模拟升温对长江口芦苇湿地细根形态和生长的影响

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在全球变暖的背景下,滨海湿地细根的变化尚不清楚,本研究以长江口崇明东滩芦苇(Phragmites australis)湿地为对象,利用开顶式生长箱法进行模拟升温。于2019年5—11月,结合微根管法和根钻法,对0—40 cm土层细根(直径≤2 mm芦苇须根)的总根长、总表面积、比根长、比表面积、平均直径和生物量等指标开展连续观测,并计算其净生长速率和周转速率,分析气温升高对芦苇湿地细根形态特征和生长动态的影响,同时,对芦苇地上生长、形态、光合指标进行观测,分析气温升高条件下芦苇地上部分指标与细根指标的相关关系。结果表明:(1)总体上,模拟升温显著提高了0—40cm土层芦苇细根的总根长、总表面积和总生物量,同时也增加了芦苇细根的净生长速率,而对细根水分与养分吸收效率的相关指标(比根长、比表面积、平均细根直径)无显著影响。升温处理显著提高了0—40cm土层芦苇细根的周转速率,同时由于参与周转的细根总量增加,导致升温条件下芦苇湿地整个0—40cm土层根源有机碳输入显著增加。(2)时间尺度上,芦苇湿地细根的生物量、总根长、总表面积持续呈逐月升高趋势,即生产大于死亡,现存量持续增加。升温处理提高了湿地细根现存量的增长幅度,使升温与对照的差值逐月扩大。而对于细根形态指标比根长、比表面积、平均细根直径,升温组(ET)和对照组(CK)之间不存在显著差异,但存在着类似的季节动态,均在生长最旺盛的8月份达到相对峰值。(3)空间分布上,模拟升温处理使芦苇细根指标的空间分布发生变化,各土层间差异在对照条件下(CK)不显著,但升温处理显著提升了0—20cm土层的细根总根长、总表面积、生物量以及净生长速率,导致芦苇湿地的细根更多的向表层0—20cm聚集。同时,升温处理并未显著影响芦苇细根的比根长、比表面积以及平均细根直径的空间分布。芦苇细根的周转速率在升温处理下仅在20—40cm土层显著提高,但由于升温处理导致在3个土层中参与周转的细根数量增加,各土层的根源有机碳都显著增加,而这种增加可能会对土壤碳平衡造成重要影响。(4)升温处理对芦苇地上生长以及形态指标的影响不显著,仅改变了芦苇的株高、株高基茎比、底叶高度以及反应叶片形态的叶长宽比。但升温显著提高了芦苇叶片的光合同化能力,这表明光合同化产物优先被分配给了对升温更敏感的细根。通过相关分析发现,芦苇的地上生长和形态指标与细根生长指标的相关性显著,但光合指标则与细根生长指标相关性较差,仅气孔导度、胞间CO2浓度以及水分利用效率在环境条件下相关性显著,升温处理后,除这3项指标外,蒸腾速率的相关性也转为显著。
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