氮添加和地下水位交互作用对通江湖泊湿生植物陌上菅生长的影响

研究地下水位变化和氮沉降对植物功能性状的影响,有助于揭示植物对环境变化的响应和适应规律.采用原位试验的方法,选择不同地下水位梯度[低水位(-75 cm)、中水位(-69 cm)、高水位(-39 cm)]和氮添加[缺氮处理(430 g/m^2)、空白对照(0 g/m^2)、低氮(4.32 g/m^2)、中氮(8.64 g/m^2)、高氮(17.28 g/m^2)](其中缺氮处理添加量以碳元素含量计,其余处理以氮元素含量计),研究升金湖消落带湿地物种丰富度、陌上菅(Carex thunbergii)地上生物量和根系形态学指标对地下水位和氮添加的响应.结果表明:(1)双因素方差分析显示,地下水位主要影响物种丰富度、陌上菅地上生物量和根系形态学指标;氮添加主要影响土壤养分含量和陌上菅比根长、根比表面积及根组织密度;地下水位和氮添加的交互作用对陌上菅比根长和根平均直径影响显著(P<0.05);相对而言,水位对陌上菅的影响大于氮添加.(2)地下水位对陌上菅地上生物量和根系形态学指标有显著影响.地下水位升高会降低陌上菅地上生物量、根系比根长和根组织密度,同时增加其根平均直径和根比表面积,且不同处理间差异显著(P<0.05).在空白对照处理下,相比于低水位,高水位下陌上菅地上生物量、比根长和根组织密度分别降低了97.6%、46.1%、86.1%,根平均直径和根比表面积分别增加了326.1%、198.5%.(3)氮添加主要影响陌上菅根系形态学指标.随着施氮水平的增加,陌上菅比根长和根比表面积呈现先减后增的趋势,根组织密度呈现先增后减的趋势.在高水位条件下,相比于空白对照,低氮处理下陌上菅比根长和根比表面积分别减少了36.1%、41.8%,陌上菅根组织密度增加了182.4%,且差异显著(P<0.05).研究显示,地下水位升高与氮添加对陌上菅地上生物量和陌上菅比根长的影响呈相互抵消的态势,这体现了土壤水分增加对陌上菅生长的胁迫作用;水位升高和氮添加对根比表面积和根组织密度的影响表现为协同效应,揭示了在水位胁迫条件下陌上菅对养分获取策略的变化.

土壤水分含量和凋落物特性对陌上菅细根和叶片凋落物分解的影响

凋落物分解是湿地生态系统中碳和养分循环的关键过程.对比叶片凋落物和细根的分解速率,有助于阐明水分变化条件下不同凋落物类型对湿地碳循环的相对贡献,提高人们对不同有机碳源分解驱动机制的理解.以安徽省升金湖湿地典型湿生植物——陌上菅(Carex thunbergii)为研究对象,采用分解袋法进行凋落物分解试验,分析叶片凋落物和细根在不同土壤水分含量(30%、50%和70%)下的分解动态.结果表明:①经过5个月的分解,在30%、50%和70%的土壤水分含量下,陌上菅的细根质量残留率分别为46.7%、58.1%和60.1%,叶片凋落物的质量残留率分别为37.9%、31.6%、33.9%.②在30%、50%和70%的土壤水分含量下,陌上菅的细根分解速率常数分别为1.78、1.27、1.12,叶片凋落物的分解速率常数分别为2.56、2.94、2.54,且它们之间存在显著性差异(P<0.05).③细根的分解速率与土壤水分含量之间呈负相关(P<0.001),而叶片凋落物的分解速率与土壤水分含量呈正相关(P=0.01).④根据重复测量方差分析结果可知,凋落物分解受凋落物类型、分解时间及二者交互作用的影响,且凋落物类型是主导因素.分别对细根和叶片凋落物的质量损失进行重复测量方差分析,发现在细根的分解过程中,土壤水分含量是主要影响因素,而在叶片凋落物分解过程中,分解时间是主导因素.研究显示,相同土壤水分含量下,叶片凋落物的分解速率比细根快;湿地水位变化条件下,土壤水分含量对细根和叶片凋落物分解具有不同的影响,土壤水分含量的增加促进了叶片凋落物的分解,但对细根的分解产生了抑制作用.

升金湖消落带植被特征及与土壤特性的关系

探讨湖泊湿地土壤特性对植物多样性的影响,对于理解湿地植被分布及功能的维持机制具有重要意义。在安徽升金湖消落带沿水位梯度设立研究样方,测定植物的盖度、地上生物量以及土壤含水量、有机碳、全氮、全磷等指标,并结合Pearson相关性分析、冗余分析(redundancy analysis,RDA)探讨了土壤特性对植物多样性的影响。结果表明,随着地下水位上升,土壤含水量与全氮含量显著增加(P<0.05),土壤有机碳和土壤全磷含量显著降低(P<0.05)。土壤有机碳、全磷含量以及C:N与土壤含水量极显著负相关(P<0.001),土壤全氮、N:P以及C:P与土壤含水量极显著正相关(P<0.001)。土壤含水量、土壤全氮含量以及C?P和N:P是影响消落带植被物种多样性变化的关键因子,共同解释了变化的91.85%。总之,土壤含水量可以直接影响消落带植物多样性,也可以通过改变土壤中氮元素的转化和磷元素的有效性间接影响物种多样性。