三峡水库消落带植物叶片光合与营养性状特征

自2007年三峡大坝试运行以来,其独特的人工水位调度节律给当地的水库消落带生态系统带来了巨大的负面影响。植物功能性状可以反映某一特殊生境植物的生理生态过程特殊性,是指示生态系统结构与功能的有效指标。因此,在三峡水库消落带形成2a后,于2009年调查了消落带的42种适生植物以及对照带33种植物的6个叶片功能性状:最大净光合速率(Amax)、叶片气孔导度(Gs)、比叶重(LMA)、叶片全氮含量(Nmass)、全磷含量(Pmass)和全钾含量(Kmass)。运用标准化主轴回归分析对消落带植物叶片各功能性状之间关系进行分析,并对照全球尺度叶片功能性状数据库,旨在说明反季节淹水对消落带植物叶片功能性状之间关系与全球尺度对比发生了哪些变化。同时,运用成对方差t检验的分析方法,对比了在消落带和对照带都存在的33个种的叶片光合与营养性状之间的差异,以阐明消落带植物对消落带特殊生境的生理响应。结果表明:(1)消落带植物叶片各性状关系呈现出与全球尺度基本一致的格局,表现出植物叶性状之间关系的趋同性;(2)消落带植物Amass、Nmass、Pmass和Kmass显著高于全球尺度,而LMA则显著低于全球尺度。处于驯化阶段的消落带植物各叶片性状处在全球叶片经济型谱"低投入-快速回收"的一端。(3)消落带植物叶片Amass与对照带相比,有显著提高。表明三峡水库消落带植物叶片光合能力得到显著提高,这可能是其适应消落带特殊生境的关键生理生态对策之一。

三峡库区消落带四种主要植物叶片功能性状分异特征

植物叶片性状反映了植物对环境的高度适应能力及其在复杂生境下的自我调控能力。本研究以三峡库区典型支流消落带狗牙根(Cynodon dactylon)、苍耳(Xanthium sibiricum)、藿香蓟(Ageratum conyzoides)和喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)四种主要物种为研究对象,通过测定叶片鲜重(leaf fresh weigh)、叶片干重(leaf dry mass)、叶面积(leaf area)、干物质含量(leaf dry material content,LDMC)和比叶面积(specific leaf area,SLA)等指标,采用标准化主轴估计的方法研究叶不同性状之间的关系。结果表明:苍耳、狗牙根和藿香蓟的叶鲜重在消落带分布的变异程度高;苍耳的叶干重和叶面积变异程度较高,狗牙根、藿香蓟和喜旱莲子草的叶干重和叶面积变异程度处于中等水平;四种植物的比叶面积和叶干物质含量变异程度都较低;随着海拔高程的升高,狗牙根和苍耳的SLA先缓慢降低后升高,藿香蓟的SLA缓慢上升,喜旱莲子草的SLA呈先上升后下降的趋势;狗牙根和藿香蓟的LDMC随海拔高程升高缓慢下降,苍耳的LDMC随海拔的升高先升高后下降,喜旱莲子草的LDMC随海拔的升高先降低后升高;狗牙根、喜旱莲子草和苍耳的叶面积和叶干物质量呈异速生长关系,狗牙根的叶干物质量增长速度低于叶面积增长速度,喜旱莲子草和苍耳的叶干物质量增长高于叶面积的增长,藿香蓟的叶面积和叶干物质量呈等速增长关系。这些研究结果表明,狗牙根作为消落带低高程的优势物种,通过干物质的投入生长出薄而大的叶片适应极端的环境。而高程的增加,伴随着水热条件的改善,喜旱莲子草和苍耳则趋向于通过大量干物质的累积生长出较小的叶片使光合利用效率最大化。藿香蓟作为155 m高程以上才出现的物种,仅通过叶干物的累积来抵抗水淹,叶面积和叶干物质量的增长接近等速生长。

三峡消落带落羽杉人工幼林叶片分解及磷释放特征

为探究三峡消落带人工重建植被落羽杉(Taxodium distichum)幼林叶片在不同水文条件下的分解特征及其对土壤 水体磷的贡献潜力,本实验在控制条件下,模拟三峡库区消落带土壤水分变化设置了常规生长水分条件(CK)、轻度干旱水分胁迫(T1)、潮湿(T2)、2 cm水淹(T3)、10 cm水淹(T4)5个不同处理,研究落羽杉叶片分解及磷释放特征。研究结果表明:(1)在整个试验期间(90 d),T3、T4两个水淹处理的叶片失重率分别达51%(T3)和55%(T4),显著高于CK、T1、T2三个未水淹处理;(2)未分解残留叶片中的全磷含量在CK、T1、T2三个未水淹的处理组呈现增加趋势,而水淹处理(T3、T4)呈减少趋势;(3)土壤全磷含量在试验过程中呈现波动性变化特征,但至试验结束时,各处理中土壤全磷含量与CK相比均无显著差异;(4)T3、T4处理中叶片添加显著增加了上覆水体中总磷含量,试验过程中呈现出在分解初期迅速上升,在分解10 d时达到峰值,之后逐渐降低并趋于稳定,但试验结束时仍显著较高,分别是对应无叶片组的17.15倍(T3)和5.81倍(T4)。这些结果说明水淹通过促进落羽杉叶片的分解从而增加上覆水体中磷的含量,因此有必要在水淹前对消落带的落羽杉幼林叶片进行适时采收,以尽可能减少其对库区水体的磷负荷。

三峡水库消落带适生树种落羽杉(Taxodium distichum)叶片细根碳/氮/磷生态化学计量特征

为探究三峡库区消落带落羽杉(Taxodium distichum(L.)Rich.)叶片与细根C、N、P生态化学计量特征,于2018年7月对忠县三峡库区消落带植被修复示范基地3个水淹处理组(深度水淹组,DS;中度水淹组,MS;浅淹对照组,SS)的落羽杉进行叶片与细根采集,并调查其生长特征,测定分析落羽杉叶片与细根C、N、P生态化学计量特征及相关性.结果表明:(1)各水淹处理组落羽杉叶片C含量表现为SS组>DS组>MS组,且SS组显著高于MS组;细根C含量在不同水淹处理组之间均无显著性差异.(2)细根N、P含量表现为DS组<MS组<SS组的协同增长趋势;叶片N、P含量则表现为DS组>MS组>SS组的协同降低趋势,且叶片N、P含量分别约为细根N、P含量的3倍和2倍.(3)各水淹处理组的叶片C/N、C/P比值均显著或极显著低于细根;叶片N/P比值均高于细根,且其比值相对恒定,均表现为SS组>DS组>MS组的趋势.(4)相关性分析表明,叶片P含量与细根N含量呈显著负相关关系,叶片N/P比值与细根N/P比值呈显著正相关关系.研究表明,落羽杉叶片与细根在生长和代谢过程中具有整体性,养分和光合产物在地上与地下部分之间分配权衡,以维持营养的动态平衡,使落羽杉具有内稳性,从而更好地适应和响应三峡消落带水位变化.

三峡库区消落带土壤剖面中重金属分布特征

通过对三峡库区消落带土壤的研究,探讨了土壤剖面中重金属的分布特征.结果表明:紫色土淋溶层(A层)w(Cd)和w(Hg)平均值,母质层(C层)w(Cd),w(Zn)和w(Hg)平均值均高于全国同类、同层次土壤的平均水平;石灰岩土A层及C层的重金属质量分数平均值均低于全国同类、同层次土壤的平均水平.从上游至下游,w(Cu)和w(Zn)平均值呈降低趋势,其他重金属质量分数的变化不明显.城区附近土壤重金属质量分数明显高于其他地区.土壤中w(Cd),w(Cr),w(As),w(Hg)和w(Ni)服从正态分布(Sig.>0.05),土壤pH与w(Cd)和w(Cu)之间具有正相关关系(显著性水平为0.01).土壤中w(Cd)与w(Cu),w(Cd)与w(Ni),w(Cu)与w(Zn),w(Cu)与w(Cr),w(Pb)与w(Zn),w(Pb)与w(As),w(Pb)与w(Hg),w(Pb)与w(Ni),w(Zn)与w(Ni)和w(Hg)与w(Ni)之间具有一定的正相关关系;w(Cd)与w(Pb),w(Cd)与w(Zn),w(Cd)与w(As),w(Cu)与w(Ni)和w(Hg)与w(Cr)之间具有一定的负相关关系.

水位变化对三峡库区消落带落羽杉营养特征的影响

三峡大坝建成蓄水后,其独特的水位调度节律对水库消落带植物的生境造成巨大干扰。为了解落羽杉在消落带特殊生境下的生理生态过程,探究其水淹耐受机制,在三峡库区消落带植被修复忠县示范基地建立3 a后,对试验样地内种植于消落带海拔175—165 m范围的落羽杉进行叶片、根系样品采集,并调查其生长情况,测定分析落羽杉营养元素含量及其与植株生长和土壤养分间的关系。结果表明:(1)水位变化对适生树种落羽杉营养元素吸收造成了明显影响。随着淹水深度和淹水时间的延长,落羽杉根系能量代谢受阻,根系功能紊乱,营养元素吸收与运输受到抑制,落羽杉N、P、K、Ca、Zn吸收减少;水淹导致土壤中Fe^(2+)、Mn^(2+)含量升高,落羽杉Fe、Mn吸收增加。(2)相关性分析表明,落羽杉株高与N、K、Mg含量呈极显著正相关关系,与P含量呈显著正相关关系,而与Fe、Cu含量呈极显著负相关关系,与Mn含量呈显著负相关关系;落羽杉冠幅与植株N、P、K、Mg含量呈极显著正相关关系,而与Fe、Cu含量呈极显著负相关关系;落羽杉营养元素含量与土壤元素含量无显著相关性。(3)消落带不同海拔落羽杉营养元素的积累量均不低于植物正常生长水平,未见严重的缺素状况。研究结果表明,落羽杉对三峡库区消落带水位变化具有很好的适应能力,能够对水位变化做出积极的响应,平衡各元素的积累量,维持植株正常生长。

干湿交替下三峡支流消落带沉积物粒径组成及氮分布特征

以三峡支流澎溪河消落带为研究区域,采集澎溪河消落带上、中、下游3个水文断面,2个水位高程,5个深度的沉积物样品,结合沉积物颗粒分形理论探讨沉积物粒径组成与总氮(TN)、总可转化态氮(TF-N)、铵态氮(NH_4^+-N)、硝态氮(NO_3^--N)含量和分布特征的关系。结果表明:澎溪河消落带沉积物粒径组成为砂粒(49.75%)>粉粒(36.16%)>黏粒(14.09%),粒径分布具有分形特征,分形维数(Dm)在2.612~2.781之间,均值为2.727。随消落带水位高程下降、流域断面自上至下、深度由表至底,黏粒、粉粒比例、Dm降低,砂粒比例升高。TN、TF-N、NO_3^--N含量分布与黏粒、粉粒、Dm正相关,与砂粒呈极显著负相关。Dm可作为判断沉积物粒径组成与氮含量关系的潜在指标。沉积物总体质地结构良好,但频繁的干湿交替使澎溪河下游和低水位高程沉积物保水保肥能力下降和砂质化,并通过改变粒径组成影响氮分布。落干期上游和高水位高程沉积物TF-N增加,提高了淹水期氮素进入水体并导致水体富营养化的风险。

三峡库区消落带土壤重金属分布特征及潜在风险评价

探讨了三峡库区重庆段沿江左右两岸、不同淹水高程消落带土壤中重金属的分布特征,并对研究区域重金属潜在风险进行了评价.结果表明,土壤中As(>19.0mg/kg)、Cd(>0.38mg/kg)含量超标,其余重金属含量均达国家土壤环境质量2级标准.沿江两岸Cu、Zn、Cr和Hg含量存在显著差异(P<0.1),左岸土壤中各重金属平均含量均小于右岸,而右岸各重金属的变异系数较左岸大.不同淹水高程重金属含量差异明显(P<0.1).沿长江水流方向,库区土壤中Cd含量先减后增,其余重金属(Cu,Pb,Zn,Hg,As,Cr)含量逐渐降低.Pb和Cr、Cd和As含量与土壤pH值均具有显著相关性(P<0.05或P<0.01).土壤中Cu与Hg,Cu与Cr间具有显著正相关关系(P<0.05);Cu、Pb、Zn与多种重金属间具有极显著正相关关系(P<0.01).库区消落带土壤重金属潜在生态风险处于轻微状态,主要生态风险元素为Cd.

三峡库区消落带植被生态学特征分析

以重庆忠县石宝寨三峡库区消落带为典型案例区,探讨了库区消落带生物多样性指数沿坡面的梯级分布格局,并通过典范对应分析探讨消落带植被生态学特征与环境要素的关联,界定三峡大坝低水位阶段影响消落带植被生态学特征与恢复能力的关键环境因子。相关研究结果表明:库区消落带植被的生物多样性指数随坡面高程变化呈现一定的空间异质性;消落带植被的分布与土壤物性、河边距以及海拔等环境要素具有一定的关联。

三峡水库消落带优势草本植物对土壤氮磷的吸收富集特征

三峡水库消落带春夏出露,植物生长茂盛,可能拦蓄提取大量库区营养盐,研究消落带植物对氮磷养分的富集特征及其种间差异将为三峡消落带高效截污植被的筛选与重建提供重要基础数据。本文通过三峡水库消落带实地调研,采集典型草本植物,测定生物量和养分含量,计算富集系数和养分累积吸收量,从生态计量角度分析种间差异。结果表明,(1)三峡水库消落带优势植物主要为草本植物,优势草本植物有苍耳、青蒿、籽粒苋、铁线蕨、鬼针草、水蓼、稗草、空心莲子草、狗牙根、牛鞭草等。地上生物量的种间差异显著,苍耳和青蒿的地上生物量最高,铁线蕨地上生物量最低。(2)不同种类草本植物的氮磷吸收富集能力差异显著,苍耳和水蓼的氮富集系数最高;狗牙根和青蒿对磷的富集系数最高,苍耳和青蒿氮磷累积吸收量最高。另据植物对氮磷的富集系数、累积吸收量和其地上生物量,可将消落带草本植物分为5类:强氮磷富集型(苍耳和青蒿)、氮富集型(籽粒苋)、磷富集型(狗牙根)、弱磷富集型(水蓼和空心莲子草)、弱氮磷富集型(稗草、鬼针草、铁线蕨和牛鞭草)。(3)若仅考虑植物对消落带土壤(底泥)的养分吸收,强富集型和富集型植被具有更强的光合吸收提取效率,生态截污能力强,因此,消落带截污植被恢复草本可选苍耳、青蒿、籽粒苋、狗牙根等。

三峡库区消落带完整淹水后土壤重金属分布特征及其影响因素

通过野外采样和室内分析,对三峡库区小江流域消落带土壤重金属Cu、Zn、Cr、Ni的含量特征进行了评价,并同时对其在消落带上的影响因素和分布特征进行了研究。结果表明:Cu、Zn、Cr、Ni在消落带上的含量分别为28.69,126.03,57.20,27.91 mg/kg。相关分析表明,Ni、Cr、Cu的含量明显受土壤理化性质影响。其中,有机质、粗黏粒和黏粒均与Ni、Cr、Cu含量呈显著或极显著正相关,粉粒与Cr、Cu呈显著正相关,砂粒与Ni、Cr、Cu均呈显著负相关。逐步回归分析表明,Cr、Ni主要受粗黏粒含量的影响;Cu主要受砂粒含量的影响。单因素方差分析表明,Cu、Zn、Cr、Ni在消落带不同区段的分布存在显著性差异,总体呈从上游到中下游逐渐增大,下游又有所下降的趋势,其在消落带不同高程上分布的差异性不显著。

水位变化对三峡库区消落带狗牙根种群营养特征的影响

为探讨三峡库区大尺度、反季节水位变化对消落带狗牙根种养元素吸收和分配特征的影响,分别测定了三个样带的营养元素含量。结果表明:根、茎、叶中大量元素含量顺序为N>K>P,中量元素含量顺序为Ca>S>Mg,微量元素为Fe>Zn>Cu>Mn。根系对K、Mg、S、Fe、Mn、Zn的吸收均被促进,而对P和Ca的吸收被显著抑制,低水位根系对N、Cu的吸收也被显著促进。高水位茎和叶中N、P、K、Mg、S、Cu的含量呈降低趋势,Ca、Fe、Mn含量呈显著增大趋势,且茎中Zn含量也呈增加趋势。随着水位的降低N、P、K、Mg、S、Zn含量显著增加,在叶片中的含量显著大于根、茎,而Fe、Mn、Cu表现出主要向茎分布的趋势,且Ca在叶中的分配显著被抑制,而在茎中的分配被促进。随着水位降低新叶中N、P、K、Mg、S的含量明显高于老叶,而Fe、Ca、Mn、Zn和Cu则相反。随着分枝级数增大N、P、K的含量呈递增趋势,Ca、Cu、Fe、Zn呈递减趋势,而Mg、S含量呈"∨"形变化。因此,库区水位已导致消落狗牙根种群营养特征发生显著的变化。

三峡库区消落带沉积物与土壤磷形态及分配特征研究

应用沉积物中磷形态的标准测试程序（SMT）对三峡库区典型消落带表层新生沉积物及土壤中形态磷进行分级测定,并探讨形态磷之间及其与有效磷和样品理化性质（有机质和铁）之间的相关性。结果表明：消落带沉积物及土壤中总磷（TP）含量分别在435.1-970.0,152.8-1 022.7mg/kg之间,均值分别为（713.6±124.3）,（547.5±169.7）mg/kg,沉积物中TP含量远高于土壤,显示了新生沉积物吸附磷的能力高于土壤。无机磷（IP）是沉积物及土壤中磷的主要形态,分别占TP的78.2%,74.2%;有机磷（OP）只占较小的比例。沉积物及土壤中钙磷（Ca—P）是IP的主要赋存形态,Ca—P/IP均值为73.6%,74.1%,而铁/铝磷（Fe/Al—P）占IP比重仅为26.4%,25.9%。沉积物及土壤中有效磷（Olsen—P）含量分别在4.43-45.50,2.88-41.84mg/kg之间,其中分别有29.6%,11.1%的样品超过土壤磷素淋失的Olsen—P临界突变点（25mg/kg）。回归分析表明,沉积物中Fe/Al—P和OP是Olsen—P的主要贡献者,而Ca—P对Olsen—P的贡献很小;土壤中仅Fe/Al—P对Olsen—P有较大贡献。相关分析表明,有机质与OP呈极显著正相关,说明有机质的输入可促进OP的累积;TP、Fe/Al—P、Ca—P与无定形态铁（Feo—Fep）、有机络合态铁（Fep）呈显著正相关,表明Feo—Fep和Fep可促进沉积物及土壤的固磷作用。

三峡水库消落带几种草本植物根系的垂直分布特征

[目的]明确三峡水库消落带典型草本植物根系分布特征,为三峡消落带的植被恢复提供依据。[方法]在三峡腹地石宝镇消落带选取牛鞭草(Hemarthria altissima)、扁穗牛鞭草(Hemarthria compressa)、双穗雀稗(Paspalum paspaeoides)三种人工恢复草本和自然恢复草本,利用WinRhizo Pro.2009c根系分析系统研究其根系的土壤剖面分布特征。[结果]4种草本类型的的根系主要分布在0—10cm土层,根长密度、根直径(除自然杂草外)、根表面积密度、根体积密度和根尖密度均随土壤深度的增加而呈指数函数减小;除根径外,在整个土层剖面中(0—25cm),3种人工草本的根系指标都要显著高于自然恢复杂草。[结论]4种草本根系发达,对消落带水淹胁迫的适应性强。

中山杉功能性状适应三峡库区消落带研究

植物功能性状研究是生态学的热点,它能够很好地解释植被对环境变化的适应机制。中山杉(Taxodium‘Zhongshanshan’)能够在三峡库区不同水位高度的消落带上生长,但对它在消落带上的适应性研究较少。按水位高度不同,将消落带171—175 m划分为浅水区(SS)、168—171 m为中度水淹区(MS)、165—168 m为深度水淹区(DS)3个样带及对照组(LS),每个样带内随机选取25—30株中山杉,通过测定树高、叶表宽度、叶厚度、非结构型碳水化合物含量、有机酸含量等功能性状,研究中山杉功能性状特征及变化规律。结果表明,深度水淹区(DS)叶片表现出旱生性状,气孔孔径变小,栅栏组织变厚。消落带171 m以上中山杉的生长状况显著优于171 m以下。中度水淹区(MS)根系中的非结构型碳水化合物、可溶性糖、淀粉、酒石酸、苹果酸及柠檬酸含量高,而深度水淹区(DS)却相反,但草酸含量最高。从功能性状比较看,浅水区(SS),水淹期恰好是中山杉生长缓慢的时期,中山杉的生长周期未受到影响,与对照组相比,功能性状差异不显著。中度水淹区(MS),中山杉代谢活跃,水淹胁迫引发的功能性水平上的变化和反应是可逆的,中山杉能够自我恢复,胁迫在中山杉的自身调节能力极限范围内,植株能保持正常的生长发育,具有较强的生活力。与浅水区(SS)相比,中度水淹区(MS)的植株生长状况明显劣于浅水区,但它们的存活率相似,都较高。而深度水淹区(DS)水淹期6个月,高温期2—3个月,胁迫已造成植株受到慢性或不可逆地伤害,退水后,根系不能较快恢复正常代谢,植株生长周期短,生命力变脆弱,随着水淹次数增加,植株易死亡。植株的高度和大小与中度水淹区(MS)差异不显著,但植株存活率低。

三峡库区消落带云阳段土壤养分含量及分布特征

为探索消落带水土环境的变化及相互影响,为水库消落带生态系统的进一步研究奠定基础,以三峡库区云阳段消落带为研究区,通过野外采样和室内分析,对消落带土壤的有机质、TP及TN含量特征进行了分析。结果表明:土壤有机质含量处于一级,为60～110g/kg,平均80g/kg,其含量随海拔减少呈下降趋势;土壤总磷含量大多数处于三、四级,为0.2～0.8g/kg,平均0.54g/kg,其含量随海拔减少呈下降趋势淹水有利于有机质和总磷的解析;土壤总氮含量差异较大,为0.4～1.6g/kg,平均0.93g/kg,其含量随海拔降低有上升的趋势。结论,表层土壤的有机质与总氮含量高于深层土壤,表层土壤的全磷含量低于深层土壤。

三峡水库近坝段消落区土壤重金属分布特征及污染评价

为探究三峡水库近坝段消落区土壤重金属分布特征,保障区域水生态安全,分别在兰陵溪、郭家坝和龙潭坪消落区的160 m以下、160~170 m和170 m以上3个高程区间内采集土壤样品进行重金属含量分析,并利用单项污染指数法、综合污染指数法和潜在生态风险指数法评估该地区重金属污染程度和潜在危害。结果表明,重金属平均含量均在安全阈值以内,不同地区重金属分布存在空间异质性,除Cd、Ni外,As、Cr、Cu、Pb和Zn在龙潭坪地区处于最低水平,分别为13.97、25.37、209.36、133.36和78.03 mg/kg;不同高程的重金属分布不均匀,并且Cr和Ni两者间,As、Pb和Cd三者间均存在相关关系。单项污染指数法表明,尽管部分研究区Cu、Ni、Zn元素的计算值出现波动,但各地区和各高程区间重金属单项污染指数平均值均低于1。综合污染指数表明,兰陵溪和郭家坝消落区为Ⅱ级尚清洁水平,龙潭坪消落区为Ⅰ级清洁水平;3个高程区间均属于Ⅱ级尚清洁水平。潜在生态风险指数表明,该地区为轻度潜在生态危害,主要生态风险元素为Cd,且兰陵溪>郭家坝>龙潭坪消落区,160~170 m>170 m以上>160 m以下高程区间的趋势。针对三峡水库消落区现状,研究结果可为土壤重金属的污染防治提供参考。

三峡库区消落带土壤重金属含量特征及污染评价

以三峡库区蓄水位从175m回落至163m后的云阳段消落带土壤为研究对象,进行重金属Cu、Zn、Pb、Cd和Cr的含量与剖面分布特征及评价研究。结果表明:消落带土壤Cu、Zn、Pb、Cd和Cr的含量分别为58.09mg/kg、108.93mg/kg、15.18mg/kg、0.46mg/kg和71.81mg/kg。重金属剖面分布特征呈规律性变化:0～10cm土层Cu、Cr和Zn含量高于10～20cm土层,而在干湿交替处Zn、Cr含量却表现为0～10cm土层低于10～20cm土层;Pb和Cd剖面分布特征均呈现出0～10cm土层含量低于10～20cm土层,而在干湿交替处呈相反趋势。研究区不受Pb污染,而受Cd、Cu、Zn和Cr不同程度污染,尤以Cd污染最严重,甚至超出三峡库区土壤背景值3倍以上。

三峡库区消落带水位变化对落羽杉C、N、P 生态化学计量特征的影响

为了解落羽杉C、N、P生态化学计量特征对三峡库区消落带水位变化的响应,2016年9月测定重庆市忠县汝溪河消落带植被修复示范基地内种植于海拔165 m(重度水淹组)、170 m(中度水淹组)、175 m(对照组)的落羽杉根、枝条、叶片中碳(C)、氮(N)、磷(P)元素含量以及植株生长指标,分析水位变化对其生长和C、N、P生态化学计量特征的影响。结果表明:(1)三峡库区消落带落羽杉通过降低生长速率来适应水位变化,植株整体生长状态良好;(2)落羽杉各器官C含量分配比较均衡,N集中在叶片中,P主要贮存在根中,未见严重缺素现象;(3)重度水淹组植株叶片C含量受到水位变化显著提高;水位变化显著降低了中度水淹组植株根P含量却显著提高了其叶片P含量,导致中度水淹组植株叶片C∶P和N∶P显著降低,根C∶P显著升高。研究结果表明,三峡库区消落带落羽杉能保持器官之间合理的元素分配来保障其生长所需,表现出对三峡库区消落带水位变化的良好适应性。

三峡库区消落带芦苇穗期光合生理特性研究

三峡水库运行时,在库区两岸将形成周期性变化的水陆交错地带即消落区,它是陆地和水生生态系统的交错地带,具有生态脆弱性、生物多样性、水分变化周期性和人类活动的频繁性等特点,它对水、陆生态系统具有重要影响。同时,它也面临着严峻的生态与环境问题。以嘉陵江岸边的常见芦苇Phragmites communis(reed)为研究对象,模拟三峡库区消落带土壤含水量变化特征,设置了T1(淹水超过土壤表面2 cm)、T2(土壤含水量为田间持水量的70%—100%)、T3(土壤含水量为田间持水量的40%—60%)3个不同处理组,用嘉陵江江水灌溉芦苇,研究三峡库区不同消落带带位土壤不同含水量条件下芦苇穗期的光合生理生态响应机理,为消落带植被恢复重建和生态环境保护提供理论依据。实验结果表明:土壤不同含水量显著影响了芦苇穗期的叶片水分含量、表观光量子效率(AQY)、暗呼吸速率(Rd)和光补偿点(LCP),而最大净光合速率(Amax)和光饱和点(LSP)没有受到显著影响。T1、T2和T3的最大净光合速率Amax值分别为17.63、19.13和20.97μmol CO2/m2.s。T3的表观光量子效率AQY值为0.055μmol CO2/μmol hotons,且明显(P<0.05)高于T1(0.042μmol CO2/μmol Photons)和T2(0.046μmol CO2/μmol Photons)。这表明T3条件下芦苇的光能转化率高,光合能力强,并且T3的水分利用效率(WUE)和光量子利用效率(QUE)最高,自由水/束缚水比值最小,说明芦苇具有较强的抗干旱的能力。光补偿点LCP中T2的值为35.43μmol/m2.s,该值明显地(P<0.05)高于T1(14.55μmol/m2.s)和T3(12.79μmol/m2.s)。T1、T2和T3的光饱和点LSP分别为912.5、803.89和897.22μmol/m2.s,表明T1条件下芦苇对光的利用范围较宽,并且T1的Ci值最大,光合作用的源物质多,Rd值最小,暗呼吸所消耗的底物少。与其他耐水淹植物相比,T1条件下芦苇具有较高的Amax(17.63μmol/m2.s),说明芦苇具有较强的耐水淹能力。因此,研究表明芦苇不仅具有耐水湿的特点,还具有耐旱性,芦苇可以作为三峡库区消落带植被恢复重建和生态环境保护的禾本科先锋物种。