鄱阳湖湿地优势植物群落C、N、P化学计量特征研究

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C、N、P作为地球上生命化学组成的基础,影响着生物的生长发育及其各项生理机能。当前,区域C:N:P化学计量空间格局的信息多见于个体水平,C:N:P化学计量关系群落水平信息则相对缺乏。群落化学计量关系特征研究不仅有助于揭示群落结构与稳定性维持的化学计量机制,同时对于理解或预测生态系统结构、功能对全球变化的响应具有重要意义。中国最大淡水湖泊——鄱阳湖,受流域内赣江、抚河、修河、饶河、信江等五河及长江的双重影响,年内、年际水位变化巨大,因而呈现出“洪水一片,枯水一线”,枯水期出露大片洲滩的景象。鄱阳湖湿地沿水位梯度从湖滨高地向湖心依次发育了挺水、湿生、浮水与沉水等湿地植物群落。这些群落往往以某一物种或极少数物种占绝对优势,伴生物种少,结构相对简单,如芦苇群落、南荻群落、灰化苔草群落、苦草群落等。此外,受鄱阳湖水位波动的影响,湿地植物群落在生物量、生产力、物种优势度等方面具有明显的年际波动。近年来,受气候变化与大型水利工程的影响,鄱阳湖洪水期减少,枯水期延长,湿地干旱化趋势明显,长期的干旱势必引起湿地退化与植物群落演替。本研究在鄱阳湖典型湿地分布区南矶山湿地国家级自然保护区内,于2016—2017年鄱阳湖枯水期间,采集狗牙根群落、蒌蒿群落、芦苇群落、南荻群落、菰群落、灰化苔草群落、水蓼群落和虉草群落8种典型植物群落内部优势种与伴生种地上叶、茎部分和地下根系等样品,通过生物量加权平均综合评估群落水平上的地上和地下部分C、N、P含量及其化学关系,为进一步揭示典型亚热带湖泊湿地植物群落对高动态水情环境的适应机制提供基础数据,为鄱阳湖生物多样性保护与退化湿地的恢复提供科学依据。相关结果如下:(1)鄱阳湖典型湿地优势植物群落C、N、P含量及化学计量关系因水位梯度不同而存在差异。湖滨高滩(狗牙根群落、蒌蒿群落)、湖滩(芦苇群落、南荻群落、菰群落、灰化苔草群落、水蓼群落、虉草群落)的植物群落C平均含量分别为401.53mg·g-1、453.36mg·g-1,湖滨高地、湖滩植物群落N平均含量分别为22.09 mg·g-1、25.69 mg·g-1,湖滨高滩、湖滩植物群落P平均含量分别1.95mg·g-1、1.68 mg·g-1,其中湖滨高滩植物群落C、N、P含量均无显著性差异(P>0.05),而湖滩植物群落C、N、P含量呈现显著性差异(P<0.05);湖滨高滩植物群落C:N、N:P、C:P比值小于湖滩,但二者之间并无显著性差异(P>0.05),湖滨高滩植物群落地上与地下部分整体上受N限制(N:P<14),而湖滩植物群落地上与地下部分整体上受N、P共同限制(14<N:P<16)。(2)植物群落地上部分、地下部分C、N、P含量及化学计量关系差异显著。湖滨高滩植物群落和湖滩植物群落C、N、P含量地上部分均大于地下部分,地上部分、地下部分C平均含量分别为461.29 mg·g-1、282.07 mg·g-1,地上部分、地下部分N平均含量分别为25.71 mg·g-1、14.87 mg·g-1,地下部分、地上部分P含量分别为2.02 mg·g-1、1.81 mg·g-1;湖滩植物群落地上部分、地下部分C平均含量分别为464.39 mg·g-1、431.31 mg·g-1,地上部分、地下部分N平均含量分别为28.21 mg·g-1、19.18 mg·g-1,地下部分、地上部分P含量分别为1.70 mg·g-1、1.65mg·g-1;湖滨高滩地上部分、地下部分C:N、N:P比值相差不大,而C:P比值地上部分(243.44)远大于地下部分(156.14);湖滩地上部分N:P、C:P比值大于地下部分,C:N比值则是地上部分小于地下部分。(3)植物群落C、N、P含量及其化学计量关系的年际动态变化表现为:C含量保持相对稳定,年际变化最小(CV=3.55%);N、P元素年际间波动不大,其N的变异系数(14.96%)大于P(11.53%)。植物群落C含量的变异性为:CV地上=3.36%<CV地下=5.09%,地上部分N、P含量变异系数比地下部分大。湖滨高滩植物群落C含量变异系数(2.86%)小于湖滩植物群落(4.25%),但N、P含量变异系数均为湖滨高滩大于湖滩;湖滨高滩地上部分C:N、C:P比值均表现出较大的变异性,而湖滨高滩与湖滩地下部分C:N、C:P比值相差不大,N:P比值年际间变化无明显规律性。(4)鄱阳湖典型植物群落水平与各自优势种C、N、P含量及其化学计量关系没有显著性差异,可以用各自优势种化学计量代替群落水平。当群落发生波动时,狗牙根群落、芦苇群落、南荻群落、水蓼群落C、N、P化学计量关系表现较为稳定,而蒌蒿群落、灰化苔草群落、菰群落、虉草群落C、N、P化学计量关系稳定性较差。
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