiàn),水位的變化會影響河岸帶植被對氮磷元素的轉(zhuǎn)化截留[76]。Yeon在室內(nèi)模擬研究表明,地下水位或濕地水位的波動,會導(dǎo)致濕地沉積物中氮動態(tài)和氧化還原條件變化[91]。在法國西部一個農(nóng)業(yè)流域的研究表明,旱季后地下水位上升期間的土壤再濕和長期水飽和環(huán)境下土壤鐵(hydr)氧化物的還原溶解是季節(jié)性溶解磷釋放的兩個主要驅(qū)動因素。土壤氮、磷的遷移轉(zhuǎn)化過程與效率在空間和時間上也表現(xiàn)出較大的差異[71]。河岸帶土壤干旱的頻率、淹水和持續(xù)時間的變化會影響植物、微生物對氮磷截留與吸收[75]。劉艷麗通過試驗發(fā)現(xiàn)對土壤干濕交替落處理中,土壤氮的礦化率降低了34%—78%[92]。Dong等利用同位素示蹤技術(shù)發(fā)現(xiàn)干濕交替比持續(xù)淹水更利于土壤氮素的礦化,并增強了硝化作用[93]。地下水位升高時,河岸帶植被的根系和土壤可以與徑流充分接觸,提高植被緩沖帶對徑流中營養(yǎng)物質(zhì)的攔截,地下水位高及土壤富含有機質(zhì)的河岸植被帶對氮的減少量最大。

河岸植物群落可能會受到洪水泛濫期間沉積物增加的影響,這往往導(dǎo)致河岸系統(tǒng)大量輸入氮和磷[94- 96]。在美國維吉尼亞州的城市河流的研究發(fā)現(xiàn),洪泛區(qū)水文連通性梯度的增加,增加了土壤養(yǎng)分的礦化速率[95]。對密西西比河上游的研究表明由于凋落物中的碳,氮和磷的浸出,水分飽和土壤和缺氧條件下降解有機化合物的積累會導(dǎo)致氮磷等養(yǎng)分的增加[97]。在西北北歐5個溪流的研究發(fā)現(xiàn)水位梯度的提升,可提取的土壤中的氮磷相應(yīng)增加[98]。

4 展望

河岸帶植被與土壤是生態(tài)系統(tǒng)重要組成部分,對于維持河岸帶的生態(tài)健康、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與可持續(xù)性具有至關(guān)重要的作用。水文是影響河岸帶結(jié)構(gòu)與功能的最重要的生態(tài)因子,探討水文變化對河岸帶濕地植被與土壤的影響尤為重要。對今后河岸帶生態(tài)系統(tǒng)的研究仍需要關(guān)注以下幾點：

(1)目前水文變化對河岸帶濕地植物的研究,多以植物的地上部分如植物形態(tài)、生理生態(tài)、群落分布與演替等為主,而對根系的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能特征的研究相對薄弱,根系作為土壤與植物地上部分之間物質(zhì)循環(huán)與能量流動的關(guān)鍵紐帶,需要加強此方面的研究。此外,水文變化對不同濕地植物的生理生態(tài)與功能特征的影響機理尚不清晰,需要繼續(xù)研究不同類型濕地植物對水文變化的適應(yīng)機制,以及植物不同組織與器官對環(huán)境因子的耐受閾值。

(2)河岸帶對土壤氮磷養(yǎng)分遷移的截留轉(zhuǎn)化是一系列非常復(fù)雜的生物地球化學(xué)過程,其遷移轉(zhuǎn)化過程主要受水文變化、土壤性狀、植被群落結(jié)構(gòu)特征和地形地貌等綜合因素的影響,缺乏對多因素的耦合效應(yīng)研究[5,24,78,99- 100]。亟需繼續(xù)加強水文變化對土壤氮磷遷移轉(zhuǎn)化過程的機理研究,明晰河岸帶獨特水文環(huán)境特征下土壤吸附、植物吸收和反硝化對氮素截留轉(zhuǎn)化過程的影響強弱與調(diào)控方法;深入研究與模擬磷的形態(tài)和數(shù)量在河岸帶植物、土壤與水體不同介質(zhì)中的遷移循環(huán)規(guī)律。

(3)河流形態(tài)和土壤的多樣性決定著河岸帶水文作用特征的復(fù)雜性,今后需注重河岸帶個性特征與水文響應(yīng)的關(guān)系研究。河岸帶生態(tài)系統(tǒng)是橫向的水陸生態(tài)過渡帶,同時也是河流上下游重要的縱向生態(tài)廊道,亟需從景觀生態(tài)學(xué)與流域生態(tài)學(xué)的角度綜合考慮和模擬流域土壤、植被與水文、人類活動之間的耦合關(guān)系,模擬預(yù)測未來氣候與社會經(jīng)濟情境下的河岸帶生態(tài)系統(tǒng)演變規(guī)律,提高河岸帶生態(tài)系統(tǒng)自我修復(fù)能力,增強生態(tài)系統(tǒng)韌性,為河岸帶生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)流與能量流調(diào)節(jié)、生物多樣性保護(hù)、生態(tài)系統(tǒng)的完整性和連續(xù)性以及區(qū)域生態(tài)安全等提供理論依據(jù)與技術(shù)支撐。