鄱阳湖洲滩湿地植物生长和营养繁殖对水淹时长的响应

水淹时长是影响湿地植物分布的重要因素。在水情不断变化的背景下,鄱阳湖洲滩湿地植物种群和群落的变化规律还不清楚。为了探究淹水时长对鄱阳湖洲滩3种优势植物生长和繁殖的影响,并预测在水文发生剧烈变化后,3种优势植物分布的趋势,采用控制实验模拟了不同水淹时长(0、60、90、120、150 d和180 d)下鄱阳湖湿地3种优势植物(灰化薹草(Carex cinerascens)、南荻(Miscanthus lutarioriparius)和虉草(Phalaris arundinacea))的生长和繁殖情况。研究结果表明:1)南荻在水淹超过120 d后,存活率开始降低,水淹到达180 d完全死亡。而灰化薹草和虉草在淹水180 d后仍全部存活。表明南荻耐淹水的能力弱于其他两种植物。2)水淹显著降低灰化薹草的总生物量,并且总生物量随水淹时长的增加而逐渐降低。而短时间(小于150 d)的水淹没有对虉草总生物量产生显著影响。3)退水初期,灰化薹草的恢复生长趋向于地上部分,而虉草表现为地下和地下部分同步生长。该研究结果可以为预测水文情势变化下鄱阳湖湿地植物种群和群落的动态变化提供依据。     

淹水胁迫对虉草幼苗生长和生理的影响

水深梯度是影响河湖水陆交错带植物生长发育和分布的关键生态因子。该研究以虉草幼苗为材料,利用双套盆法,设淹水梯度0、10、20、30、40、50 cm和全淹水以及对照(常规浇水)8个处理组,通过测定虉草的株高、叶片数、SPAD值、MDA含量、SOD、POD及CAT活性、可溶性蛋白含量指标,研究不同淹水深度下虉草的形态与生理特征变化。结果表明:经过36 d淹水胁迫后,(1)随淹水深度增加,虉草的生长速度变慢,叶片数减少,叶绿素相对含量降低。(2)随淹水时间的延长,各淹水组MDA含量不断上升;淹水0~30 cm深度,虉草SOD、POD不断上升,但CAT先升后降;淹水40~60 cm深度,虉草SOD、CAT不断上升,但POD先降后升。(3)可溶性蛋白含量虽随试验时间的延长不断上升,但淹水逆境不是控制虉草可溶性蛋白含量的关键因素。淹水胁迫会对虉草生长造成伤害,主要表现为生长速度减缓、膜脂过氧化程度加剧、抗氧化酶保护系统受到破坏、植株逐渐死亡。该研究结果为虉草资源的合理利用与开发提供了科学参考。     

鄱阳湖湿地优势植物枯落物的分解速率及碳、氮、磷释放动态特征

植物枯落物分解对生态系统碳通量和养分循环有至关重要的作用,这一过程主要由3个相互作用的因素决定,即化学(枯落物理化特性)、物理(气候和环境)以及生物(参与枯落物分解的微生物和无脊椎动物)因素。在气候和立地环境条件相同的情况下,枯落物质量是制约分解的内在因素。在鄱阳湖湿地开展了野外定位观测实验,采用分解袋技术研究了鄱阳湖湿地优势植物芦苇(Phragmite)、南荻(Triarrhena lutarioriparia)和薹草(Carex.cinerascens Kükenth)枯落物分解速率及碳(C)、氮(N)、磷(P)元素释放动态特的征差异性。结果表明,在0—150 d内三种植物枯落物的干物质分解速率和残留率以及碳相对归还指数(CRRI)、氮相对归还指数(NRRI)、磷相对归还指数(PRRI)差异性都极其显著。在0—150 d内分解速率都是芦苇的最大,薹草的次之,南荻最小。分解进行150 d后,芦苇、南荻和薹草枯落物干物质残留率依次约为56.57%、67.99%和60.88%,CRRI依次约为57.44%、34.58%和41.75%,NRRI依次约为50.71%、-22.66%、和23....     

不同地下水位灰化薹草分解过程中木质素降解与碳、氮、磷释放的关系

为研究湿地植物分解过程中木质素分解与碳、氮、磷元素释放之间的关系及其对不同地下水位环境梯度的响应,在鄱阳湖典型碟形湖泊-白沙湖设置了200 m×300 m分解试验样地,沿地下水位梯度划分4个试验样带(从湖岸到湖心依次为GT-A, GT-B, GT-C, GT-D),采用分解袋法模拟了典型湿地植物灰化薹草在不同地下水位环境的分解过程。结果表明,分解15 d后,地下水位的升高促进了木质素的分解和碳、氮、磷元素的释放;在分解第60—90天,碳、氮、磷元素的相对归还指数随着木质素分解速率的升高而显著增大,并且相关性程度随着分解时间先增强,后减弱;分解过程中土壤pH、含水量和微生物量碳、氮对木质素的分解和碳、氮、磷元素的归还具有显著的促进作用。研究结果将有助于深化对湿地植物分解和生物地球化学循环过程的认识,为湿地自然保护区的科学有效管理提供理论依据。     

不同水分条件下毛果苔草枯落物分解及营养动态

于2009年5月至2010年5月采用分解袋法,研究了三江平原典型湿地植物毛果苔草枯落物分解对水分条件变化的响应,探讨了典型碟形洼地不同水位下枯落物分解1a时间内的分解速率与N、P等营养元素动态。分解1a内,无积水环境下枯落物失重率为34.99%,季节性积水环境下为27.28%,常年积水环境下随水位增加枯落物失重率分别为26.99%与30.67%,表明积水条件抑制了枯落物的分解。枯落物的分解随环境变化表现出阶段性特征,分解0—122 d内随水位增加枯落物失重率分别为16.09%、24.25%、23.53%与26.60%,即生长季内积水条件促进了枯落物有机质的分解及重量损失。而随实验进行,分解122—360 d内随水位增加毛果苔草枯落物的失重率分别为18.90%、3.02%、3.46%、4.03%,即在非生长季土壤冻融期积水条件抑制了枯落物分解(P<0.05)。水分条件对毛果苔草枯落物N元素的影响表现为积水条件促进生长季内枯落物的N固定,水位最高处毛果苔草N浓度显著高于无积水环境(P<0.05)。但进入冻融期后积水环境下枯落物N浓度与含量降低;其中季节性积水限制了枯落物的N积累能力,至分解360d时与初始值相比表现出明显的N释放(P=0.01)。毛果苔草枯落物分解61d时P出现富集,其中积水条件下P的富集作用增强,但与水位不相关。分解1a后毛果苔草枯落物表现为P的净释放,不同水分条件下枯落物P元素损失没有明显差异(P>0.05)。     

放牧对草地枯落物分解和土壤动物群落及其相互关系的影响

在草地生态系统中,枯落物作为介导土-草界面过程的重要环节,主要调控地上-地下生态系统物质循环与能量流动,其分解对土壤食物网和土壤生物营养结构具有显著影响。土壤动物是枯落物与土壤之间物质循环与能量流动的重要媒介,是枯落物分解与养分释放过程的主要调节者。近年来,国内外学者对枯落物分解与土壤动物多样性的研究逐步深入,取得大量的研究成果。本文通过综述国内外文献,从放牧对枯落物分解过程的影响、放牧对土壤动物的影响及放牧对枯落物分解与土壤动物关系的影响等三个方面,总结分析了放牧通过采食、践踏和排泄行为改变枯落物分解,间接影响土壤动物多样性,从而降低了土壤微食物网的复杂性。另外,食草动物对草地枯落物分解和土壤动物关系的影响复杂,且这种关系往往对放牧强度、放牧季节、家畜种类等做出响应,进而会影响到整个生态系统的结构和功能。     

AMF对喀斯特土壤枯落物分解和对宿主植物的养分传递

为探索丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)在喀斯特土壤中养分利用机制,采用分室系统隔室装置(用20μm或0.45μm尼龙网双层隔离)对香樟(Cinnamomum camphora)幼苗进行幼套球囊霉(Glomus etunicatum)接种处理和施氮处理,并采用15N稳定同位素技术标记了黑麦草(Lolium perenne)枯落物作为土壤有机残体,幼苗生长15周后测定了隔室幼苗生长性状指标、氮、磷摄取量、植株和隔室土壤中的δ15N值、微生物量碳、微生物量氮以及菌丝体密度,结果表明:AMF具有腐生营养能力,促进了土壤枯落物的分解并吸收其释放的15N传递给宿主植物利用;香樟幼苗优先利用根际周围氮维持生长;在低氮状态下,香樟植株通过AMF菌丝体更多地利用了相邻隔室枯落物分解释放的15N;施加根际外源氮有利于AMF对隔室枯落物的分解,但降低了植株对枯落物氮的利用;根际高氮状态下植株的氮、磷摄取量较大;高养分状态下提高了相邻隔室微生物量碳、氮含量和菌丝体密度。     

地上枯落物的累积、分解及其在陆地生态系统中的作用

了解陆地生态系统地上枯落物的累积和分解过程对认识它的生态作用、通过管理地上枯落物调控陆地生态系统功能和服务有重要意义。综述了陆地生态系统地上枯落物的积累和分解过程及其影响因素,然后概括了通过这些过程地上枯落物所发挥的生态作用,最后,在全球变化背景下,基于当前研究进展提出陆地生态系统地上枯落物研究的前景。地上枯落物累积在时间尺度上一般遵循植物的生命周期,同时也受环境因子的调控。大的空间尺度上,枯落物累积主要受水热因子控制,伴随植被类型的变化,表现随纬度升高而减少的趋势。然而,在局域尺度内,枯落物累积除受水、热因子限制,还被群落结构、土壤条件、植食动物等因素影响,表现较大变异性。当前,人类干扰作为一个不可忽视的因素,正在强烈甚至不可逆转的改变地表植被覆盖和枯落物累积。地上枯落物的分解过程包括淋溶、光降解、土壤动物和微生物分解,这些过程同时进行并相互影响。尽管目前还不清楚,但区分这些分解过程和分解产物的去向对了解陆地生态系统物质循环有重要意义。枯落物分解首先被自身类型、化学组成、物种多样性决定,同时也受分解者群体、非生物环境影响。其中,枯落物分解与其化学特性、物种多样性及土壤养分状况的关系是研究的热点,也是广泛争议的焦点。通过累积和分解,地上枯落物对陆地生态系统有物理、化学、生物作用。目前,枯落物的物理和化学作用研究较为透彻,而由于受枯落物数量、环境条件、响应植物特征或一些有待挖掘的未知因素的共同限制,地上枯落物的生物作用,尤其对植物的作用在不同研究中仍没有达成普遍的共识。全球变化可能影响地上枯落物累积、分解和生态作用。在全球变化的背景,研究地上枯落物产量和性状变化、阐明枯落物分解的分室模型、继续分析枯落物性状和分解关系、深入揭示枯落物的生态作用及其制约因素,理解和预测地上枯落物数量和质量变化对陆地生态系统功能和服务的影响是必要的。     

培养条件下枯落物分解过程中微生物残体对土壤有机碳形成的贡献

采用黄土丘陵区多年生C3草本植物长芒草为对象,模拟“枯落物-土壤”转换界面,进行了为期512 d的室内分解试验,对枯落物分解过程中界面土层微生物残体和土壤碳组分动态进行了研究。结果表明：土壤微生物残体的形成在分解早期和中期由真菌主导,而在晚期由细菌主导。真菌残体碳对矿物结合态有机碳的贡献率(38.7%～75.8%)明显高于细菌(9.2%～22.5%),是细菌残体贡献率的3～4倍。土壤有机碳含量在枯落物分解过程中呈下降趋势。植物碳源的输入调动了微生物对土壤碳组分的利用。颗粒态有机碳分解早期和晚期持续下降,成为土壤有机碳含量减少的直接原因;而微生物残体碳和矿质结合态有机碳的波动变化对土壤有机碳含量的降低只起到间接作用。一次性外源添加枯落物引起的土壤微生物残体碳的增加并没有直接贡献土壤有机碳的积累。     

半干旱草地不同植物枯落物分解对放牧和封育的响应

为探究放牧和封育对半干旱草地植物枯落物分解的影响,选取赖草、牛枝子及其混合物为研究对象,调查了不同网孔分解袋中宁夏半干旱草地植物枯落物分解特征及对放牧和封育的响应规律。结果表明：（1）放牧样地250目网孔中,枯落物质量残留率表现为牛枝子显著高于赖草和混合物（P<0.05）,而在放牧样地30目网孔、封育样地2种网孔中,枯落物质量残留率均表现为3种枯落物间无显著差异。（2）250目网孔中,放牧和封育样地枯落物分解衰减常数均表现为混合物显著高于牛枝子,而赖草居中;并且,牛枝子枯落物分解衰减常数表现为封育样地显著高于放牧样地。30目网孔中,放牧和封育样地枯落物分解衰减常数均表现为赖草、混合物显著高于牛枝子（P<0.05）;并且,牛枝子枯落物分解衰减常数表现为封育样地显著高于放牧样地（P<0.05）。（3）在放牧样地,仅牛枝子枯落物R_m表现为30目显著低于250目网孔（P<0.05）,k表现为30目显著高于250目网孔（P<0.05）;土壤动物对枯落物分解的贡献率表现为混合物显著低于牛枝子,赖草居中（P<0.05）。而在封育样地,仅牛枝子枯落物k表现为30目显著高于250目网孔（P<0.05）;土壤动物对枯落物分解的贡献率表现为混合物和牛枝子均显著高于赖草,且混合枯落物的土壤动物贡献率表现为封育样地显著高于放牧样地（P<0.05）。（4）枯落物残留率与其初始N、P、木质素/N、C/P呈显著相关性（P<0.05）;枯落物分解衰减常数与其初始N、P、木质素、N/P、C/P和木质素/P间均呈显著相关性（P<0.05）。研究表明,植物种类组成显著影响枯落物的残留率和分解衰减常数。放牧与封育管理通过影响网孔中土壤动物分布来调控半干旱区草地植物枯落物的分解,而且封育管理更有利于促进土壤动物对低质量枯落物（牛枝子）的分解。     

鄱阳湖洲滩湿地地下水位对灰化薹草种群的影响

在气候变化和人类活动的双重影响下,近年来鄱阳湖流域极端水文事件频发,洲滩湿地生态过程也相应发生变化,开展鄱阳湖水文过程变化与植被演替过程的交互作用研究十分必要。选择鄱阳湖典型洲滩植物灰化薹草(Carex cinerascens)为研究对象,通过地下水位控制模拟试验,设置地下水位埋深10、20、40、80、120cm等5个处理,系统探讨了地下水位埋深对鄱阳湖典型湿地植物灰化薹草生长与种群演变的影响。研究结果表明:春季,不同地下水位对灰化薹草种群的密度和群落多样性影响不显著;夏季,不同地下水位对灰化薹草的密度、种群多样性以及藜蒿和灰化薹草的高度比影响显著。地下水位埋深10cm更适宜灰化薹草植株的生长与群落结构的稳定,而地下水位埋深低于80cm,尤其是低于120cm可能会导致灰化薹草种群的退化与演替。研究结果对于揭示地下水位波动作用下鄱阳湖湿地植被种群发生的短期变化和长期演变趋势具有重要的指示意义。     

鄱阳湖湿地灰化苔草种群生产力特征及其水文响应

淡水湖泊湿地中,水文条件是影响湿地植物分布和生长发育的关键因素,研究特定湿地植物种群与水文变化之间关系,对于认识湿地植被格局形成及进行湿地生态调控与恢复具有重要意义。选取鄱阳湖湿地洲滩优势植物——灰化苔草(Carex cinerascens)种群作为研究对象,基于野外实地观测数据,研究不同高程带灰化苔草春草种群生产力特征及其对水文变化的响应。结果表明:春草生长季内各高程带灰化苔草种群变化规律基本一致,但其生长发育过程对水文条件产生差异性反应,长期连续水淹和半水淹条件抑制灰化苔草的生长,而间歇性半水淹和未水淹条件则促进灰化苔草伸长生长和生物量积累;生长初期灰化苔草通过储水策略应对水分缺乏形成的干旱胁迫,而生长末期则通过增加干物质含量来应对淹水胁迫;灰化苔草定植与生长发育需要一定的水文条件,淹没期平均水深3.70—2.78 m、淹没频率42.08%—43.17%、平均距湖水面高度-0.23—0.77 m的水文环境更有利于灰化苔草的生长发育。研究结果可为未来鄱阳湖湿地植被保护和湖泊水位调控提供重要参考依据。     

灰化苔草对不同水位环境的生理适应性

水位是影响湿地植物生长发育和繁殖的重要因素,为明确不同水位环境对灰化苔草(Carex cinerascens)生理特性的影响,采用室内盆栽法,设置上升、下降与稳定3种水环境类型,各设置8 cm(0.2cm/d)、16cm(0.4 cm/d)、24 cm (0.6 cm/d)、32 cm (0.8 cm/d)、40 cm (1.0 cm/d)、48 cm (1.2 cm/d)、56 cm (1.4 cm/d)7个试验处理,以0 cm水位为对照,试验时间持续40 d。分析了不同水位条件下灰化苔草抗氧化酶活性、渗透调节物质含量、丙二醛含量和超氧阴离子产生速率等指标。研究结果表明:1)稳定水位中,8、16 cm淹水深度下,超氧阴离子产生速率、渗透调节物质含量和抗氧化酶活性与对照组之间差异显著。48、56 cm的淹水条件下,抗氧化酶活性与渗透调节物质先增后减、丙二醛与超氧阴离子产生速率持续增加;2)水位上升条件下,在0.2、0.4 cm/d变化强度下,20—30 d后丙二醛含量与超氧阴离子产生速率无显著变化。1.0 cm/d为灰化苔草生理调节耐受极限,当变化强度大于1.0 cm/d时、各生理指标...     

鄱阳湖湿地灰化苔草生长季氮磷含量与储量的变化

湿地植物在营养元素生物地球化学循环过程中起着重要作用,研究植物氮磷元素的吸收、分配和积累特征对于正确理解氮磷循环关键过程及其生态作用具有重要意义。基于野外实地观测和室内实验分析,研究了鄱阳湖淡水湿地灰化苔草春草生长季内不同部位生物量、氮磷含量及氮磷储量的动态变化。结果表明:在生长季内,灰化苔草各部位生物量随时间推移而增加,地上部分生物量在各生长期均高于地下部分,地下部分生物量积累速率相对稳定,而地上部分和总体平均积累速率表现为生长前期高于生长后期;各部位氮磷含量经历了先减少再增加的变化过程,其中地上部分氮元素在灰化苔草生长的中后期显著高于地下部分,而磷元素在中前期两者差异更为显著;生物量与氮磷储量均呈显著正相关,是灰化苔草氮磷储量动态变化的主导因子,氮磷元素主要储存在灰化苔草的地上部分;研究期间灰化苔草平均氮磷比介于3.32—3.83之间,按营养限制理论进行判断,氮元素可能是灰化苔草生长的限制性营养因子。     

Growth of Phragmites australis and Phalaris arundinacea in constructed wetlands for wastewater treatment in the Czech Republic

Common reed (Phragmites australis) and reed canarygrass (Phalaris arundinacea) are two most commonly used plant species in constructed wetlands for wastewater treatment in the Czech Republic. Growth characteristics of both plants (biomass, stem count, and length) have been measured in 13 horizontal sub-surface flow constructed wetlands since 1992. The results revealed that while Phalaris usually reaches its maximum biomass as early as during the second growing season, Phragmites usually reaches its maximum only after three to four growing seasons. The maximum biomass of both species varies widely among systems and the highest measured values (5070 g m⁻² for Phragmites and 1900 g m⁻² for Phalaris) are similar to those found in eutrophic natural stands. The shoot count of Phragmites decreases after the second growing season while length and weight of individual shoots increases over time due to self-thinning process. Number of Phalaris shoots is the highest during the second season and then the shoot count remains about the same. Also the shoot length remains steady over years of constructed wetland operation.     

根茎萌发与幼苗期的虉草水分生态幅

为揭示虉草根茎萌发和幼苗期的水分生态幅,该研究通过盆栽控制试验,设置8个水分梯度：(2±0.5)％、(10±0.5)％、(15±0.5)％、(20±0.5)％、(25±0.5)％、(30±0.5)％、(40±0.5)％(水分饱和)和淹水(2 cm),通过萌发率、各形态指标和生理指标对虉草水分生态幅进行了探讨。结果表明：(1)土壤水分含量过低和过高都会降低虉草根茎萌发率。(2)随土壤水分含量的增加,虉草幼苗株高和地上生物量都呈现先上升后下降的趋势,两者并呈指数函数关系y ＝0.2038e0.0486x(R2＝0.803)。(3)虉草通过调整自身结构特点,降低个体大小、减少叶片数量和叶面积来适应胁迫环境,土壤水分含量为10％~30％时虉草含水率能保持相对稳定的水平。虉草的光和色素( Chl a、Chl b、Car)和相对叶绿素( SPAD)含量均随土壤水分含量的增加呈现出先上升后下降的趋势,Chl a/b则相反,呈先下降后上升趋势。(4) Chl/Car各组之间差异不显著。综合上述研究,利用高斯模型分析得出虉草的水分生态幅为7.48％~52.20％,最适水分生态幅为18.99％~40.60％。     

不同水淹深度对鄱阳湖洲滩湿地植物生长及营养繁殖的影响

水淹深度是影响湿地植物生长和繁殖的关键因子,不同湿地植物对淹水深度存在着不同响应。然而,在水情不断变化的背景下,鄱阳湖洲滩湿地植物种群和群落如何变化还不清楚。为了探究淹水深度对湿地植物生长的影响,并预测鄱阳湖洲滩湿地植被分布的趋势,采用控制实验模拟了不同水淹深度(0、0.5、1 m和2 m)下鄱阳湖湿地3种优势植物(灰化薹草(Carex cinerascens)、南荻(Miscanthus lutarioriparius)和虉草(Phalaris arundinacea))的生长和繁殖情况。实验结果表明:1)水淹对灰化薹草总生物量的影响最显著。遭受水淹时,灰化薹草把大部分的生物量集中在地下部分;随着水淹深度逐渐增加,南荻的生物量逐渐减少;不同深度水淹对虉草生物量没有产生显著影响(P0.05)。就生物量而言,虉草对水淹的适应性强于其他两种植物。2)不同水淹深度下,灰化薹草的株高都显著降低;而南荻只在2 m水淹梯度下株高才显著降低。在枯水年时,下降的水位有利于南荻向较低高程迁移。3)不同深度水淹对灰化薹草的分株没有产生显著影响(P0.05);而虉草在经过2 m水淹后分株数显著高于其他水淹深度。在丰水年时,相比于灰化薹草和南荻,升高的水位对虉草的繁殖影响较小。在一个水位周期性变化的湿地生态系统中,不同深度的水淹对植物的生长及退水后的繁殖产生了严重影响,研究结果为预测水文变化对湿地植被的生存和分布提供了重要的依据。     

SSRs transferability and genetic diversity of Tunisian Festuca arundinacea and Lolium perenne

SSR primers specific to Lolium perenne generated a total of 96 alleles and 124 genotypes within Festuca arundinacea and Lolium perenne accessions. Their highly transferability (100 %) across genera was evidenced. Six alleles specific to loci H01F02, H02C11 and K01A03 and only 5/96 common alleles between both species (60, 140, 144, 190 and 192) expressed the differentiation between species. Besides, based on the Wrights fixation indices, the genetic variation within each species was attributable to differences within populations with a significant deficiency of heterozygous. The unweighted pair group method with arithmetic averaging dendrogram based on the Nei’s distances and the principal coordinate analysis based on Jaccard coefficient similarity distinguished each genus independently of the geographical origin. However, typically continuous genetic diversity and a low level of gene flow (N_m: 0.29–2.47) expressed the relatively closely relationships of both genera and suggest a possible hybridization in nature.