斯威士兰不同土地利用管理下泥炭地生态水文差异及其对碳汇功能的影响

本研究针对斯威士兰保护区和社区管理泥炭地（Malolotja与Motjane）的生态水文功能差异展开，通过对比分析泥炭地层学、水位动态及水化学特征，揭示人类活动（排水、放牧）导致的水文失衡与碳流失风险。研究发现受干扰的Motjane泥炭地呈现显著分解（H1-H10）、水位波动及营养盐富集，而受保护的Malolotja则维持稳定水文条件和完整碳储存。该研究为南部非洲高海拔泥炭地恢复提供关键科学依据，发表于《Wetlands Ecology and Management》。

　　

泥炭地作为关键的碳汇生态系统，其水文平衡直接决定碳封存能力和生物多样性维持。然而在南部非洲，人类活动与气候变化正威胁这类脆弱系统的稳定性。斯威士兰的泥炭地尤其面临社区放牧、排水等压力，但其生态水文响应机制尚不明确。为此，来自比勒陀利亚大学、维也纳大学等机构的研究团队选取该国Highveld地区两个对比站点——受保护的Malolotja与社区管理的Motjane泥炭地，通过多维度分析揭示了土地利用方式对泥炭地功能的深刻影响，成果发表于《Wetlands Ecology and Management》。

研究采用四项关键技术：1) 基于俄罗斯泥炭钻（Russian peat corer）的层学分析，结合von Post分解度（H1-H10）评估；2) 跨断面布设PVC井群（5 cm直径）与测压计网络，监测月尺度水位动态；3) 水化学分析（Ca²⁺、Mg²⁺等）与稳定同位素（δ¹⁸O/δ²H）溯源；4) 主成分分析（PCA）解析化学参数空间分异。

【Peat stratigraphy and water table】
Motjane受干扰区域（如VB-3断面）呈现高度异质性层理，含砾石/斑纹黏土夹层，分解度达H7-H10，而保留芦苇（Phragmites australis）的VB-2断面维持H1-H5的稳定堆积。Malolotja的Transect 3则显示连续泥炭层（H1-H3）与地表泥炭藓（Sphagnum）覆盖，暗示完整水文功能。

【Seasonal water table trends】
Motjane水位波动剧烈（年变幅0.7 m），VB1-B井均值为-0.59 m，显著低于Malolotja的T3断面（0.1 m稳定值）。降雨事件后，受干扰区水位响应滞后（如VB3-E），反映排水导致的缓冲能力丧失。

【Groundwater flow dynamics】
测压计数据揭示Motjane的VB2-B处存在向上水力梯度（P2>P1 0.2 m），而VB2-D则出现下渗流（P1>P2），显示局部流态异质性。Malolotja的T1-B处深层测压计（P3）持续高压，指示基岩地下水补给主导。

【Stable isotopes】
Motjane同位素值（δ¹⁸O -4.0‰至-2.0‰）较Malolotja（-4.5‰至-2.0‰）更富集，反映蒸发增强效应。Malolotja深层地下水样本（δ¹⁸O -5.5‰）则显示长滞留时间水源输入。

【Chemical analyses】
PCA显示Motjane浅层测压计与磷富集（VB3-D P1）强相关，暗示农业污染；Malolotja深层水则与Fe/Mn关联（T2-E P2），反映还原环境特征。电导率（EC）在Motjane达150 μS/cm，显著高于Malolotja（80 μS/cm），印证人为干扰加剧离子迁移。

结论部分强调，社区管理的Motjane泥炭地因排水/放牧导致水文失稳、碳分解加速及营养盐富集，而受保护的Malolotja通过地下水持续补给维持功能。该研究首次量化了斯威士兰泥炭地的土地利用-水文-生物地球化学耦合机制，为制定基于地下水流保护的恢复策略（如VB-2断面芦苇区保育）提供科学依据，对全球南半球高海拔泥炭地管理具有范式意义。