三种盐胁迫对互花米草和芦苇光合作用的影响

互花米草(Spartina alterniflora)的入侵给海岸带盐沼生态系统的结构和功能带来了显著影响。互花米草盐沼中的硫含量高于附近的土著芦苇(Phragmites australis)盐沼。为探讨硫元素对互花米草和芦苇竞争过程的可能影响及其作用机制, 以50 mmol·L^-1的Na₂SO₄和Na₂S对互花米草和芦苇进行处理, 分析处理前后5天内两种植物光合气体交换和叶绿素荧光指标变化的差异, 实验另设等Na⁺浓度的NaCl处理作为比较。研究发现: Na₂S对互花米草和芦苇光合作用影响的差异最大, NaCl次之, Na₂SO₄最小。Na₂S处理后, 互花米草净光合速率(P_n)出现显著上升, 芦苇P_n值大幅度下降。互花米草的光饱和点(I_sat)上升而芦苇的I_sat值无变化。表明Na₂S处理对互花米草的光合能力有促进作用, 但对芦苇的光合能力有抑制作用。NaCl处理后互花米草P_n值也出现小幅上升, 而芦苇P_n值略有下降。Na₂SO₄处理对互花米草和芦苇的P_n值均无显著影响。除Na₂SO₄处理的互花米草外, 不同盐处理后的互花米草和芦苇非光化学淬灭(NPQ)均出现上升趋势。研究结果表明互花米草对环境硫胁迫的适应能力显著高于芦苇, 暗示盐沼高硫环境尤其是硫化物有助于互花米草相对于芦苇的竞争, 也很可能是其形成单一植被的重要原因之一。     

三种盐胁迫对互花米草和芦苇光合作用的影响北大核心CSCD

互花米草(Spartina alterniflora)的入侵给海岸带盐沼生态系统的结构和功能带来了显著影响。互花米草盐沼中的硫含量高于附近的土著芦苇(Phragmites australis)盐沼。为探讨硫元素对互花米草和芦苇竞争过程的可能影响及其作用机制,以50mmol·L–1的Na2SO4和Na2S对互花米草和芦苇进行处理,分析处理前后5天内两种植物光合气体交换和叶绿素荧光指标变化的差异,实验另设等Na+浓度的Na Cl处理作为比较。研究发现:Na2S对互花米草和芦苇光合作用影响的差异最大,Na Cl次之,Na2SO4最小。Na2S处理后,互花米草净光合速率(Pn)出现显著上升,芦苇Pn值大幅度下降。互花米草的光饱和点(Isat)上升而芦苇的Isat值无变化。表明Na2S处理对互花米草的光合能力有促进作用,但对芦苇的光合能力有抑制作用。Na Cl处理后互花米草Pn值也出现小幅上升,而芦苇Pn值略有下降。Na2SO4处理对互花米草和芦苇的Pn值均无显著影响。除Na2SO4处理的互花米草外,不同盐处理后的互花米草和芦苇非光化学淬灭(NPQ)均出现上升趋势。研究结果表明互花米草对环境硫胁迫的适应能力显著高于芦苇,暗示盐沼高硫环境尤其是硫化物有助于互花米草相对于芦苇的竞争,也很可能是其形成单一植被的重要原因之一。     

芦苇与入侵植物互花米草的光合特性比较

以上海崇明东滩湿地外来入侵植物互花米草与本地种芦苇为研究对象,对它们的光合特性进行了比较研究,结果表明:(1)与芦苇相比,互花米草具有更高的表观量子效率(AQY)、CO2羟化效率(CE)和最大净光合速率(pmax);(2)生长季节初期,互花米草午间时段的光合、气孔导度和蒸腾速率均高于芦苇,各指标与光、温的变化基本一致;(3)互花米草的净光合速率曲线呈“单峰”型,测定指标在强光合辐射、高温条件下迅速上升,芦苇则表现出明显的“午休”现象;(4)在生长季节初期(5月份)和活跃期(9月份),互花米草的净光合速率显著高于芦苇,而在生长季节后期(11月份)则低于芦苇。该项研究有利于解释互花米草生长迅速,生产力高,竞争性强的生理生态学特性。     

丛枝真菌对互花米草和芦苇氮磷吸收的影响

互花米草(Spartina alterniflora Loisel.)是我国海滨盐沼的入侵植物,与土著种芦苇(Phragmites australis)形成了广泛的竞争;已知丛枝菌根(AMF)对不同植物的生长存在差异性影响;但其对互花米草与芦苇之间的种间关系,是否对互花米草入侵芦苇群体产生作用值得探讨.研究对两物种进行了丛枝菌根接种处理,种植模式处理和盐度处理的三因素实验.结果表明:盐度增加使得单种时芦苇、混种时互花米草的AMF侵染率显著下降(p<0.05),而混种时芦苇和单种时的互花米草AMF侵染率受盐度影响不显著(p>0.05).混种时,两种植物的丛枝菌根形成均受对方影响,并且盐度升高使两种植物之间对AMF侵染率的影响发生变化,在淡水生境下混种时,芦苇的AMF侵染率比单种时降低40.5%,互花米草的AMF侵染率比单种时提高了86.9%,均差异显著(p<0.05);在低盐度下混种时芦苇的AMF侵染率比单种时降低24.7%,差异显著(p<0.05),而对互花米草的影响不显著;在高盐度下混种对芦苇的AMF侵染率影响不显著,而使互花米草的AMF侵染率显著降低,降低率比例达78.7%.在淡水生境下,丛枝菌根对芦苇和互花米草的N、P吸收均有显著的促进作用;但是在咸水生境下生长时芦苇的N、P含量主要受盐度的显著影响(p<0.05),随盐度增加而增加;虽然在咸水生境下丛枝菌根仍旧促进芦苇的N、P吸收,但其影响远小于盐度的影响,并且促进效果受到盐度的抑制;但互花米草的N、P含量不受盐度影响.由此可见,接种AMF对这两种植物的氮磷吸收有着不同程度的促进,其作用大小与侵染程度有关,且受到盐度和种植模式的影响.     

互花米草幼苗在不同浓度NaCl溶液中的生长和溶质的积累

互花米草在NaCl营养液中能够大量积累Na~+和Cl~-,并对K~+、可溶性糖和游离脯氨酸的积累也有一定的促进作用,同时抑制了Ca~(2+)、Mg~(2+)和Pi的吸收。幼苗积累Na~+和Cl~-作为主要渗透剂。Na~+/K~+比值随着培养基NaCl浓度增大而提高。根部无机离子的总量明显高于地上部。NaCl明显降低幼苗地上部的渗透势,其变化随培养基渗透势的下降而降低。在NaCl营养液中培养的幼苗鲜重和含水置下降,但对于重影响不大,鲜重/干重比值随培养基NaCl浓度增大而降低。     

江苏滨海湿地芦苇和互花米草光合特性对模拟增温的响应

滨海湿地生态系统具有较高的初级生产力,是地球生态系统主要的碳库之一。然而,气候变暖和外来物种入侵通过改变植物光合特征性能使这一碳库的稳定性存在诸多的不确定性。利用在江苏盐城芦苇湿地和互花米草湿地建设的两个增温观测站,采用便携式光合荧光测量系统研究了本土植物芦苇（Phragmites australis）和入侵物种互花米草（Spartina alterniflora）光合特性对模拟增温的响应特征和机制。光合作用日调查变化曲线显示,增温使芦苇的净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、蒸腾速率（T_r）和水分利用效率（WUE）都发生了显著的下降,但互花米草的各同名参数却表现出相反的变化特征,表明增温使互花米草的生理机能增强,促进了光合作用;根据P_n和胞间CO₂浓度（C_i）的变化趋势推断互花米草和芦苇光合速率变化均为非气孔限制因素驱动。利用直角双曲线修正模型拟合的光响应曲线结果显示,芦苇增温组的光响应曲线位于对照组下方,互花米草增温组的光响应曲线位于对照组上方;增温降低了所研究植物的光补偿点（LCP）,表明增温可提高两种植物利用弱光的能力;增温增加了互花米草光补偿点（LCP）和光饱和点（LSP）间值域范围,从而揭示了增温可有效提高互花米草利用光合有效辐射的能力;增温降低了芦苇的暗呼吸速率（R_d）,芦苇受到增温的胁迫,在减缓新陈代谢的同时也减弱了光合作用,而互花米草表现出相反特征。由此推测增温条件下入侵植物互花米草同化大气CO₂的能力（即碳汇能力）优于本土植物芦苇,这也是互花米草成为入侵物种的主要原因之一。     

水淹对互花米草生长及生理的影响

研究了互花米草在不同没顶水淹时间处理下,株高、叶面积等生长指标以及叶片光合速率与色素、脯氨酸、可溶性糖和蛋白质含量等生理指标变化情况。结果表明,随着水淹时间延长,米草株高和叶面积呈下降趋势,叶片光合速率下降;叶片中自由水/束缚水、叶绿素和类胡萝卜素含量、可溶性糖在不同水淹时长处理之间也存在显著差异;但可溶性蛋白质和游离脯氨酸含量在各处理间差异无显著性。     

天津滨海滩涂互花米草有性繁殖特性

对分布在天津滨海滩涂的互花米草（Spartina alterniflora Loisel．）在开花、授粉、结实等方面进行了研究,结果表明：互花米草花期从8月中旬开始至10月下旬结束,花粉／胚珠（P／O）值为9874．67&#177;2149．39,花粉粒小,适于风媒传粉;花粉活力随着散粉时间的延长呈指数递减,柱头具有适于捕捉花粉的特性,体外花粉管的生长表明,花粉的萌发能力较强;平均结实率为（67．56&#177;2．39）％,种子萌发率高于80％,种子繁殖为种群的拓殖及补充起到重要作用。     

淡咸水轮换浇灌抑制互花米草的克隆生长和繁殖

作为典型的盐沼植物,入侵种互花米草(Spartina alterniflora)具有较强的耐盐性,能否以淡水或淡咸水的轮换浇灌扰乱其耐盐机制,降低其生态入侵性,进而寻求其控制对策是一个重要命题。为此,对互花米草进行了6种浇灌处理:单一的淡水(D)或咸水(X)浇灌;1次浇灌转换,即先淡水后咸水(DX)或先咸水后淡水(XD);2次浇灌转换,即由淡水开始转而咸水,再转而淡水(DXD),或由咸水开始转而淡水,再转而咸水(XDX)。结果显示,D处理的总生物量最高,与其它各处理均差异显著(p<0.05),且是X处理的1.67倍;DXD和XDX处理的总生物量最低,与D和X处理的差异显著(p<0.05),两者均约为D处理的50%。浇灌处理对根冠比、茎重比、叶重比和根茎重比的影响不明显,对根重比有较大影响,X处理的根重比最高,与D处理的差异显著(p<0.05),但与DX、XD、DXD和XDX处理之间的差异不显著。D处理的克隆生长新生总株数(Propagule)最多,与其它处理均差异显著(p<0.05),且是X处理的1.34倍;DXD和XDX处理的新生总株数最少,与D和X处理的差异显著(p<0.05),仅为D处理的55%。浇灌处理对分蘖的影响明显,DX和DXD处理的分蘖数分别是D处理的62%和50%;XD和XDX处理的分蘖数分别是X处理的50%和47%。就开花株数而言,X处理显著高于其它处理(p<0.05);DXD和XDX处理的开花株数为0。因此,持续的淡水浇灌可能会促进互花米草的生物量积累,并且采取快速的克隆生长为主的繁殖策略;而在淡水和咸水交替的生境下,互花米草的生物量积累、无性和有性繁殖能力都会受到抑制。     

大丰野放麇鹿生境中芦苇和互花米草的营养对比分析

2008年9月-2009年7月,对江苏大丰麋鹿国家级自然保护区野放麋鹿生境中食源植物芦苇(Phragmites australis)和互花米草(Spartina alterniflora)的营养成分变化进行了研究;并对5条样线上的样点分别采样,对互花米草和芦苇的粗蛋白、酸性洗涤纤维及中性洗涤纤维分别进行了测定.结果表明:互花米草粗蛋白含量为8.09%,酸性洗涤纤维为36.34%,中性洗涤纤维为69.82%;而芦苇的年度粗蛋白含量为2.84%,酸性洗涤纤维为45.99%,中性洗涤纤维为77.78%;大丰野放麋鹿生境中互花米草的营养成分含量比芦苇高,可见,互花米草是野放麋鹿的喜食植物.     

盐度变化条件下芦苇对互花米草的化感效应

以芦苇凋落物为试材,采用溶液浸提法和厌氧腐解法,获得水提物和腐解产物两种浸提物母液;在5‰和10‰盐浓度下以两种浸提物母液和25%母液分别处理互花米草种子、刚萌发的幼苗以及互花米草滩涂中特有的互花米草益生菌,考察盐度变化对互花米草种子的萌发、幼苗生长以及菌落生长的影响.结果表明：盐处理能够显著促进互花米草种子的萌发、幼根以及互花米草益生菌的生长(P＜0.05).较高的盐浓度(10‰)下,芦苇水提物对互花米草的萌发、生长和互花米草益生菌的生长呈促进作用;当盐浓度降低至5‰时,该促进作用消失.在较低的盐浓度(5‰)下,芦苇腐解产物对互花米草萌发产生显著的抑制作用;在较高盐浓度(10‰)时,则对互花米草益生菌产生显著促进作用(P＜0.05);在试验的任一盐浓度下,芦苇腐解产物对互花米草幼苗和幼根的生长均存在显著的抑制效果(P＜0.05).     

外来种互花米草和土著种芦苇空中凋落物氮动态的比较研究

土壤氮含量是限制植物生长的重要因素, 所以入侵植物要入侵成功必须突破土壤氮限制的瓶颈。近年来, 外来种互花米草(Spartina alterniflora)在中国海岸带盐沼中快速取代土著种芦苇(Phragmites australis), 引起了多方面的生态学后果。为了解互花米草与本地种芦苇空中凋落物的氮含量是否存在差异及产生这种差异的机制, 2003年11月至2004年4月, 作者在长江口九段沙湿地对互花米草与芦苇空中凋落物氮含量(单位面积凋落物的总氮量, N g/m²)进行了测定, 结果表明互花米草的氮含量比芦苇高。在空中分解过程中, 互花米草茎(包括叶鞘与秆)凋落物的氮含量显著上升, 但芦苇茎凋落物的氮含量显著降低。2006年1月, 又对中国海岸带6个地点的盐沼中互花米草的凋落物进行取样和氮浓度测定, 发现互花米草空中叶鞘与秆的老凋落物(2004年冬季产生)的氮浓度均显著高于其新产生的凋落物(2005年冬季产生), 表明在空中分解过程中, 互花米草叶鞘与秆凋落物氮含量增加具有普遍性。进一步的温室受控实验结果表明, 互花米草凋落物氮含量增加可能是由腐生固氮微生物引起的。以上结果表明,互花米草取代芦苇后, 改变了空中凋落物的氮动态, 增加了生态系统中氮的输入, 可能有利于互花米草的快速扩张。     

互花米草与芦苇光合色素含量对淹水措施的响应

以上海崇明东滩入侵植物互花米草与本地种芦苇为研究对象,研究持续淹水胁迫对两种植物光合色素含量的影响.结果表明：互花米草与芦苇叶片的光合色素基本组成与含量不同,对持续淹水的响应也不同.在持续淹水胁迫下,互花米草叶绿素a、叶绿素b及类胡萝卜素含量降低,叶绿素a／b、类胡萝卜素／叶绿素值提高;芦苇各色素含量升高,叶绿素a／b、类胡萝卜素/叶绿素值基本保持稳定.解除持续淹水胁迫后,互花米草各色素含量逐渐升高,叶绿素a／b、类胡萝卜素／叶绿素值降低,并逐渐接近对照水平;而芦苇各色素含量显著高于对照.两种植物均表现出一定的补偿效应,但芦苇比互花米草更能适应同等程度的持续淹水胁迫.应用持续淹水措施治理互花米草时,可采用本地种芦苇作为治理后湿地恢复的替代植物.     

Effect of oxygen availability and salinity on EARLY LIFE HISTORY STAGES OF SALT MARSH PLANTS. I. Different germination strategies of Spartina alterniflora and Phragmites australis (Poaceae)

Gradients in oxygen availability and salinity are among the most important environmental parameters influencing zonation in salt marsh communities. The combined effects of oxygen and salinity on the germination of two salt marsh grasses, Spartina alterniflora and Phragmites australis, were studied in growth chamber experiments. Germination of both species was initiated by emergence of the shoot and completed by root emergence. Percentage S. alterniflora germination was reduced at high salinity (40 g NaCl/L) and in decreased oxygen (5 and 2.5%). In 0% oxygen shoots emerged, but roots did not. P. australis germination was reduced at a lower salinity (25 g NaCl/L) than S. alterniflora, and inhibited at 40 g NaCl/L and in anoxia. However, a combination of hypoxia (10 and 5% O2) and moderate salinity (5 and 10 g NaCl/L) increased P. australis germination. When bare areas in the salt marsh are colonized, the different germination responses of these two species to combinations of oxygen and salt concentrations are important in establishing their initial zonation. In high salinity wetlands S. alterniflora populates the lower marsh and P. australis occupies the high marsh at the upland boundary.     

长江口九段沙盐沼湿地芦苇和互花米草生物量及碳储量

2010-2012年,采用野外采样和实验室测定相结合的方法,研究了长江口九段沙芦苇、互花米草植被带生物量的季节动态和碳储存能力.结果表明:两种植物生物部分(地上、地下、枯立物生物量之和)的有机碳储量均为秋季最高、春季最低.地上活体互花米草单位面积的平均碳储量(445.81 g·m-2)高于芦苇(285.52 g·m-2),芦苇枯立物的平均碳储量(203.15 g·m-2)低于互花米草(315.28 g· m-2),但芦苇区土壤表层(0 ～30 cm)有机碳储量(1048.62 g·m-2)约为互花米草区(583.33 g· m-2)的2倍.芦苇区的碳储存能力(3212.96g· m-2)总体上高于互花米草区(2730.42 g·m-2).表明保护芦苇群落对于维护盐沼湿地的碳汇功能具有重要意义.