论文部分内容阅读
升金湖是长江中下游流域典型的浅水通江湖泊,长江季节性水位涨落带来的水位波动形成了大片消落带,升金湖湿地逐渐演化形成适应通江湖泊水文情势的生态系统。消落带植物在维持湿地生态系统结构稳定上起重要作用,经过长期的自然选择,消落带植物形成了特有的生存策略以适应周期性水位波动。目前有关湿地植物对不同生境的响应方面仍缺乏系统性研究,因此,研究消落带优势物种在不同生境下的种群更新特性对于湿地植被恢复以及阐明湿地群落演替理论具有重要意义。本研究以升金湖滩涂优势种陌上菅(Carex thunbergii)为研究对象,采用野外调查结合室内模拟控制实验的方法,旨在探究陌上菅种群生长特征和生理指标对不同生境的响应以及陌上菅对伴生种的影响,明晰水文情势变化下典型湿地植被的占优机制。主要研究结果如下:(1)在汛期结束后的10月、11月、12月以及次年汛期来临前的3月、4月、5月对不同高程梯度陌上菅进行野外取样,结果表明陌上菅生物量分配和抗氧化酶活性呈现出季节性变化规律,不同高程梯度陌上菅生物量在3月份存在显著性差异。陌上菅根冠比随高程变化表现出明显的梯度效应,大小顺序为低程区>中程区>高程区,其中低程区各月份根冠比相比中程区分别上升了82.66%、4.21%、24.79%、9.21%、28.81%、21.83%、27.43%、44.31%、22.69%,相比高程区分别上升了39.69%、159.29%、52.78%、47.13%、103.25%、92.49%、69.99%、138.70%、18.64%。随高程降低,陌上菅地上部生物量分配减少,地下部生物量分配增加。(2)陌上菅对3种湿地常见禾本科植物虉草(Phalaris arundinacea)、狗牙根(Cynodon dactylon)、黑麦草(Lolium perenne)种子萌发及幼苗生长均表现出一定的抑制作用。陌上菅浸提液显著抑制了3种受体植物种子的发芽率、发芽势以及胚根胚芽的生长。100 g/L陌上菅叶片浸提液对3种植物发芽率的抑制率均高于95%。相同浓度条件下,陌上菅甲醇浸提液对种子萌发的抑制作用高于水浸提液。陌上菅显著影响了黑麦草和虉草幼苗生长。陌上菅浸提液处理下,黑麦草和虉草的根叶比相较CK显著降低,两种受体植物根系和叶片中的丙二醛(MDA)含量随浸提液浓度升高而升高。陌上菅对周围植物的化感潜势可能是导致其成为优势种群的原因之一。(3)陌上菅与虉草幼苗建植比较研究显示,水位对植物株高、地下生物量以及根系形态参数影响显著,在水位和陌上菅叶片凋落物作用下两种植物表现出了不同的生长对策。随水位升高,陌上菅株高显著下降,虉草株高和比叶面积无显著变化;随水位升高,陌上菅生物量无明显变化,虉草地下生物量和根冠比显著下降;相同水位条件下,凋落物提高了虉草地下生物量和根冠比,在低水位中差异显著。(4)水位和陌上菅凋落物作用下,陌上菅和虉草叶片的初始荧光产量(F0)和最大荧光产量(Fm)表现出随水位上升而下降趋势,在陌上菅无凋落物处理组差异显著;PSⅡ潜在活性(Fv/F0)、PSⅡ原初光能转化效率(Fv/Fm)、光化学淬灭系数(qP)、非光化学淬灭系数(qN)以及电子传递效率(ETR)在不同水位间无显著变化。陌上菅和虉草MDA含量与水位正相关,植物地下部MDA含量均高于地上部,可见植物地下部遭受淹水胁迫程度更深。陌上菅地下部MDA含量均低于虉草,说明陌上菅根部对于淹水胁迫的耐受性更强。(5)不同水位、植物和凋落物处理对土壤养分的影响不同,水位对土壤全氮、土壤磷酸酶、蛋白酶影响显著,水位、植物和凋落物的交互作用对土壤磷酸酶影响极显著。高水位提高了土壤全氮和有机质含量,降低了总磷含量。NaHCO3-P是土壤分级磷的主要成分,陌上菅和虉草对不同形态磷的吸收能力不同。低水位下两种植物土壤磷酸酶活性均低于对照,而土壤蛋白酶活性则有所上升,不同土壤酶类对水位和凋落物的响应有差异。综上所述,陌上菅在淹水条件下地下生物量损耗较低,根部具有一定的耐受性,表现出较强的耐淹水和恢复能力;而虉草根部储存能量较少,对水位变化较敏感。相同条件下,陌上菅对淹水环境的适应能力更强。