扎龙湿地不同生境芦苇功能性状变异及其对土壤因子的响应

物种的遗传特征和外在环境条件的差异共同决定了植物功能性状的表达,植物功能性状可以反映物种对环境条件的适应策略。采用大样本抽样调查与统计分析方法,比较研究扎龙湿地4种生境（盐碱生境、旱生生境、湿生生境和水生生境）芦苇分株和叶功能性状,分析不同生境芦苇功能性状的分异规律及其对土壤因子的响应。结果表明：（1）不同生境芦苇功能性状均表现出中等程度变异。其中分株和叶性状均以盐碱生境最低（P<0.05）,分株及除叶面积和比叶面积以外的叶性状均以水生生境最高;株高和株重在种群内的变异系数为15.96%-48.61%和38.65%-87.82%,种群间的变异系数为46.58%和66.39%;叶性状在种群内的变异系数为13.21%-72.37%,种群间的变异系数为26.46%-57.03%;（2）不同生境芦苇功能性状间存在协同变化特征。芦苇的株高、株重、叶长、叶宽、叶面积和叶重之间均呈极显著正相关关系（P<0.01）,比叶面积与其他性状的相关性因生境不同存在一定变化;（3）不同生境芦苇的原位土壤因子表现出异质性特征,芦苇功能性状的变异是含水量、pH、有机质和速效氮等土壤因子综合作用的结果。其中含水量、有机质和速效氮为正向驱动,而pH为负向驱动。因此,芦苇通过自我调节功能性状更好地适应不同的生存环境,局域尺度不同生境的土壤因子是引起芦苇功能性状产生分异的导因。     

莫莫格湿地芦苇对水盐变化的生理生态响应

认识湿地植物对不同水盐环境的生理生态响应特征和规律,是确定湿地生态需水阈值的关键,为湿地生态需水量计算及生态恢复提供科学依据.通过对莫莫格湿地水盐环境因子与芦苇生理生态特征指标进行调查研究,并利用国际通用植被数量分析软件CANOCO4.5对其关系进行了冗余度分析(RDA).结果表明:湿地水深、Na+,HCO(3)含量3个环境因子组合对芦苇生理生态特征变异的解释量达到54.7％,说明这3个变量是影响芦苇生理生态特征变异的重要因子,水深是关键驱动因子.水深与芦苇株高、生物量、叶绿素含量、最大光化学效率Fv/FM以及光化学性能指数PIABS成显著正相关,随着水深的增加,芦苇株高、生物量以及叶绿素含量等逐渐增加.Na+含量、HCO(3)含量与芦苇生理生态特征的相关性没有达到显著水平.因此,中轻度盐碱湿地生态恢复需要重点考虑水深条件对湿地生态的影响,其次是水质( Na+/HCO(3))因素的影响作用,确保适宜生态水位,满足生态恢复需要.     

莫莫格湿地芦苇生理生态特征对水深梯度的响应

通过在莫莫格湿地测量芦苇的生态特征、叶绿素含量和光化学效率,对水深梯度影响芦苇生理生态的规律进行了分析.芦苇株高、生物量、叶绿素含量以及最大光化学效率与湿地水深呈显著正相关关系,这些指标随水深的增加而提高;芦苇盖度与水深呈负相关关系,随着水深增加,芦苇盖度逐渐降低;芦苇最大光化学效率在6～7月份达到最大,进入8月后下降,同时芦苇生长减慢.结果表明,6～7月份是芦苇生长的关键时期,应尽量满足芦苇需水要求.15 cm水深是芦苇最小生态水位,而35～45 cm的水深能确保芦苇最佳生长状态,是芦苇生长的最适宜生态水位.     

不同水盐生境下芦苇湿地植被及土壤碳氮磷生态化学计量特征

在黄河三角洲选取3种典型的芦苇湿地群落为对象,即:故道区(1996年改道的黄河故道河岸带芦苇群落)、新生区(现行黄河河岸带新生芦苇群落)和潮水区(远离新旧河道但受潮汐影响的潮滩芦苇群落),研究黄河改道对3种生境芦苇各器官(茎、叶、根状茎、须根)和土壤剖面碳(C)、氮(N)、磷(P)含量变化及化学计量特征的影响.结果 表...     

扎龙湿地芦苇分株生态可塑性及其对土壤因子的响应

扎龙湿地的芦苇既可形成大面积的单优群落,也可形成不同群落斑块。采用大样本抽样调查与统计分析方法,对湿地内水生生境、湿生生境、旱生生境和盐碱生境芦苇种群分株高度和生物量进行比较。结果表明,6—10月份,4个生境芦苇种群分株高度及生物量均以水生生境最高,盐碱生境最低,水生生境株高为盐碱生境的1.5—2.3倍,分株生物量为2.0—5.1倍,生境间的差异性以及差异序位均相对稳定。4个生境株高生境间变异系数(19.45%—31.56%)均高于生境内变异系数(8.07%—17.61%),分株高度在生境间的可塑性更大;分株生物量中水生生境、湿生生境和盐碱生境3个生境间的变异系数(33.43%—55.61%)均低于生境内变异系数(44.85%—79.82%),分株生物量在生境内的可塑性更大。不同生境条件下芦苇种群分株,在生长和生产上均存在较大的生态可塑性,表现出明显的环境效应,其中土壤含水量是该地区芦苇分株生态可塑性变异的主要驱动因子(R0.80),为正向驱动。     

洞庭湖湿地3个林龄杨树人工林叶与土壤碳氮磷生态化学计量特征

选取洞庭湖洲滩湿地挖沟抬垄造林的6林龄、9林龄和13林龄杨树人工纯林为研究对象,通过比较不同林龄杨树叶及沟垄土壤的C、N、P含量差异,研究湿地杨树人工林不同生长阶段养分元素的分配格局及生态化学计量学特征,揭示杨树种植对洞庭湖湿地生态系统的影响。结果显示,叶N、叶P以及C∶P和N∶P与林龄显著相关,但叶C和C∶N与林龄不相关。3个林龄杨树人工林叶N∶P均大于16,说明P是限制洞庭湖杨树生长发育的主要因子,9林龄叶P量显著低于6林龄和13林龄,而N∶P和C∶P则显著高于6林龄和13林龄,说明P的限制在9林龄尤为显著。3个林龄湿地杨树人工林树垄和树沟土壤有机C、全N和C∶N呈现出与林龄和土层深度的负相关关系,但全P与两者没有显著关系。C∶P在树垄样地中呈现出与林龄和土层深度的负相关关系,而在树沟样地中呈现出与土层深度的正相关关系,与林龄无显著关系。N∶P在9林龄和13林龄树垄样地和6林龄树沟样地中与土层深度呈负相关关系,说明挖沟抬垄造林方式不利于土壤有机C和全N的积累,也不利于维持洞庭湖湿地土壤的肥力。     

喀斯特高寒干旱区不同经济树种的碳氮磷钾生态化学计量特征

探讨喀斯特高寒干旱区不同经济树种碳(C)、氮(N)、磷(P)、钾(K)含量及生态化学计量特征,丰富对"内稳态理论"、"生长速率理论"和生态系统养分限制状况的理解,为改善喀斯特生态环境提供理论支撑。本文以毕节市七星关区撒拉溪示范区的刺梨(Rosa roxburghii)、核桃(Juglans regia)2种主要经济树种作为研究对象,分析比较不同经济树种的养分含量特征、生态化学计量特征以及"叶片-凋落物-土壤"C、N、P含量和计量比之间的关系。结果表明:(1)2种经济树种不同组分中,核桃叶片有机C含量最高(均值为436.73 mg/g),刺梨叶片全N、全P含量最大(均值为20.77、2.10 mg/g),全K含量则为核桃根区土壤中最丰富(均值为17.07 mg/g)。核桃根区土壤速效K含量高于刺梨,表明核桃具有较好的耐旱性。(2)刺梨N再吸收率(19.23%)显著高于核桃N再吸收率(4.05%),表明与核桃相比,刺梨根区土壤N元素匮乏。(3)生态化学计量特征总体呈现出凋落物叶片根区土壤的规律。刺梨叶片N∶P低于14,说明刺梨生长时主要受N限制。刺梨叶片C∶P、N∶P低于核桃,推测栽种年限相同时,刺梨树种生长速率高于核桃树种。凋落物N∶P表现为核桃刺梨,故核桃凋落物能保留更多养分。核桃根区土壤C∶N高于刺梨,说明核桃地保肥能力较好。(4)根区土壤全P与叶片全P呈极显著正相关,说明植物叶片中P主要来源于土壤。根区土壤全N与凋落物C∶N呈极显著正相关,可见根区土壤中N含量与凋落物分解密切相关。     

水分对敦煌阳关湿地芦苇叶片与土壤C、N、P生态化学计量特征的影响

土壤水分是影响干旱区植物养分吸收和利用策略的关键因子之一。研究不同水分梯度叶片与土壤生态化学计量特征,有助于揭示植物对环境变化的响应特征及生态适应性。通过野外调查与实验分析,对敦煌阳关不同水分梯度芦苇叶片与土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量特征及其关系进行了研究。结果表明:(1)随土壤含水率升高,叶片C、N、P含量降低,叶片C/N、C/P、N/P升高。(2)随土壤含水率升高,土壤有机碳(OC)、总氮(TN)、总磷(TP)含量及土壤N/P升高,土壤C/N降低,土壤C/P先升后降。(3)低水分梯度叶片N、C/N与土壤N、C/N显著负相关(P<0.05),叶片C、P、C/P、N/P与土壤C、P、C/P、N/P无显著相关性(P>0.05);高、中水分梯度叶片C、N、P与土壤C、N、P化学计量特征相关性均不显著(P>0.05)。低水分梯度叶片受干旱胁迫和土壤养分制约,且能够保持较高的叶养分含量,体现了干旱区湿地植物异质生境下独特的养分调节机制。     

克氏针茅草原土壤生态化学计量特征对放牧强度的响应

生态化学计量学是研究生态系统中各元素间平衡的科学,对于探究土壤有机碳（C）、全氮（N）、全磷（P）元素循环以及土壤养分限制状况具有重要意义。为了解克氏针茅（Stipa kirschnii）草原土壤生态化学计量特征,以内蒙古克氏针茅草原区为研究对象,在不同放牧强度草场进行采样分析。结果表明：随着放牧强度的增加,C、P含量先降低后升高,N含量先升高后降低;土壤C/N先降低后升高、C/P逐渐升高、N/P先升高后降低。C/N随着放牧强度的增加与有机碳相关性逐渐增大、与全氮的相关性逐渐减小;轻牧区的C/P受有机碳作用有所增强;中牧区N/P受全氮作用增强。C/N主要限制因素是有机碳含量,C/P和N/P主要限制因素是全磷含量。不同放牧强度会影响土壤化学计量比与其他物质的关系,也会改变土壤化学计量比各制约因素的强度。     

氮沉降对黄河三角洲芦苇湿地土壤呼吸的影响

2012年6月至2012年10月, 对黄河三角洲芦苇(Phragmites australis)湿地进行了模拟氮沉降试验, 氮沉降水平分别为对照(CK, 0 kg N·hm^-2·a^-1)、低氮(LN, 50 kg N·hm^-2·a^-1)和高氮(HN, 100 kg N·hm^-2·a^-1)。利用LI-8100土壤碳通量测量系统测定土壤呼吸速率。结果表明, 氮沉降促进了芦苇湿地土壤呼吸作用, LN和HN处理使芦苇生长季(6-10月)平均土壤呼吸速率比CK分别提高19%和58%。积水改变了芦苇湿地土壤呼吸日动态。地面无积水时, 各处理土壤呼吸日动态均呈单峰型曲线; 地面有积水时, 土壤呼吸日动态峰值推后或无单峰型波动规律。积水影响土壤呼吸作用对温度的响应。地面无积水时, 各处理土壤呼吸速率均与气温呈极显著的正指数相关关系, 气温分别解释了CK、LN和HN处理下土壤呼吸季节变化的69.9%、64.5%和59.9%; 地面有积水时, 各处理土壤呼吸与气温相关性不显著。CK、LN和HN处理下土壤呼吸温度敏感性系数Q₁₀值分别为1.68、1.75和1.68, 表明LN处理增强了土壤呼吸温度敏感性, HN处理对其影响不显著。     

干旱区高寒湿地逆行演替下土壤微生物群落结构的研究

【目的】探究高寒湿地逆行演替对土壤性质与微生物群落结构的影响。【方法】以新疆巴音布鲁克天鹅湖高寒湿地为研究对象,依托逆行演替典型样带(沼泽-沼泽化草甸-草甸),利用高通量测序技术分析各演替区土壤微生物群落结构。【结果】高寒湿地逆行演替改变了土壤微生物在分类操作单元(operational taxonomic unit,OTU)水平上的物种组成,致使草甸区的微生物ACE、Chao1、Simpson、Shannon多样性指数显著低于沼泽区和沼泽化草甸区(P<0.05);随着演替发生,变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、子囊菌门(Ascomycota)的相对丰度均减少,放线菌门(Actinobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、担子菌门(Basidiomycota)、被孢霉门(Mortierellomycota)的相对丰度增加;主坐标法分析(principal coordinates analysis,PCoA)排序分析显示,土壤微生物群落在各逆行演替都出现不同程度的离散...     

九段沙芦苇湿地生态系统N、P、K的循环特征

对九段沙(上沙、中沙、下沙)芦苇湿地土壤、植物中N、P、K含量进行了测定,研究其分布规律.结果表明:水平分布上,湿地土壤全量养分与速效性养分含量均是中沙最低,并以中沙为中心向两端递增,速效性养分的这种变化尤为显著.垂直分布上,土壤全N和全K含量的分布规律一致,为上层＞下层＞中层;全P含量分布为中层＞上层＞下层.速效N含量分布为上层＞中层＞下层;速效P含量上层土壤最高,中、下层土壤含量因湿地类型而异;速效K含量多以中层土壤最低,上、下层土壤含量变化不稳定,以不同湿地而异.不同芦苇湿地的土壤速效性养分含量差异显著大于全量养分的差异,0～60 cm深度土壤的全量养分和速效性养分含量排序均为K＞N＞P.中沙湿地植物中养分含量最低,与土壤中营养元素总体水平分布一致;多数芦苇湿地植物中营养元素含量排序为N＞K＞P,与土壤养分含量排序不一致.不同芦苇湿地的吸收系数排序均为N＞P＞K;芦苇湿地利用系数排序为P＞K＞N;循环系数排序为N＞K＞P.     

扎龙芦苇湿地生长季的甲烷排放通量

为研究高寒地区天然淡水芦苇湿地的甲烷排放特征,采用静态箱-气相色谱法,测定了扎龙不同水位芦苇湿地生长季的甲烷排放通量.结果表明:观测期内,扎龙芦苇湿地甲烷排放通量平均为7.67 mg·m^-2·h^-1（-21.18～46.15 mg·m^-2·h^-1）,其中深水区(平均水深100 cm)和浅水区(平均水深25 cm)的平均甲烷排放通量分别为5.81和9.52 mg·m^-2·h^-1,排放峰值分别出现在8月和7月,最低值均出现在10月.深水区夏季(6-7月)的甲烷排放通量显著低于浅水区,而春(5月)、秋(8-10月)季节显著高于浅水区.生长季甲烷排放通量的变化为夏季>秋季>春季;昼夜排放量为12:00和14:00最高,0:00最低.温度和水位是高寒地区淡水芦苇湿地甲烷排放通量变化的主要影响因子.     

天津沼泽湿地芦苇叶片的碳稳定同位素比值分布特征及其环境影响因素

天津芦苇(Phragmites australis)沼泽具有重要的生态功能。目前天津地区水体咸化、氮污染和水资源短缺问题严重, 显著影响了芦苇湿地的植物生理生态过程。植物稳定碳同位素组成(碳稳定同位素比值(δ¹³C))能够记录与植物生长过程相关联的环境变化信息, 反映植物对环境变化的生理生态适应特性。该研究调查了天津七里海、北大港和大黄堡湿地芦苇叶片的δ¹³C分布特征, 探讨了影响该地区叶片δ¹³C值变化的主要因素。研究表明: 1)天津芦苇湿地植物叶片δ¹³C的变化范围在-26.3‰ - -23.6 ‰之间, 平均值为-25.8‰; 2)芦苇叶片δ¹³C与底泥相对含水量呈显著负相关关系, 与底泥有效氮和全氮含量呈显著正相关关系, 而与底泥盐度和磷含量没有显著相关关系; 水分条件和底泥氮营养状况是影响叶片的δ¹³C值变化的主要因素; 3)淹水条件下, 芦苇叶片δ¹³C与叶片质量氮含量呈显著正相关关系, 与叶碳氮比呈显著负相关关系, 8月份七里海湿地干涸打破了此相关关系。当前环境压力下, 天津沼泽湿地干涸极大地改变了芦苇的氮、水平衡和植物对水、氮资源的利用策略, 而湿地干涸对该过程的影响要高于盐度和氮负荷增加。     

Foliar stable carbon isotope ratios of Phragmites australis and the relevant environmental factors in marsh wetlands in Tianjin

Aims Phragmites australis marshes in Tianjin play an important role in ecosystem functioning. Wetlands of Tianjin municipality have been suffering from serious nitrogen loading, salinization and water shortage. The foliar stable carbon isotope ratio (δ¹³C) is a good parameter which records environmental change information associated with the plant growth process, and reflects physiological and ecological responses of plants to environment changes. The objective of this study is to investigate the effects of environment stress on the leaf δ¹³C of P. australis in marsh wetlands in Tianjin municipality.Methods This study was conducted in Qilihai, Beidagang, and Dahuangpu marsh wetlands. We investigated the foliar δ¹³C of P. australis and sediment properties, and evaluated the relationships between the foliar δ¹³C and sediment environmental factors. Important findings 1) Foliar δ¹³C ranged from -26.3‰ to -23.6‰, with an average value of -25.8‰. 2) Sediment water and nitrogen status were the important factors affecting reed foliar δ¹³C. Foliar δ¹³C was negatively correlated to sediment relative water content, and positively correlated to sediment total nitrogen and available nitrogen content. In contrast, foliar δ¹³C was not significantly correlated to sediment salinity and phosphorus content. 3) Leaf δ¹³C were significantly positively correlated with leaf nitrogen content, and negatively correlated with leaf carbon and nitrogen ratio across all site. However, these relationships were not detected due to the wetland drainage at Qilihai site in August. Wetland drainage changed the plant water and nitrogen balance, and further affected water and nitrogen utilization strategies of P. australis. Moreover, wetland drainage had stronger effects on these processes than nitrogen loading and salinization.     

芦苇生态型研究进展

芦苇生态幅极广,适生于多种生境类型。不同的环境选择压力如水深、盐度、养分、气候等交互影响致使芦苇个体及种群间发生不同程度的分化和变异,形成了形态、生理或遗传上互有差异、异地性的不同生态型。尽管基于芦苇表型变异以及遗传变异进行生态型划分的研究已开展很多,但针对芦苇生态型变异规律及其可能的形成机制的认知仍存在较多分歧。在总结近年来有关芦苇生态型研究文献的基础上,通过对影响芦苇生态型变异的主要因素——环境因素和遗传因素的分析,以期为芦苇生态型的划分及其可能的形成机制提供新的研究思路。(1)空间尺度的选择应成为研究者分析、划分芦苇生态型的首要定位。在较大的地理空间尺度上,高度异质性的生境导致某些性状的变异式样具有相对的不连续性,可作为不同芦苇生态型鉴别与描述的主要依据;(2)在合理的尺度定位、取样设计和统计分析的基础上开展的表型变异研究,及进一步基于种群水平的分子标记研究(分子指纹特征或特有等位基因),可为芦苇生态型的鉴定、划分提供更为可靠的参考数据,并且可以甄别生境差异(环境响应)和遗传变异对芦苇不同生态型分化的贡献;(3)应同时进行不同生态型的特定性状与功能(株高、茎粗、生物量、生理抗逆性、水体污染物净化能力等)的定位,推动优良基因型的选育与扩繁。     

扎龙芦苇遗传多样性ISSR分析

采用ISSR分子标记技术对扎龙湿地的5个野生芦苇居群进行了遗传多样性研究.从75条ISSR引物中筛选出10个特异性强、稳定性好的引物进行ISSR分析.共获得96个位点,其中多态位点94个,多态位点百分率为97.92％.PopGene分析结果表明:居群的平均多态位点百分率为56.46％,Shannon's多样性指数(J)...     

Desodification from calcareous saline sodic soil through phytoremediation with Phragmites australis (Cav.) Trin. ex Steud. and gypsum

The reclamation of saline sodic soils requires sodium removal and the phytoremediation is one of the proven low-cost, low-risk technologies for reclaiming such soils. However, the role of Phragmites australis in reclaiming saline sodic soils has not been evaluated extensively. The comparative reclaiming role of P. australis and gypsum was evaluated in a column experiment on a sandy clay saline sodic soil with EC_e 74.7 dS m^?1, sodium adsorption ratio (SAR) 63.2, Na⁺ 361 g kg^?1, and pH 8.46. The gypsum at 100% soil requirement, planting common reed (P. australis) alone, P. australis + gypsum at 50% soil gypsum requirements, and leaching (control without plant and gypsum) were four treatments applied. After 11 weeks of incubation, the results showed that all treatments including the control significantly reduced pH, EC, exchangeable Na⁺, and SAR from the initial values, the control being with least results. The gypsum and P. australis + gypsum were highly effective in salinity (EC_e) reduction, while sodicity (SAR) and Na⁺ reductions were significantly higher in P. australis + gypsum treatment. The reclamation efficiency in terms of Na⁺ (83.4%) and SAR (86.8%) reduction was the highest in P. australis + gypsum. It is concluded that phytoremediation is an effective tool to reclaim saline sodic soil.     

Freshwater wetlands: fertile grounds for the invasive Phragmites australis in a climate change context

Climate change will likely affect flooding regimes, which have a large influence on the functioning of freshwater riparian wetlands. Low water levels predicted for several fluvial systems make wetlands especially vulnerable to the spread of invaders, such as the common reed (Phragmites australis), one of the most invasive species in North America. We developed a model to map the distribution of potential germination grounds of the common reed in freshwater wetlands of the St. Lawrence River (Québec, Canada) under current climate conditions and used this model to predict their future distribution under two climate change scenarios simulated for 2050. We gathered historical and recent (remote sensing) data on the distribution of common reed stands for model calibration and validation purposes, then determined the parameters controlling the species establishment by seed. A two‐dimensional model and the identified parameters were used to simulate the current (2010) and future (2050) distribution of germination grounds. Common reed stands are not widespread along the St. Lawrence River (212 ha), but our model suggests that current climate conditions are already conducive to considerable further expansion (>16,000 ha). Climate change may also exacerbate the expansion, particularly if river water levels drop, which will expose large bare areas propitious to seed germination. This phenomenon may be particularly important in one sector of the river, where existing common reed stands could increase their areas by a factor of 100, potentially creating the most extensive reedbed complex in North America. After colonizing salt and brackishwater marshes, the common reed could considerably expand into the freshwater marshes of North America which cover several million hectares. The effects of common reed expansion on biodiversity are difficult to predict, but likely to be highly deleterious given the competitiveness of the invader and the biological richness of freshwater wetlands.