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。     

鄱阳湖苔草湿地甲烷释放特征

2009年5月-2010年4月在鄱阳湖南矶湿地国家级自然保护区选择以灰化苔草为建群种的洲滩,设置土壤-植物系统(TC)、剪除植物地上部分 (TJ)2个试验处理,利用密闭箱-气相色谱法测定了鄱阳湖典型苔草湿地的甲烷(CH₄)释放通量。结果表明:1)TC、TJ 2个试验处理CH₄释放速率变化范围分别为-0.094-17.75 mg · m^-2 · h^-1、-0.122-19.16 mg · m^-2 · h^-1,均表现出明显的季节变化规律;2)地表未淹水期间,剪草处理CH₄释放显著高于非剪草处理(t=2.69, P<0.05);地表淹水达到15 cm后,剪草处理CH₄释放明显低于非剪草处理。3)土壤5 cm温度、土壤水分与2处理非淹水期间CH₄释放速率均呈显著正相关,是非淹水期间CH₄通量变化的主要控制因子,2因子能够共同解释非淹水期苔草湿地65%-74%的CH₄通量变异;4)试验期间,苔草湿地CH₄释放量约为12.77 gC/m²,相当于同期土壤有机质分解碳排放量的4%,甲烷释放的碳消耗不足苔草湿地年NPP的1%。     

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...     

三江平原毛果苔草湿地光辐射能的利用与分配

毛果苔草湿地的物理过程观测设在中国科学院三江平原沼泽湿地生态实验站内,用美国CID公司出品的光合仪对典型湿地中几种优势植物的光合能力进行测定;在80℃干燥的植物样品(含各种不同的构件),粉碎后,分别称量约1g左右,用美国公司Parr型氧弹式热量计测定;研究发现毛果苔草湿地建群种中毛果苔草的净光合速率最大,为47．41μmol／m／s。以太阳总辐射能和生长季内光合有效辐射为基础计算出各器官的能量利用效率计,极大值是细根,分别为1．3945％和3．1879％,极小值是穗,分别为0．0020％和0．0046％,毛果苔草种群的能量利用率为2．54％。湿地不同植物群落地下部分的能量含量分布中毛果苔草群落的地下部分能量含量的平均值最大。这说明毛果苔草种群具有较高的能量转化效率,并将大部分能量储存在地下部分。在不同层次的能量含量分配中,随着土壤深度的增加,地下部分的能量含量趋于递减。     

梁子湖湿地植物的氮磷积累特征

采用野外测定结合室内分析的方法,探讨了梁子湖湿地植物对氮磷的积累特征。结果表明,湿地不同植物种类对氮磷的积累特征明显不同。浮游植物积累各种营养物质量最多,其体内全氮量平均为29.07g.kg-1,全磷量平均为9.53g.kg-1。梁子湖湿地各类植物氮磷含量的大小依次为浮游植物>浮叶植物>沉水植物>水稻>挺水植物。各类植物中氮磷积累的大小依次为浮叶植物>挺水植物>沉水植物>沼泽植物>水稻。梁子湖湿地水生植物氮磷营养元素的吸收系数大于湿生植物,各类植物氮元素的吸收系数均大于磷。     

鄱阳湖湿地水位变化的景观响应

根据《湿地公约》和《全国湿地资源调查技术规程(试行)》关于湿地内涵和界定条件,利用现代遥感技术和地理信息技术,提取鄱阳湖湿地面积为3886km²。在此基础上,利用多时段遥感影像,分析了湿地在相似水位条件和不同水位条件下的景观变化。结果表明,在相似水位条件下,鄱阳湖湿地景观变化主要表现为居民地和裸地面积增加,水域面积变化不明显;在不同水位条件下,鄱阳湖湿地景观变化比较显著。景观变化驱动力分析表明,湿地水位变化是湿地景观变化的主要因素。     

基质氮磷含量对菹草生长与繁殖的影响

通过设计6个营养水平的沉积物处理,研究了沉积物中氮磷含量对菹草萌发、生长和繁殖的影响.结果表明:沉积物氮磷含量对菹草石芽的萌发无影响,萌发率均达到100%;随着沉积物中氮磷含量的增加,植物组织氮含量增加,并趋于稳定,磷含量呈现缓慢上升趋势,而植株体内氮磷比值下降,同时,菹草叶片的初始荧光产量(Fo)降低,最大量子产率(Fv/Fm)不断增加,达到一定限度后略有下降,表明菹草光合能力随沉积物氮磷含量的增加而提高,而过高的氮磷水平会降低光合能力;快速光曲线显示,菹草能有效地利用弱光,强光下易出现光抑制现象,但高氮磷营养水平的沉积物可以提高菹草对强光的耐受能力.此外,高氮磷含量也能提高菹草总生物量,但降低了菹草的根茎比.菹草无性生殖能力随氮磷水平的提高不断增强,繁殖策略也得到优化,出现了有性生殖,但结实率平均仅为19.6%.     

鄱阳湖典型湿地植物群落土壤微生物量特征

系统调查了鄱阳湖典型湿地植物群落土壤微生物量,地表植被生物量及土壤养分性状。结果表明:0—10cm土层微生物量碳以水蓼群落明显最高(925.36mgkg-1),其次为灰化薹草群落(607.43mgkg-1)、蒌蒿群落(577.03mgkg-1)、白茅群落(556.42mgkg-1)及阿及薹草群落(497.08mmgkg-1);香蒲群落与芦苇(荻)群落表层微生物量碳相近,分别为393.40mgkg-1与376.41mgkg-1;芦苇群落则显示了最低的表层土壤微生物量碳(174.90mgkg-1)。与微生物量碳相似,表层土壤微生物量氮以水蓼群落最高,依次为白茅群落﹥灰化薹草群落﹥蒌蒿群落﹥阿及薹草群落﹥香蒲群落﹥芦苇(荻)群落﹥芦苇群落。表层土层微生物量磷在17.730—30.948mgkg-1之间,各群落间差异较小,以白茅群落最高,芦苇群落最低。微生物量碳与含水量、有机碳、全氮、有效氮极显著正相关,与有效磷显著正相关;微生物量氮与微生物量碳相似,与含水量、有机碳、全氮及有效氮显示极显著正相关性。土壤微生物碳、氮、磷与地表植被生物量之间均显示了互增长关系,其中以微生物量氮关系最为密切(R2=0.377,P=0.027),依次为微生物量磷(R2=0.318,P=0.036)与微生物量碳(R2=0.245,P=0.042),三者与地表植被生物量均达到了显著相关关系(P0.05)。土壤微生物碳与Shannon-Winner指数之间关系密切,呈显著负相关关系(R2=0.277,P=0.039);土壤微生物量氮与微生物量磷与Shannon-Winner指数之间显示负相关关系,但关系均较弱。     

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。     

崇明东滩湿地植被演替过程中生物量与氮含量的时空变化

研究了长江口东滩潮滩植物群落各演替阶段优势种的生物量与氮含量的季节变化以及演替过程中的空间变化格局。结果表明,潮滩植被生物量在生长季内随时间呈增长趋势,氮含量则在植被生长初期最大,生长末期最小。在演替过程中,植被总体生物量变化趋势为:演替中期>演替后期>演替早期。植物单位氮含量的变化是:地下部分氮含量随演替呈降低趋势,地上部分氮含量从演替中期开始随演替呈增长趋势。每1 hm2湿地植被氮含量平均值变化趋势为:演替晚期>演替中期>演替早期。根据计算,崇明东滩鸟类自然保护区内芦苇地上部分蓄积的氮含量为227.5 t,互花米草地上部分蓄积的氮含量45.9 t,海三棱草体内蓄积的氮含量为68.2 t。     

水淹条件下灰化薹草和虉草活体、枯落物分解过程的比较

为了揭示鄱阳湖湿地活体植物和自然枯落物在水淹条件下分解过程的差异,以鄱阳湖湿地优势植被物种灰化薹草(Carex cinerascens)和虉草(Phalaris arundinacea)为研究对象,采用分解袋法开展室内模拟实验。植物样品设置新鲜和风干两种处理,分别模拟活体植物和自然枯落物在水下的分解过程。研究结果表明:(1)在180 d的淹水实验过程中,两种处理下的灰化薹草和虉草的分解过程都具有阶段性,前期分解速率较快,后期较慢。(2)两种植物枯落物的分解速率与植物C/N比有显著相关性,而活体植物的分解速率与植物C/N比相关性不强。(3)活体植物和自然枯落物的水下分解速率与物种有关,虉草活体比虉草枯落物分解速率快,而薹草活体比薹草枯落物分解速率慢。(4)模拟实验结束时活体植物仍有34%—43%未分解,推测鄱阳湖丰水期退水后大量洲滩植被消失的原因并非是植被在水淹下完全分解,而是一部分植被被水生动物啃噬或被水流冲走。     

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。     

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....     

若尔盖高原湿地木里苔草生理生态特征对水深梯度的响应

木里苔草作为一种典型的高原湿地植被景观,其生理生态特征受到水深梯度变化的显著影响。选取若尔盖高原沼泽湿地典型植物木里苔草（Carex muliensis）作为研究对象,通过模拟实验,研究了其在-5cm、-3.5cm、0cm、8cm和22cm水深梯度下株高、叶长和叶宽的生长特征及增长量的变化规律,以及叶绿素、叶氮和生物量的变化趋势。结果表明：木里苔草在水深为8cm时呈现最大的株高、叶长和叶宽,其中以株高对水深梯度的响应最为显著,叶宽对水深梯度的响应并不明显,适度干旱或淹水都对木里苔草生长起到促进作用。此外,叶绿素、叶氮含量和生物量也都在8cm水位下达到最大。通过此实验,可以阐明木里苔草生长对水深条件的响应,为若尔盖湿地保护和恢复提供数据支撑与实践依据。     

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。     

鄱阳湖区黄毛鼠(Rattus losea)繁殖生态

2015—2016年对鄱阳湖区的滨湖农田和湖滩草洲的黄毛鼠种群繁殖进行了研究。研究结果表明,其种群雌雄比为81.36%,在不同的季节、生境和年龄组之间都有一定的差别,雌雄比在夏季较低,春、秋、冬季的雌雄比都超过了50.00%,其中冬季的达到了133.33%。农田和湖滩草洲上的雌雄比也都超过了50.00%,且农田的高于湖滩草洲的。在不同的年龄组之间,雌雄比最高的为幼体组140.00%,其次为成体90.20%。所有雌鼠全年的怀孕率为45.26%,平均胎仔数为6.74只,繁殖指数为1.36。夏和秋季的怀孕率都较高,冬季未捕获到怀孕鼠,仅捕获到有怀孕经历(有宫斑)的雌鼠。从繁殖指数看,春、秋季维持高峰水平,且秋峰高于春峰。雌性黄毛鼠总的参产率为71.58%,各季节间变化呈现单峰曲线,夏季最高,其次是秋季和春季,冬季停止怀孕。随着年龄的增长,平均胎仔数有明显增加的趋势,成体组胎仔数最高,而繁殖指数也是以成体组最高,说明成体组是种群中繁殖的主体。雄性黄毛鼠的睾丸下降率全年总计为81.36%,分四季平均为79.64%,春、夏、秋季都维持在较高水平,冬季最低。下位睾丸的大小季节性差异极显著(P0.01),春季与冬季相比,有显著性差异,说明开春后,雄性黄毛鼠在生殖潜能上已有明显变化。这些特征与雌鼠的繁殖高峰基本吻合。说明黄毛鼠主要在春、夏、秋季繁殖,繁殖盛期在春、秋季。从不同的年龄组看,幼体组个体不参与繁殖,亚成体组个体开始参与繁殖,繁殖主体是成体组个体。