滇池湖滨带优势湿地挺水植物分解特征研究

湿地挺水植物是维持湿地生态系统功能的重要载体,其分解过程是物质能量循环的必要环节。为了更全面地了解湿地凋落物的分解特征,该研究选取九种滇池湖滨带优势湿地挺水植物,采集生长旺季、立枯阶段、倒伏阶段、沉水阶段共4个阶段的叶枯落物样品,在3.5 a的培养期内测定了叶枯落物分解速率及3大类指标(16种理化指标),分析了分解速率和理化指标的动态变化及其相关性、物种种类与分解阶段对各指标变异的贡献度。结果表明：(1)分解速率(k)范围为0.43～1.41 a^-1,其中茭草分解最快(k=1.41 a^-1),再力花分解最慢(k=0.43 a^-1)。(2)物理性状中的比叶面积、穿刺力度、干物质量在培养期内分别呈“持续上升”“持续下降”和“先升后降”的变化趋势;养分元素指标主要呈现“释放-富集”“富集-释放”和“净释放”3种变化模式;涉碳化合物指标中,木质素表现为“富集-释放”“富集-释放-富集”和“富集”模式,纤维素与半纤维素表现为“富集-释放”的变化规律。(3)叶枯落物分解速率与初始物理指标(比叶面积、穿刺力度、干物质量)和初始涉碳化合...     

湖滨带典型植物不同器官营养盐分配及生态效应

以太湖胥口湾湖滨带芦苇、香蒲和菖蒲等典型挺水植物为研究对象,通过分析这3种挺水植物不同生长阶段器官中营养元素含量,结合其单位面积生物量以及分布面积,估算水生植物收割的氮(TN)、磷(TP)去除效应。结果表明:湖滨湿地沉积物中TN含量在生长期和衰老期分别为1373.0～2919.8和2240.6～3923.4 mg·kg^-1,TP含量分别为437.1～687.3和556.0～790.7 mg·kg^-1;3种植物在生长期和衰老期不同器官的TN、TP含量差异显著(P<0.05),且均表现为叶>根>茎;由生长期到衰老期,3种挺水植物叶和茎中TN和TP含量下降,而根部则增加;3种挺水植物器官中总碳含量表现为根≈茎>叶,且受植物生长期影响较小;在3种挺水植物中,芦苇叶中TN含量最高,香蒲茎中TN含量最高,三者根中TN含量相当;香蒲叶、茎、根中TP含量最高,而芦苇叶、茎、根中总碳含量最高;衰老期间,收割3种优势挺水植物可有效去除TN 21.8 t(18.47 g·m^-2)、TP 1.6 t(1.36 g·m     

四种挺水植物生理生态特性和污水净化效果研究

采用人工气候室水培系统以人工污水培养慈姑(Sagittaria trifolia)、花皇冠(Echinodorus berteroi)、菖蒲(Acorus calamus)和芦苇(Phragmites australis) 4种挺水植物,比较它们的根和地上部分生物量、根长、根寿命、根孔隙度、根径向泌氧量(ROL)、光合作用等生理生态特性及对总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)的去除效果。结果表明,ROL与根孔隙度、光合速率、地上生物量呈显著正相关(P<0.05),与根长极显著正相关(P<0.01);TP的去除与光合速率、COD的去除与ROL显著正相关; TN的去除与生物量极显著正相关(P<0.01),但与根生物量和地上部分生物量的比值(根茎比)显著负相关(P<0.05)。慈姑和花皇冠拥有庞大生物量和发达的根系,根孔隙度、ROL和光合作用等生理指标较高,在水培系统中的污水净化效果接近甚至优于菖蒲和芦苇,是构建人工湿地的优良植物。     

云南高原湿地湖滨带植物不同空间配置对生活污水N、P去除的影响

采用野外调查和室内模拟实验相结合的方法,对云南高原湿地常见的7种湖滨带植物群落开展污水净化试验研究,为云南高原退化湿地恢复与污染湖泊治理中植物的选择与空间配置提供依据。结果表明,湖滨带植物群落对污水浓度的耐受和净化降解是有限度的,在适合植物生长的污水浓度范围(TN:8.39～22.95mg·L-1;TP:0.61～1.96mg·L-1;NH4+-N:6.42～19.80mg·L-1)内,植物群落才能对污水起到高效的净化效果,对TP和NH4+-N的去除率均能达到30%以上,对TN的去除率也能达到20%。在较高浓度范围内,由茭草(Zizana caduciflora)、蓖齿眼子菜(Potamogeton pectinatus)和金鱼藻(Ceratophyllumdemersum)几种喜氮、磷植物组成的群落对污水的净化效果更好。但不同植物群落对污水的净化效果存在着差异(P<0.05),含同一种植物但其他组成植物不同的群落净化效果不同,表明植物种间存在相互作用,不同种类、不同生活型间相互协作,发挥着最大功能作用。     

云南高原湖泊水葱克隆生长与有性繁殖特征及影响因子

为掌握挺水植物克隆生长与有性繁殖参数的空间分布格局特征及环境因子对植物繁殖的影响路径,该文利用云南高原的立体地形,通过空间替代时间的方法,探讨6个湖泊共有挺水植物水葱(Schoenoplectus tabernaemontani)的克隆生长、有性繁殖的地理差异和变化规律以及对环境变化的响应。结果表明：(1)密度、株高、基径等克隆生长参数,以及结实率、穗生物量及其投资比、种子产量、活性种子数等繁殖参数在不同地理空间上存在显著差异(P<0.05),而地上生物量无显著差异。(2)密度、株高、结实率、穗生物量及其投资比等参数具有显著的经纬度、海拔地带性分布特征,其中密度随纬度和海拔的增加而增加、随经度的增加而减小,而株高、结实率、穗生物量及其投资比随纬度和海拔的增加而减小、随经度的增加逐渐增大。(3)暖月和冷月均温,土壤全氮、全磷是影响水葱克隆生长(密度、株高)的关键因子,其中暖月均温影响最大,年均降水、土壤有机碳是影响水葱有性繁殖的关键因子,其中年均降水影响最大。综上认为,气候因子(暖月均温、冷月均温和年均降水)是影响云南高原湖泊湖滨带植物水葱生长和繁殖的主要因子。     

滇西北纳帕海湖滨带优势植物茭草茎解剖结构对模拟增温的响应

高原湿地湖滨带植物对气候变暖表现出强烈的功能响应,是全球气候变化的主要现象之一。植物解剖性状直接关系到植物的生态功能,为探讨气候变暖对湿地植物茎解剖结构的影响,该研究利用开顶式生长室分析了模拟增温对滇西北纳帕海湿地湖滨带挺水植物茭草茎解剖结构的影响。结果表明:(1)茭草地上茎在增温4 ℃的范围内,主要通过增加表皮结构厚度以增加表皮失水来响应增温; 地下茎在增温2 ℃的轻度增温条件下与地上茎的响应策略相同,而在增温4 ℃时主要通过减小维管结构大小以降低气穴化风险来响应增温。(2)年最高温度和夜间积温是影响茭草茎解剖结构性状的关键因子,但该两个温度因子仅对地下茎筛管大小的影响达到显著水平(R²=0.838, P<0.01)。(3)内表皮细胞厚度是地上茎响应增温的最主要性状,并与温度因子呈显著正相关。地下茎导管和筛管大小是地下茎响应温度升高的主要性状,二者与温度变量呈负相关关系。综上表明,茭草地上茎和地下茎对增温响应策略存在差异,为揭示高原湿地植物应对气候变暖的响应规律以及生态适应策略提供了科学依据。基于当前气候变暖的背景,建议未来采用更科学的实验方法对更多高原湿地植物的生态响应过程及规律进一步深入研究。     

挺水植物与浮叶植物在苏北湿地景观中的应用

本研究通过对挺水植物和浮叶植物微生物群落的分解代谢能力和分解代谢谱的分析,以实现对挺水植物和浮叶植物在湿地景观中的应用探究。在挺水植物和浮叶植物中,根据湿地存在不同植物的物种或组合不同会产生不同景观。本实验将苏北湿地的挺水植物与浮叶植物作为研究对象,使用四种不同的植物物种建立了自由漂浮植物系统处理湿地中生物:菖蒲(L)、荷花(S)、睡莲(E)和田子萍(P)。自由漂浮植物组被安排为单一栽培(一种植物种)、双栽培(两种不同的植物种;所有可能的配对)或四种栽培(每种植物种)。使用稀释的养殖场污泥流出物,每周两次用20 L再生废水喂养自由漂浮植物系统。使用群落级生理剖面法(CLPP)在4个月的操作期后评估每个中胚层中的微生物群落。据观察,单一栽培湿地系统具有不同的分解代谢活性和分解代谢丰富度。本研究还发现来自单一栽培生物群的微生物群落的碳源利用模式彼此明显不同,并且混养群落与相应的单一栽培对应物不同。     

几种湿地植物净化生活污水COD、总氮效果比较

以无植被、基质为河砂的潜流型人工湿地为对照,研究了石菖蒲、灯心草和蝴蝶花3种类型植被、基质均为河砂的潜流型人工湿地净化生活污水COD、总氮的效果．结果表明,在污水COD浓度小于200mg·L^-1、总氮浓度小于30mg·L^-1的低浓度范围里,无植被的人工湿地和有植被的人工湿地对污水中COD、总氮均有很好的去除效果,两者差异不大,其COD去除率均达90％以上,总氮的去除率达80％以上．随着污水中COD和总氮浓度的增加,无植被人工湿地和有植被人工湿地去除COD和总氮的效果均有不同程度下降,两者差异明显,有植被的人工湿地能维持较高的COD、总氮的去除效果,无植被的人工湿地COD和总氮去除效果下降很快,植被在人工湿地系统去除污水COD和总氮过程中起着重要的作用．在整个试验阶段,石菖蒲植被人工湿地COD和总氮平均净化效率分别为80．46％和77．77％、灯心草人工湿地分别为75．53％和71．17％、蝴蝶花人工湿地分别为70．50％和66．38％,无植被人工湿地分别为61．39％和55．81％．同无植被人工湿地COD和总氮净化效果相比,石菖蒲植被人工湿地净化效果最好;其次为灯心草植被人工湿地,再次为蝴蝶花植被人工湿地．不同类型植被的人工湿地净化污水中COD和总氮的效果与其生物量关系密切,这与植被系统吸收同化有机物质和总氮数量、根际微生物分解有机物质和硝化-反硝化作用有关。     

挺水植物与浮叶植物光合荧光特性的差异

为探讨自然生境中不同生活型水生植物光合生理特征的差异,选取4种挺水植物菖蒲(Acorus calamus L.)、再力花(Thalia dealbata Fraser)、梭鱼草(Pontederia cordata L.)、茭草(Zizania latifolia(Griseb.)Stapf),以及4种浮叶植物黄睡莲(Nymphaea mexicana Zucc.)、莼菜(Brasenia schreberi J.F.Gmel.)、金银莲花(Nymphoides indica(L.)O.Kuntze)、菱(Trapa bispinosa Roxb.)为研究对象,比较其叶绿素荧光参数、色素组成和比叶重的差异。研究发现,高光强下挺水植物电子传递速率(ETR)、非光化学淬灭(NPQ)等光合荧光参数、以及低光强下ETR拟合曲线的初始斜率(α)均值显著大于浮叶植物。不同挺水植物间光系统Ⅱ(PSⅡ)最大光化学效率(F_v/F_m)、ETR、NPQ、最大潜在电子传递速率(Ps)、最大电子传递速率(ETR_m)及饱和光强(E_m)变化幅度较大;不同浮叶植物间上述参数变化幅度较小。挺水植物叶绿素(Chls)、类胡萝卜素(Cars)含量均值也高于浮叶植物。但由于比叶重(SLW)的影响,不同水生植物间单位叶面积和单位叶鲜重色素含量的变化规律略有不同。挺水植物中再力花、梭鱼草光合能力较强,其光合荧光参数和色素比例均符合典型阳生型特征;菖蒲、茭草光合能力略弱,部分指标符合阴生型特征。4种浮叶植物各指标均符合阳生型特征。实验推测,挺水植物和浮叶植物由于叶片所处环境不同,其光合适应机制存在明显分化。挺水植物叶片所处环境异质性较大,因而不同物种之间光合参数适应范围也大;浮叶植物叶片所处环境相对均一,因而光合参数差异也小。浮叶植物也不依赖NPQ进行高光保护。在湿地植被恢复工具种筛选过程中应综合考虑环境异质性和不同物种光适应能力的差异。     

生境对挺水植物生长的影响及其反馈作用机制综述

湿地水生植物生态恢复是国内外广泛关注的热点.本文将影响挺水植物生长的生境条件分为三类:主要限制因子、重要约束因子以及一般影响因子.其中,水深对挺水植物不同生长阶段起着最主要的限制作用,不同生长阶段其需水量也不同,为主要限制因子;光照、温度、pH、营养盐、有机污染物、底质等对挺水植物生长影响也较明显,各生境因子存在一定的...     

大气增温对滇西北高原典型湿地湖滨带优势植物的光和CO2利用能力的影响

大气增温对湿地植物光合作用的影响及其作用机制是近年来生态学界关注的热点。采用开顶式生长室(Open-top chambers,OTCs)模拟大气增温((2.0±0.5)℃,(3.5±0.5)℃),研究增温对滇西北高原典型湿地纳帕海湖滨带2种优势植物(茭草Zizania caduciflora,黑三棱Sparganium stoloniferum)的光和CO_2利用以及光合碳同化速率的影响。结果表明,(1)增温对不同植物的光和CO_2利用能力以及碳同化速率的影响存在种间差异。增温显著降低了茭草的光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)、光能利用幅(LSP-LCP)、CO_2饱和点(CSP)、CO_2利用幅(CSP-CCP)以及最大净光合速率(P_(max)),却显著增加了其CO_2补偿点(CCP);相反,增温显著提高了黑三棱的LSP、(LSP-LCP)以及最大净光合速率(P_(nmax)),而显著降低了其LCP,但对其CO_2利用参数无显著影响。(2)2种植物的光和CO_2利用能力对增温的响应存在季节性差异。不同温度处理下,茭草在6、8月的LSP和(LSP-LCP)均显著高于10月的对应值,其P_(nmax)也随生长期的增加而降低;黑三棱的光响应参数在不同生长季间无显著差异,其P_(nmax)在8月最高,而在6月和10月相对较低。(3)温度因子与茭草的光能利用参数均呈负相关,而与黑三棱的光能利用参数均呈正相关。本研究的温度因子中,日间积温对P_(nmax)和(LSP-LCP),年均温和最低温对(CSP-CCP)值的影响最为显著。本研究进一步表明,气候变暖对滇西北高原湿地湖滨带优势植物光合作用存在影响,但不同物种间存在差异响应,这种差异响应可能导致湿地生态系统植被结构的改变,其有关生态过程有待于进一步研究。     

Relationships among three pathways for resource acquisition and their contribution to plant performance in the emergent aquatic Plant Lythrum salicaria (L.)

Three pathways for resource acquisition exist in the emergent aquatic plant, Lythrum salicaria (L.); a subterranean root system, a free-floating adventitious root system, and arbuscular mycorrhiza (AM) fungal hyphae colonizing subterranean roots. This study examined the relationship(s) among these pathways and their contribution to plant performance. If the free-floating adventitious root system and/or AM fungi contribute to plant growth in wetland habitats, we predicted that their absence would result in a significant reduction in plant performance. Furthermore, if a reduction in resource uptake, effected by an absence of free-floating adventitious roots and/or AM fungi, is compensated for by increased allocation to remaining pathway(s) for resource uptake, we predicted altered patterns of resource allocation among shoots and the remaining pathway(s) for resource uptake. Contrary to our predications, plants experiencing adventitious root removal and/or grown in the absence of AM fungi generally had greater biomass and total shoot height than controls. Similarly, while levels of AM colonization and subterranean root biomass displayed a treatment effect, the observed responses did not correspond with our predictions. This was also true for shoot : subterranean root dry weight ratios. Our results indicate that there is interaction among the 3 pathways for resource acquisition in L. salicaria and an effect on plant performance. The adaptive significance of these characteristics is unclear, highlighting the potential difficulties in extrapolating from terrestrial to aquatic plant species and among aquatic plant species with potentially different life history strategies.     

Plant response strategies to stress and disturbance: the case of aquatic plants

The environmental factors controlling the establishment and development of plants in different ecosystems are of two types, stress and disturbance. The effects of stress or disturbance on aquatic systems are discussed in relation to the following questions:Can we predict the state and rate of recolonization after a disturbance? What are the strategies of recolonization developed by plants? How high is the resilience of a disturbed system? Two theories, the intermediate disturbance hypothesis, and the patch dynamics concept proposed to predict the composition, structure and dynamics of plants due to physical-chemical factors, were tested on two scales, that of communities and that of species, within two alluvial floodplains (the Rhine and the Rhône systems in France).With regard to the change of community on a larger scale (i.e. the whole network of the cut-off channels in the floodplain), large gradients of connection and disturbance induce high diversities within communities. Moreover, the highest flood disturbance induces a higher species richness and the occurrence of a particular species. The change in species is analysed using biological traits (morphological, reproductive or physiological). In the floodplain of the river Rhône, the response of plants corresponds well to theory, i.e. that habitats with an intermediate disturbance are richer than more or less disturbed habitats. So we can predict, through the biological traits, the functioning of a habitat. The last remaining question is that of the resilience of the system, which can be discussed in terms of species competition and the risk of biological invasion after an opening of habitat.     

不同基因型水生植物对铵态氮和硝态氮吸收动力学特性研究

针对不同营养状况的富营养化水体修复而选择吸收养分效率较强的水生植物,采用改进常规耗竭法比较研究了6种不同基因型水生植物凤眼莲(Eichhornia crassipes Solms)、黄花水龙(Jussiaea stipulacea Ohwi)、再力花(Thalia dealbata Fraser)、美人蕉(Canna glauca L.)、水芹[Oenanthe javanica(Bl).DC]和豆瓣菜(Nasturtium officinaleR.Br.)对铵态氮和硝态氮吸收动力学特性。结果表明,不同基因型水生植物吸收铵态氮和硝态氮的动力学特性可用Michaelis-Menten方程来描述。在低浓度培养下,不同基因型水生植物对NH4+-N和NO3--N吸收的动力学参数Imax和Km差异较大,其吸收NH4+-N和NO3--N的Imax最大是水芹,其次是豆瓣菜;Km值最小的是水芹,其次是豆瓣菜;且水芹对NH4+-N和NO3--N不仅具有较强的亲和力,还具有较高的离子吸收速率。结果还表明,当介质中氮浓度较低时,水芹有优先吸收硝态氮的趋势,而豆瓣菜和再力花有优先吸收铵态氮的趋势。     

黄河三角洲湿地水生植物组成及生态位

通过大范围的野外调查和室内测定,运用Levins及Pianka公式,对近代黄河三角洲湿地水生植物的构成及主要物种的生态位进行了研究.结果表明:调查样方内共有水生植物34 种,隶属于16科26属;各调查区域间物种组成和群落类型具有一定的差异性.区域形成的年份越久,其物种数和群落类型就越丰富;挺水植物中以芦苇的生态位宽度最大,为0.905,藨草的最低,为0.127; 沉水植物中轮藻、穗花狐尾藻、川蔓藻及小茨藻的生态位宽度较大,分别为0.783、0.673、0.669和0.640,金鱼藻的最低,仅为0.100.龙须眼子菜、大茨藻和苦草间,马来眼子菜和菹草间生态位重叠值较大,说明这几种植物具有相似的环境适应能力.物种的生态位宽度与该物种的分布范围及耐盐区间的大小存在显著的相关性,由此可以断定土壤和水体盐度是导致黄河三角洲湿地水生植物生态位分化的关键因子.     

SnRK2在植物响应逆境胁迫和生长发育中的作用

蔗糖非发酵-1-相关蛋白激酶2(sucrose non-fermenting-1-related protein kinase 2,SnRK2)是一类植物特有的Ser/Thr蛋白激酶,其主要通过磷酸化底物来调节下游基因的表达,实现不同组织部位的抗逆调控,使植物适应不利环境.该蛋白激酶家族成员数量较少,分子量约为40 k...     

Molecular analysis of Hsp70 mechanisms in plants and their function in response to stress

Studying the strategies of improving abiotic stress tolerance is quite imperative and research under this field will increase our understanding of response mechanisms to abiotic stress such as heat. The Hsp70 is an essential regulator of protein having the tendency to maintain internal cell stability like proper folding protein and breakdown of unfolded proteins. Hsp70 holds together protein substrates to help in movement, regulation, and prevent aggregation under physical and or chemical pressure. However, this review reports the molecular mechanism of heat shock protein 70 kDa (Hsp70) action and its structural and functional analysis, research progress on the interaction of Hsp70 with other proteins and their interaction mechanisms as well as the involvement of Hsp70 in abiotic stress responses as an adaptive defense mechanism.     

中国东北样带土壤氮的分布特征及其对气候变化的响应

根据2001年中国东北样带土壤全氮和有效氮的实测数据,结合CO₂浓度倍增与不同土壤湿度的模拟试验数据,对土壤全氮和有效氮的梯度分布、影响因子分析及其对气候变化的响应进行研究.结果表明,样带土壤表层全氮和有效氮的梯度分布与土壤有机碳的分布基本一致:沿经度呈现东高西低的趋势,局部由于土壤退化而出现低谷.土壤全氮的剖面分布和土壤有机碳相似,而土壤有效氮则有所不同.样带土壤全氮和有效氮与土壤pH、有机碳、全磷、全硫、全锌、土壤活性碳、有效磷、有效钾、有效锰、有效锌、土壤容重、田间持水量、土壤总孔度等因子均呈显著或极显著的相关关系.样带土壤全氮和有效氮与降雨量之间呈极显著的正相关关系(r=0.682,P＜0.001和0.688,P＜0.001).短期培养试验中,CO₂浓度倍增和不同土壤湿度下土壤全氮和有效氮的变异较小(变异系数分别是5.55%和3.84%),但可反映一定的变化趋势.     

不同施氮量和分施比例对棉花幼苗生长和水分利用效率的影响及其根源ABA调控效应

研究了分根交替供水(APRI)条件下不同施氮量(高氮HN 200kg/hm~2、中氮MN 120kg/hm~2和低氮LN 80kg/hm~2)和分区氮肥施用比例(1:3,2:2和0:4)处理下,经历干旱胁迫后棉花幼苗(品种:汴棉5号)株高、茎粗、根冠生物量、气体交换参数、水分利用效率(WUE)、总根长和根系表面积以及根源脱落酸(ABA)含量的变化。以期进一步明确根源ABA对棉花幼苗生长和WUE调控的生理生态效应。结果表明:施氮量和氮肥分施显著增强了干旱条件下根源ABA对棉花幼苗生长和WUE的调控作用,但根源ABA对氮利用效率无显著影响。高氮处理下棉花幼苗生长受到干旱的影响最小,具有最好的生长状态和最大的根源ABA含量,但其WUE最低;而低氮处理下的棉花幼苗生长最弱但具有最大的WUE。无论施氮量为何,0:4施氮比例棉花幼苗在干旱条件下生长最弱,1:3施氮比例幼苗则生长最好,且具有最大的WUE和根源ABA含量、根系总长度和表面积;2:2和1:3施氮比例的棉花幼苗在根冠生长和叶面积上未表现出明显的差异;0:4和1:3施肥比例的棉花幼苗在气孔导度、蒸腾速率、WUE和根源ABA含量上差异不明显。因此,施用氮肥以及适当施肥比例能够诱导根源ABA产生更强的信号作用,调控棉花幼苗减少水分消耗、维持更好的根系形态(根长和表面积以及细根比例的维持和增长)和光合能力来维系干旱条件下植株更好的生长和更高的WUE,尤其1:3施肥比例下。虽然干旱条件下低氮耦合1:3施氮比例具有最大的WUE,但中氮耦合1:3施氮处理可以在得到最高生物量的同时得到较高的WUE,同时做到高产、省水和节约氮肥。