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干湿交替是湿地生态系统一种非常典型、普遍的过程,铁的变化对土壤中的氧化还原环境具有重要的指示性意义。以三江平原典型的水文地貌下的河床-漫滩湿地和环形湿地为研究对象,利用野外样品采集、in-situ方法及空间代替时间的研究方法,研究水文地貌控制及不同利用方式下的湿地土壤铁迁移转化过程,结合铁迁移转化的环境影响因子分析,揭示铁的沼泽湿地环境变化指示特征,同时对氧化铁的提取测试方法进行探讨。
湿地土壤溶液铁迁移转化具有明显的时空变化规律,土壤溶液中二价铁及总铁大多表现为表层铁含量大于底层,秋季峰值分布深度略有降低。不同水文地貌下的土壤溶液铁迁移表现为在春夏季土壤溶液中的二价铁和总铁自高向低进行迁移,尤其以表层表现更为明显;在秋季二价铁和溶解铁的这种迁移不明显。湿地植物群落土壤溶液中BFe/TFe比值春季较大,在表层毛苔草群落最大。没有淹水条件的岛状林则表现为夏秋比值较大。各湿地植物群落土壤溶液中二价铁与pH、Eh分别以拟合二次方程和拟合三次方程形式呈负相关关系,不同群落之间的相关程度可以对湿地的不同水文地貌条件下的环境具有一定的指示作用。
通过基于不同流域及挠力河上游的景观尺度土壤铁迁移转化过程研究表明,湿地土壤铁对不同水文地貌条件具有明显的指示性作用,季节性淹水下的土壤铁各形态特征明显不同于长期淹水,铁的转化更多是由于土壤所处的环境因子所决定。基于景观尺度土壤铁研究表明,沿着由高到低的水文地貌条件,不同土壤类型中的全铁、游离铁含量减少,无定形铁增加。
湿地开垦后土壤全铁及游离铁具有明显的表聚性。而无定形铁和络合态铁随着开垦年限的增加,表层含量逐渐减小。表层土壤(0~10cm)铁的活化度和络合度随开垦年限表现出良好的指数衰减规律,显示了土壤铁对环境重建的指示作用。
距离沟渠近的点位土壤全铁含量高,沟渠对土壤无定形铁的影响在6m以内。对于土壤溶液总铁来说,距离沟渠6m-8m的土壤溶液全铁含量最高;二价铁含量最高的点出现在距离沟渠2m范围内,沟渠对不同层次的土壤溶液中的二价铁影响仅表现在表层,土壤溶液中的二价铁的含量多少受环境要素的影响更明显。沼泽湿地沟渠土壤中的全铁含量小于河流湿地沟渠,无定形铁含量则表现为沼泽湿地沟渠土壤大于河流湿地中的沟渠土壤。河流湿地沟渠对铁的传输作用明显,而沼泽湿地沟渠水对沟渠附近湿地土壤却表现为一种补给作用。
土壤含水率与提取量存在一定程度的相关性,土壤开始脱水阶段和近彻底脱水阶段对游离氧化铁提取量的影响较大,而中度脱水阶段影响较小。