随着全球变化的不断加剧,滨海湿地的降雨格局包括降雨量、降雨强度等正在发生剧烈变化。黄河三角洲作为典型的滨海湿地生态系统,近年来该区降雨格局正发生剧烈变化,主要表现为年降雨量逐渐减少,1961-2010 年期间,该地区年平均降雨量正以5.4 mm yr-1的下降速度递减;同时季节分配不均衡加剧,生长季节降雨量显著降低。为更准确的预测未来气候下降雨量的变化对滨海湿地生态系统结构和功能的影响,台站于2014年依黄河三角洲滨海湿地典型芦苇(Phragmites australias)群落生态系统为研究对象,建立降水强度梯度控制实验平台。
该平台采用单因素随机区组实验设计,共6个实验处理,分别是:空白,对照(CK)、减少降雨60%、减少降雨40%、增加降雨40%和增加降雨60%。每个小区4个重复,小区面积为3×4 m2,样地四周预留0.5 m的缓冲带,以减小边缘效应. 为阻断近地表水平方向上的水流交换,所有小区四周被高约30 cm、宽约50㎝的隔离带(由优质土工布包裹空心砖和取于原地的土壤而成,埋入地下20 cm)包围,各小区间距为3 m。
降雨减少采用集雨架搜集来模拟减水,集雨架由V形(夹角为60°,宽10 cm)透明的聚碳酸树脂材料制成,通过两侧高度分别为2 m(高端)和1.5 m(低端)金属架支撑,根据雨量减少的模拟要求,在集雨架上添加一定数量的V型槽而达到减少降雨量的效果。本实验模拟降雨量减少40%和60%,减少降雨处理所截留的雨水通过管道流入白色聚乙烯塑料雨水采集器里,并同时通过管道输入到相应的增加降雨处理的小区,以达到增加40%和60%降雨量的目的。为保证雨水能均匀的喷施到增加降雨小区,在增加降雨小区地表均匀布设栅格状的排水管道,并在每根管下方均匀转孔,以保证雨水的均匀喷施。同时,减少或消除聚乙烯塑料遮荫或者其它因素造成的实验误差,在相应对照和增雨处理小区上方均设置虚拟透明的聚碳酸树脂通道。
该平台通过长期定位监测生态系统的水、土、气、生等生物和环境因子的动态变化,研究型滨海湿地生态系统的结构与功能特征和规律。具体研究主要包括:
(1)滨海湿地生态系统植物光合作用、植物物候、植物群落结构变化;
(2)滨海湿地地上地下生产力动态和生态系统净碳交换(NEE)特征;
(3)滨海湿地生态系统土壤呼吸与温室气体排放特征;
(4)滨海湿地生态系统土壤、水分和盐度的动态监测。