六盘山泥炭地发育现状及其环境功能.pdf

传源卤环境环境大视野ISSN1672-9064CN35-1272/TK六盘山泥炭地发育现状及其环境功能李蓓王鹏陆爱国（宁夏回族自治区煤炭地质局宁夏银川7 50 0 0 1)摘要根据六盘山泥炭地水文情势、植被发育状况、人为扰动情况等现状的调查结果，评价了其现状类型，提出不同类型泥炭地的保护建议。同时根据泥炭层沉积特征初步计算了泥炭地水源涵养能力，分析了其在局部环境中的调节功能。通过泥炭总资源量计算出了泥炭地永久固碳量，对比草原等其他类型生态系统的固碳效率，说明泥炭地的固碳优势明显，具有不可替代性。关键词现状评价水源涵养固碳泥炭地六盘山中图分类号：P618.11文献标识码：A文章编号：16 7 2-90 6 4(2 0 2 3)0 4-138-0 40引言六盘山矿养泥炭地作为重要的山区湿地类型，在生物多样性、水源涵养、碳汇等多个方面发挥着极其重要的作用。同时，地处黄土高原，得天独厚的自然条件造就了六盘山地区独特的泥炭地类型，具有极高的研究价值。近年来，围绕六盘山泥炭地生态功能、气候记录、碳汇等多个方向开展了相应的基础研究工作，为后续更加深入的科学研究奠定了良好的基础。1研究区泥炭地发育特征本次研究区为六盘山西麓，位于宁夏回族自治区固原市隆德县周边，共发现矿养泥炭地2 0 个区块。调查研究范围为水生植物群落、沼生植物群落、湿生植物群落和中生植物群落覆盖区域。经调查发现研究区内普遍发育的植被有48 种，其中沼生植物有：箭叶吾、粗喙苔草、泥炭藓、驴蹄草等。湿生植物有：厥麻、芦苇、长叶火绒草、矢叶吾、节节草、车前、日本毛连菜、紫花野菊、苣菜菜、蓄、苦苣菜、久内早熟禾、款冬、旋覆花、山野豌豆等。中生植物有：白莲蒿、马齿苋、刺儿菜、野艾蒿、花首藉、猪毛蒿、平车前、羽裂风毛菊、泽漆、牛儿苗、野葵、密花香需、节毛飞廉、紫首、阳芋、密毛白莲蒿、草木犀、肥披碱草、少花米口袋、菊叶委陵菜、大油芒、小画眉草等。本地具有区域代表性的植物是：矢叶吾、蓄、泥炭藓、款冬、驴蹄草、羽裂风毛菊、菊叶委陵菜等。通过对各区块的分布范围、地貌、沉积序列进行分析，结果表明各区块形成条件各不相同，泥炭层沉积年代为12 42 0 50aB.P不等，各区块沉积年代也有较大差异。因其形成环境复杂，导致泥炭层间断沉积较为普遍。层位对比过程中将莲花沟、清?等泥炭层不连续区域进行了区块分割调查，方便层位对比。结果显示各区块见稳定泥炭层1 3层，厚度0 2.7 m不等。各区块泥炭层沉积特征详见表1。2泥炭地现状评价及保护建议通过对钻孔揭露地下水水位及地形地貌特征进行泥炭地收稿日期：2 0 2 3-0 2-0 7基金项目：宁夏回族自治区自然科学基金项目（2 0 2 1AAC03460）作者简介：李蓓（198 9一），女，本科，助理工程师，研究方向为资源与环境、安全与应急。通讯作者：王鹏（198 7 一），男，硕士，工程师，研究方向为水文地质、环境地质。138水文地质特征调查，结合区域水文气象资料计算出泥炭地水文情势指数，同时对泥炭地扰动情况及泥炭地植被发育情况进行调查分析，计算出泥炭化扰动指数和植被覆盖指数。综合以上调查结果进行泥炭地现状评价，并分析泥炭地水源涵养及碳汇功能。最后，依照泥炭地现状评价结果，提出不同类型泥炭地、泥炭沼泽湿地保护方向。根据泥炭化扰动指数、湿地植被覆盖指数和湿地水文情势指数等3个评价指标对泥炭地现状的贡献程度，分别赋予0.2、0.5、0.3的权重，将3个指标与其权重乘积相加后，即可获得泥炭地现状指数，见式(1)。PSI=0.2xD+0.5V+0.3W式中：PSI为泥炭地现状指数；D为泥炭化扰动指数；V为湿地植被覆盖指数；W为湿地水文指数。泥炭地现状评价指数具体数据及计算结果见表2。从表2计算结果可以看出，除民联及台子沟泥炭地现状指数较高外，其余泥炭地现状指数均不足8 0。造成这一结果的原因主要是湿地水文指数普遍偏低，说明六盘山西麓泥炭地发育的制约因素主要是水文条件较差。根据泥炭地现状指数计算结果PSI(见图1），可以将泥炭地现状划分为5种类型，即健康泥炭地PSI75、亚健康泥炭地55PS75、轻度退化泥炭地35PSI55、中度退化泥炭地20PSI35和重度退化泥炭地PSI 0.1m的泥炭层。计算结果不包括泥炭地沉积泥沙层的涵养水源，即计算结果为该区域泥炭层涵养水源量，小于泥炭地水源涵养总量。泥炭层蓄水能力计算公式见式(2)。(2)式中：W为泥炭层蓄水能力；为泥炭层面积；c为泥炭层厚度;P为泥炭层孔隙度；d为水密度。经过调查数据分析计算，各区块水源涵养量如表3。研究结果表明，宁夏六盘山西麓泥炭地调查区域泥炭层表3泥炭层涵养水源能力计算表泥炭层调查面孔隙率/持水总序号地名积/m2泥炭地1现状指数2(PST)3莲花沟116 54294.1874.9376.7673.1864.0657.6552.2695.5077.5267.6054.2289.7996.1068.4349.0038.2472.6858.6049.0248.3277.9775.84100.0046.6039.622035田堡毛庄莲花沟72.73伏羲崖61.4槽子梁60.682054.29354.6197.75567.497584.28100台子沟W=Pxaxcxd单位面积平均厚持水量/度/m%田堡26983毛庄18 69562.1574.9554.1374.6256.5872.7349.6361.4059.7060.6851.2054.2955.8574.6156.9557.7164.6384.2846.8467.4953.7545.0555.8573.0937.6747.5353.9552.5468.3577.3957.8575.2886.5095.9528.1937.595575裴家后沟姚套青稞湾量/t0.3454.400.2252.020.6948.4838 984.704伏羲崖69 0495槽子梁24 8836裴家后沟48 8607姚套47 1508青稞湾37 1049台子沟23 08610清?8169911陈靳14 34612陈靳南63 41313靳家沟1814714民联2188815山河42899理论蓄水量可达1.6 410 5t。单位面积持水量0.0 6 0.6 7 t/m,平均值0.2 8 t/m。其中土壤单位面积持水量最大的区块为槽子梁，每平米含水量达到0.6 7 t以上，莲花沟、毛庄等区块因多次受洪水侵犯，沉积泥沙较多，泥炭层较薄，单位面积持水量相对较小。矿物土壤平均有效孔隙度16%，即能够吸收和释放自由水的的体积是土壤体积的16%2 。而研究区的泥炭层孔隙率均在46%以上，涵养水源能力是普通矿物土壤的3倍以上。因各区域泥炭层厚度差异，单位面积持水量平均0.2 8 t/m。在降雨量不足的季节，泥炭地仍可提供相当于2 8 0 mm降雨的水源供植被生长，植被的蒸腾作用调节局部小气候使其长期处于较湿润状态。4固碳功能湿地由于其自身的特点，在植物生长、促淤造陆等生态过程中累积了大量的有机碳和无机碳3,加上湿地土壤水分过饱和状态,具有厌氧的生态特征。因此土壤微生物以厌氧菌类为主，活动相对较弱，湿地累积的碳每年大量堆积而得不到充分地分解，逐年累月形成了富含有机质的湿地土壤,因此具有较高的固碳潜力。湿地沼泽固碳包括3部分内容，即土壤固碳、植物地上部分固碳和植物地下部分固碳。其中植物地上部分固碳及植物地下部分固碳在短时期内固碳量较为可观，但最终会以多种形式再次分解或转化为土壤中的永久固碳。在此只分析泥炭层的永久固碳量，不包括其他类型沼泽土壤的固碳量。根据Richard T(2001)沼泽土壤碳储量计算公式见式(3)。M=AxcxdXp式中：M为沼泽土壤碳储量；A为调查区面积；c为土壤有机碳含量；d为土层厚度;p为土壤容重。各泥炭区块碳储量计算见表4。计算结果表明，宁夏六盘山西麓泥炭地调查区域泥炭层理论有机碳储量2 0 40 4.7 7 t,其中位面积有机碳储量最大的区块为陈靳137.7 8 kg/m,青稞湾、姚套、槽子梁、民联均超过2023.NO.4.140(m)4990.780.182139.530.110.330.2451.531.2454.230.1750.640.6054.6015 446.340.7955.5816 291.700.3759.560.4353.860.8458.540.1346.260.6957.740.8146.528 247.660.2854.488539.4316 732.624 206.265 087.5118 921.337 054.443 813.537 229.876 543.990.120.670.090.330.440.220.230.490.060.400.380.15(3)环境大视野传源南环境1SSN1672-9064CN35-1272/TK表4泥炭层碳储量能力分析表干容重/总有机碳序号地名1田堡2毛庄3莲花沟4伏羲崖5槽子梁6裴家后沟7姚套8青稞湾9台子沟10清?111清?12清?13陈靳14陈靳南15靳家沟16民联117民联18山河50 kg/m,平均 42.7 50 kg/m。从不同生态系统碳密度及碳储量估算中可以看出，处于温带地区的荆棘及草原陆地生态系统碳密度平均7.6 kg/m241,而调查区泥炭地泥炭层碳密度平均42.7 50 kg/m,高出相似地形的温带地区的荆棘及草原陆地生态系统碳密度5倍以上，甚至超过热带地区森林土壤碳密度及高寒地区冻原土壤平均碳密度。同时高于中国草地土壤碳密度12.2 2 7 kg/m24-7。其永久固碳能力远超其他生态系统，其永久固碳作用具有不可替代性。5结语六盘山泥炭地主要有健康泥炭地、亚健康泥炭地和轻微退化泥炭地3种，造成泥炭地亚健康或轻微退化的原因主要是水文情势的改变所致，而人为破坏起到了决定性的作用。研究区泥炭地在水源涵养、调节水文条件及局部小气候方面发挥着十分重要的作用，对局部生态环境的健康发育影响巨大。其不可替代的永久固碳功能更是“双碳”目标实现不可或缺的组成部分。针对亚健康及轻微退化泥炭地应给予足够的重视，调查面积/(g/cm)（烘羊）/%1.185.221.0010.211.266.931.154.441.146.201.235.781.009.641.126.640.9213.961.163.290.9018.171.2411.601.096.161.276.561.0511.14泥炭资源量/m2m269839 02418 695405111654221 60669 0491384424883259874886083064715033 26737 1042912723086864181 6993110814 34612.08763 413824418 1471252121888159204289912098杜绝人类活动进一步造成破坏，并人为进行修复，恢复其健康状态，继续保持应有的生态环境功能。参考文献1唐素贤，马坤，张英虎，等.若尔盖高寒湿地蓄水能力评估J.水土保持通报,2 0 16,36(0 3):2 19-2 2 3.2谢亚军，谢永宏，陈心胜，等.湿地土壤水源涵养功能研究进展J。湿地科学,2 0 12,10(0 1)：10 9-115.3段晓男,王效科,逐非,等.中国湿地生态系统固碳现状和潜力J。生态学报,2 0 0 8(0 2):46 3-46 9.4遇蕾.全新世中国陆地生态系统碳储量的初步估算D.北京：中国气象科学研究院，2 0 0 7.5廖春光，郭树平，刘忠玲.黑龙江省东部山区杨桦次生林改造对林地水源涵养功能的影响J.林业科技,2 0 2 2,47(0 6)：48-54.6魏强，凌雷，王多锋，等.不同海拔甘肃兴隆山主要森林群落的土壤理化性质J.西北林学院学报,2 0 19,34(0 4)：2 6-35.7樊祥义.吉林省泥炭沼泽现状分析与评价J.林业勘查设计，2 0 17(01):26-27.单位面积储碳/炭储量/(kg/m2)555.8420.60413.6122.121 886.5916.19706.8710.241 836.7673.82590.5112.093 206.9468.022.166.1258.381 109.7848.071 187.2114.531976.59137.781185.8218.70840.7146.331 326.3360.601415.1032.992023.NO.4.141