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(R>0.80),为正向驱动。

扎龙湿地芦苇种群不同龄级根茎构件的季节动态

克隆植物根茎具有营养繁殖和扩展种群的功能,也是芽和分株生理整合的通道。根茎构件具有出生、死亡及年龄等种群统计特征,不同龄级根茎的季节动态可以反映根茎的存活和衰老过程。采用单位土体挖掘取样,对扎龙湿地4个生境芦苇种群根茎构件进行野外调查,比较不同龄级根茎长度、生物量和干物质贮量的季节动态。结果表明:7—10月份,1a根茎长度、生物量和干物质贮量均呈指数函数增加,在生长季中后期有一个持续时间较长的生长和物质积累时期。6—10月份,2a、3a根茎长度呈线性函数增加,4—6a根茎长度呈线性函数减少;2—4a根茎生物量和2—5a根茎干物质贮量呈二次函数先减少后增加,5a、6a根茎生物量和6a根茎干物质贮量呈幂函数减少。整个生长期内,根茎长度和根茎生物量均以3a最大,根茎长度以最高的6a最小,根茎生物量以最低的1a最小;根茎干物质储量以5a最大,以最低的1a最小。4个生境芦苇种群根茎长度、生物量和干物质贮量在龄级间的差异及差异序位稳定,在新根茎的产生、老根茎的存活以及根茎寿命与养分消耗和储藏上均具有稳定的生物学特性,不同龄级根茎在种群中的地位和作用以及对种群的贡献不同。

扎龙湿地不同生境芦苇种群根茎构件的年龄结构

芦苇是典型的长根茎型克隆植物,天然种群主要依靠根茎的营养繁殖进行更新。采用单位土体挖掘取样,按实际生活年限划分根茎龄级的方法,对扎龙湿地芦苇种群不同龄级根茎进行调查。结果表明,6月份,4个生境芦苇种群根茎构件均由2-6a的5个龄级组成,7-10月份均由1-6a的6个龄级组成。6-10月份,1a根茎长度比率逐渐增加;除盐碱生境略有增加外,其他3个生境2a、3a比率均小幅减少;4-6a比率逐渐减小,根茎长度比率均以3a最大,依次是2a,4a,1a,5a,最高的6a最小。1-3a根茎生物量比率逐渐增加;4-6a比率逐渐减小,均以3a根茎生物量比率最大,依次是4a,2a,5a,6a,以最低1a最小。不同龄级根茎长度和生物量比率与返青后实际生长时间之间均较好地符合直线函数关系(R^2>0.91,P<0.01;R^2>0.81,P<0.05),6-9月份,根茎长度呈衰退型年龄结构,10月份又转为稳定型结构,整个生长季根茎生物量均为衰退型结构。不同龄级根茎构件在芦苇种群中的地位和作用不同,根茎构件的年龄结构蕴含着种群调节的重要信息。

扎龙湿地植物群落演替过程中芦苇种群根茎长度和生物量动态研究

根茎既是芦苇(Phragmites australis)的营养繁殖器官,又是其养分贮藏器官。为了明确扎龙湿地植物群落演替过程中芦苇种群根茎生长和养分贮藏的规律,采用“空间代替时间”的方法,在理论上的演替早期、中期和晚期的植物群落区布设采样地,于2019年5月至10月期间,采集芦苇种群根茎和土壤样品;采用单因素方差分析方法,分析各植物群落区芦苇种群根茎长度值、生物量值之间的差异;采用相关分析方法,分析芦苇种群根茎长度值、生物量值与土壤理化指标值之间的关系。研究结果表明,以扎龙湿地中的羊草(Leymus chinensis)+芦苇群落、芦苇+羊草群落、芦苇群落分别代表该湿地植物群落演替早期、中期、晚期的植物群落,在植物的完整生长季中,其单位体积芦苇种群根茎的累积长度值在不断增大,芦苇种群根茎的生物量值呈单谷型变化,体现出芦苇种群克隆繁殖的遗传学特性;芦苇群落区土壤的含水量、各种养分含量、盐碱化程度都明显优于羊草+芦苇群落区和芦苇+羊草群落区,这种土壤环境抑制了中旱生植物羊草等的生长和繁殖,促进了湿生植物芦苇的生长和繁殖,土壤环境更适宜芦苇群落的生存;扎龙湿地长效补水机制的建立和实施有利于退化湿地的自然恢复。

扎龙湿地不同群落芦苇种群数量特征及其对土壤因子的响应

为明确扎龙湿地不同群落芦苇种群数量特征及其对土壤因子的响应,进一步解析群落演替过程中植物种群动态的变化规律,采用单位面积取样法,按照群落的物种组成依次设置芦苇群落、芦苇+羊草群落和羊草+芦苇群落3个样地,比较不同群落芦苇种群密度和种群生物量,分析土壤因子与种群密度和种群生物量的相关性。结果表明:在芦苇群落、芦苇+羊草群落、羊草+芦苇群落中,芦苇种群密度分别为309~570、176~375、79~191株·m^(-2),芦苇种群生物量分别为130~4395、97~2453、32~1041 g·m^(-2),密度和生物量均以芦苇群落中最高,芦苇+羊草群落中次之,羊草+芦苇群落中最低,最高为最低的3.2~5.4倍;芦苇种群密度和生物量均呈对数函数形式的单峰型生长动态,峰值均为9月份。不同群落土壤环境具有异质性特点,芦苇种群数量特征受多种土壤因子综合作用的影响,其中土壤含水量、有机质、速效氮、速效磷、速效钾为正相关,pH和可溶性盐为负相关。不同优势种对土壤因子存在适应性的差异,芦苇种群通过调节密度和生物量扩展生态位和提高竞争力,最终引起群落结构和组分的质变,扎龙湿地处于进展演替。