鄱阳湖湿地植物群落分布特征及其对土壤环境因子的响应
鄱阳湖湿地植物群落分布对水位变化的响应
鄱阳湖湿地植物群落分布对水位变化的响应胡玲玲;朱仁果;付建平【摘要】湿地是位于陆生生态系统和水生生态系统之间的过渡性地带,是一种土壤常年或者季节性浸泡在水中的独特生态系统.从根本上说,将湿地区别于其它陆地和水体的是它特有的植被,这些植被尤其适应湿地独一无二的土壤条件.湿地的主体是湿土,它是水生植物赖以生存的载体.湖泊湿地水位波动带来的环境梯度变化对湿地植物群落的影响是生态学中的重要问题之一.近年来鄱阳湖水位变化非常显著,受各种因素的影响,鄱阳湖水位逐年下降,鄱阳湖湿地植物群落受水位变化更加剧烈.本文综述了鄱阳湖主要湿地植被类型,植物群落的空间分布,季相变化以及鄱阳湖湿地植物群落在丰水期、枯水期和平水期变化,探讨鄱阳湖水位变化对植物群落分布的影响,为鄱阳湖湿地植物群落的保护提供理论基础.【期刊名称】《江西化工》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】4页(P39-42)【关键词】鄱阳湖;湿地;植物群落;水位;影响【作者】胡玲玲;朱仁果;付建平【作者单位】江西省水利厅宜春水文局,江西宜春336000;江西省科学院应用化学研究所,江西南昌330096;江西省科学院应用化学研究所,江西南昌330096【正文语种】中文0 引言鄱阳湖湿地是我国湿地的重要组成部分,受长江和五河(赣江、抚河、信江、饶河和修水五大水系)来水影响,呈现丰水期和枯水期周期性交替的独特水文节律,年内周期性干湿交替的洲滩面约占全湖正常水位面积的82%左右[1]。
鄱阳湖因受内河及长江洪水双重影响,水位变化非常显著,年内变幅超过10m,年际间最大变幅达16.69m。
多年水位变幅之大居长江中下游各湖之首,也是全球罕见[2]。
随着湖水水位变化,其水域面积与湖体容积也随之变化巨大,其中水域面积可相差31倍,湖体容积相差76倍[3]。
湿地植物群落是湿地生态系统三大组成要素之一,是湿地生态系统重要组分和主要初级生产者,维持和承载着湿地生态系统各种各样的物理过程和生物功能,其结构、功能和生态特征能综合反映湿地生态环境的基本特点和功能特性[4]。
鄱阳湖洲滩湿地优势植物生态位特征研究
摘要对鄱阳湖洲滩湿地优势植物种群进行基于植物特征的生态位研究,主要分析糙叶薹草、灰化薹草、水田碎米荠等22种优势湿地植物的生态位宽度和生态位重叠。
糙叶薹草(0.292)、灰化薹草(0.258)等具有较宽的生态位,单性薹草(0.024)、鸡眼草(0.022)具有较窄的生态位;有105种对发生生态位重叠,占具有生态位重叠的湿地植物物种种为45.5%,生态位重叠值大于0.5的湿地植物物种对有卵碎薹草和蚕茧蓼(0.797)、芫荽菊和蓼子草(0.674)、牛鞭草和鸡眼草(0.630)、蓼子草和蔊菜(0.550)、水田碎米荠和蔊菜(0.538)、牛鞭草和野古草(0.525)、糙叶薹草和糙毛蓼(0.522)。
关键词鄱阳湖湿地植物生态位宽度生态位重叠Niche of Dominant Populations of Wetland Plants in Islets of Poyang Lake//ChenMinghua,ZhaoAnna,LiuYizhenAbstractThispaperinvestigatesonnicheofdominantpopula-tionsofwetlandplantsinisletsofPoyangLake,mainlyanalyzesthenichebreadthandnicheoverlapof22dominantwetlandplants,suchasCarexscabrifoliaSteud.s,CarexcinerascensKükenth,CardaminelyrataBunge,andsoon.Nichebreadthcharacteristics:CarexscabrifoliaSteud.s(0.292),Carexcineras-censKükenth(0.258)hasawideniche,CarexunisexualisC.B.Clarke.(0.024),Kummerowiastriata(Thunb.)Schindl.(0.022)hasanarrowniche;105kindsspecieshavenicheoverlap,thenicheoverlapwetlandplanthas45.5%,wetlandplantshasnicheoverlapvaluesmorethan0.5:CarexovatispiculataY.L.ChangexS.YunLiangandPolygonumjaponicumMeisn.(0.797),CotulaanthemoidesLinn.AndPolygonumcriopolitanumHance(0.674),Hemarthriaaltissima(Poir.)StapfetC.E.Hubb.andKum-merowiastriata(Thunb.)Schindl.(0.630),Polygonumcriopoli-tanumHanceandRorippaindica(Linn.)Hiern(0.550),Car-daminelyrataBunge.andRorippaindica(Linn.)Hiern(0.538),Hemarthriaaltissima(Poir.)StapfetC.E.Hubb.andArundinellaanomalaStend.(0.525),CarexscabrifoliaSteud.sandPolygonumstrigosumR.Br.(0.522).Key wordsPoyangLake;wetlandplant;nichebreadth;nicheoverlapAuthor's addressSchoolofLifescienceandFoodEngineering,NanchangUniversity,330031,Nanchang,Jiangxi,China湿地植物的生态位研究区域主要集中在河流湿地及自然保护区。
鄱阳湖湿地土壤种子库特征及其与地表植被的关系
文 章 编 号 : 0 05 6 (0 0 -4 l0 10 —8 22 1 )4 0 3 一 5 1
鄱 阳 湖 湿 地 土 壤 种 子 库 特 征 及 其 与 地 表 植 被 的关 系
李 守 淳 2 , ,卢 蓓 聿 ,刘 晖4 ,刘 文 治 2 段 晓 华 ,
(. 1 江西 师 范大 学鄱 阳湖 湿地 与 流域 研究 教 育部 重点 实验 室 , 西 南 昌 30 2 ; . 国科学 院 武汉 植物 园 , 江 3 02 2 中 湖北 武 汉 4 0 7; 30 4 3 .武 汉工 程 大 学化 工 与 制 药 学 院,湖 北 武 汉 4 0 7 ; .水 利 部 中 国科 学 院 水 工 程 生 态研 究所 ,湖北 武 汉 4 0 7 ) 3034 3 0 9
摘要 :通过幼苗萌发法研究了鄱阳湖湿地 自然保护区内蚌湖、大湖池、中湖池、沙湖、象湖等 5 个湖泊的不
同水 位湖 滨带 土壤 的种 子库 特征 ,并 比较 了土壤 种子 库 与秋季 地表 植被 在物 种组 成 上的差 异 .研究 结果 表 明, 种子库 中共 计 萌发 了 5 2个物 种,其 中沙湖 最多 有 3 ,而蚌 湖最 少 只有 2 种 .种 子库 中萌发 出 的幼苗 以牛 5种 1 毛毡 ( lo h rs o o cn i 、沼 生水 马齿 ( al r h au t s、刚毛荸荠 ( lo h rsv l c ls ) Hee c ai y k se s ) s C lti ep ls i i c r) E e c ai al uoa 、看 麦娘 e l eu u e u l ) o c rsa q a& 、苦草 (al n ran tn) p Vls ei aa s 、陌 上菜 id r i rc mb n) i n enap o u es等数 量最 多.地表植 被 中则 出
(整理)鄱阳湖湿地不同功能群植物的生长发育过程及其对长期水淹的响应
1.《鄱阳湖湿地不同功能群植物的生长发育过程及其对长期水淹的响应》湿地水文过程:水位的时空变动湿地植物研究特点:长期水淹,根部生长,厌氧适应机制湿地植物包括湿生植物、挺水植物、浮叶植物、沉水植物,分布水位由浅至深,浮水植物分布其间。
水淹对植物群落结构的影响:1、植物幼苗生长对水淹的耐受力呈水分梯度带状分布,耐水分布在高水位,不耐水分布在低水位。
2、一时的水位水深水分保持量对物种组成和分布及群落结构器主要作用。
3、水淹持续时间及强度影响物种组成及分布。
水淹对植物群落功能的影响:植物的快速生长靠自身储备的养分及土壤中吸收的大量养分。
水淹导致土壤缺氧,土壤养分可利用性下降,抑制植物吸收和运输能力,根功能紊乱,导致植物死亡,生产力下降,生物量减少。
研究目的在于寻找合适的水位调控方案,减少水淹对植物及群落的影响。
2.《鄱阳湖湿地生态旅游开发研究》鄱阳湖湿地指陆地到鄱阳湖湖面的过渡带,包括丰水期和枯水期形成的消落地区及附近的浅水区。
鄱阳湖属于吞吐型过水湖泊,受赣江、抚河、信江、饶河和修河及长江到灌水量影响。
丰水期九个湖泊融为一体,枯水期湖区水落滩出,形成特殊的草洲河滩湿地和九个湖。
鄱阳湖调蓄洪水的功能在于调蓄江西境内“五河”洪水,减少出湖入江量,同时承纳长江水倒灌入湖,减少长时间高水位对中下游提防的压力。
湿地孔隙度大,储水能力高,可以保持大于其本身重量3-9倍或更高的储水量。
洪水季节,水位每提高1米,可容纳长江倒灌量45亿m³以上。
现今湿地存在的问题:1、过度开垦导致湿地面积减少,河床抬高。
2、湿地生态退化,生物多样性受损,生态功能减弱,质量下降。
3.《长江三峡工程对鄱阳湖生态环境的影响研究》鄱阳湖:4-9月汛期,10-次年3月枯水期三峡:5月末-6月下泄流量增加,水位降至145米。
6-9月汛期,水位保持145米,下泄水量等于入库水量,入库较多时拦洪蓄水,水位抬高,洪峰过后,水位仍降至145米。
10月蓄水,下泄量减少,水位抬至175米。
鄱阳湖湿地典型植被群落地下水-土壤-植被-大气系统界面水分通量及水源组成
X U X i u l i ^,L 1 Y u n l i a n g 2 , T A N Z h i q i a n g 2 & Z H A N G Q i 2
( 1 : C o lleg e o f W a ter R eso u rces S cien ce an d E n g in eerin g , T aiyuan U niversity o f T ec h n o lo g y ,
0 30 02 4 ,9 ;
( 2 :K e y L a b o ra to ry o f W a tersh ed G eo g ra p h ic S c ie n c e s ,N an jin g Institute o f G eo g ra p h y an d L im n o lo g y , C h in ese A ca d em y o f
S cie n c es ,N anjing 2 1 0 0 0 8 ,P .R .(J h in a )
A b s t r a c t : W a te r m o ve m en t w ith in the g ro u n d w a te r-s o il-p la n t-a tm o s p h e re c o n tin u u m ( E S P A C $ is the k e y to w e tla n d e c o -h y d ro lo g i
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鄱阳湖典型湿地沉水植物的分布格局及其水环境影响因子_简敏菲
7 6 6
长江流域资源与环境
第2 4卷
1 2] 。 调节气候 , 美 化 环 境 和 发 展 旅 游 业 等 多 重 功 能[
本文选择鄱阳湖沉 水 植 物 进 行 调 查 , 对沉水植物的 生 物 量 分 布 进 行 空 间 模 拟, 并采用主成分分析 ( 和典范对 应 分 析 ( 等方法分析水环境 P C A) C C A) 得出关键性影响因子 , 为鄱 因子对沉水植物的影响 , 阳湖沉水植被的恢复及水质的监测提供科学依据 。
[ 4]
内的模拟 , 或者以干 扰 较 为 频 繁 的 自 然 湖 泊 湿 地 为 研究对象 , 因而难以 指 示 自 然 环 境 状 态 下 沉 水 植 物 与水环境因子之间的关系 。 本文选择受人为干扰较 少的鄱阳湖湿地自 然 保 护 区 作 为 研 究 对 象 , 目的在 于更准确地呈现自然状态下沉水植物与水环境因子 的关系 。 鄱阳湖作为中国最大淡水湖 、 江西的母亲湖 , 具 有调节水量 , 提供工 、 农业及生活用水 , 养殖水产品 ,
2 , 是 一 个 季 节 性、 过 水 性、 吞吐型湖 1 m 6 . 6 9万 k [ 1 3] 泊 。 在对鄱阳 湖 典 型 湖 泊 湿 地 沉 水 植 物 进 行 全
按种类分开 , 称其鲜重 , 现场记录沉水植物的盖度和 多 度, 每个样点的经纬度和高程采用麦哲伦 E x - 。 手持式 记录 l o r i s t 5 0 0 G P S p 2. 2 样品采集及监测 1. 、 ) 现场进行水温 ( 水深 ( 和水体透明度 ( T) d S D) 的测定 , 其中水体透 明 度 采 用 带 有 卷 尺 的 手 提 式 赛 氏盘测量 , 单位为 c m。 采集 水 样 时 对 塑 料 瓶 进 行 3 次满水冲 洗 , 然后采集3瓶水样带回实验室进行 、 、 溶解氧 ( 总氮( 总磷( 和化学 H 值、 D O) TN) T P) p 需氧量 ( 的测 定 , 其中总磷采用钼酸铵分光光 C O D) 度法测定 ; 总氮采用 碱 性 过 硫 酸 钾 消 解 紫 外 分 光 光
鄱阳湖湿地沉水植物的分布特征及其水环境影
投植物生态与环境保护(第2组)鄱阳湖湿地沉水植物的分布特征及其水环境影响因子1简美锋1,简敏菲1*,李玲玉1,汪斯琛1,余冠军2(1.江西师范大学生命科学学院/江西省亚热带植物资源保护与利用重点实验室,南昌330022;2.江西鄱阳湖南矶湿地国家级自然保护区管理局,南昌 330009)摘要:沉水植物是水体环境中重要的生产力,对于维持水体生态平衡、净化水质等方面具有重要的作用。
近年来,沉水植物呈明显衰退趋势,研究沉水植物与水环境因子的关系能为沉水植物的恢复重建提供参考依据。
为揭示影响沉水植物分布及其群落组成的水环境关键因子,分析沉水植物与水环境间的关系,选取鄱阳湖南矶山国家级自然保护区的长湖、吴城候鸟国家级自然保护区的蚌湖、鄱阳湖国家湿地公园的白沙洲、鄱阳湖-乐安河的龙口段等四个典型的湿地区域,以GPS 为辅助工具,于2013年5月采用系统取样法对沉水植物及其水环境进行调查。
每个样点记录沉水植物的种类、鲜重和水温、水深及透明度;同时采集水样回实验室检测pH值、总氮、总磷、溶解氧及化学需量。
通过野外调查的植被数据构建GIS数据库,基于GIS软件,运用Kringing插值法对鄱阳湖沉水植物分布进行模拟。
模拟结果清晰的显示出鄱阳湖沉水植物群落及其优势种的分布情况,鄱阳湖沉水植物以苦草(Vallisneria natans)为广布种,蚌湖及长湖以黑藻(Hydrilla verticillata)为优势种,白沙洲及乐安河龙口段以苦草为优势种,同时伴生金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、马来眼子菜(Potamogeton malaianus)、菹草(Vallisneria natans)、小茨藻(Najas minor)、大茨藻(Najas marina)、刺苦草(Vallisneria spinulosa Yan)和水车前(Ottelia alismoides)等种类。
且5月份大部分沉水植物种类正处于生长初期,生物量偏小,仅有菹草(Potamogeton crispus)的生物量较大,分布也较广泛。
鄱阳湖洲滩优势物种生长、繁殖和种间关系对淹水梯度的响应
鄱阳湖洲滩优势物种生长、繁殖和种间关系对淹水梯度的响应近年来,鄱阳湖水位异常变化使鄱阳湖洲滩植被群落分布格局产生了显著变化。
如薹草群落分布下限沿高程往湖中心下移了3 m,芦苇与南荻群落也向低水位区移动了1 m。
水位低枯化是鄱阳湖植被退化的主要驱动因素,而关于低枯水位驱动鄱阳湖湿地植被变化的机制还不清楚,亟待解决。
已有大量研究表明,植物竞争能力的改变是植被群落生态位发生变化的主要原因之一。
因此,水位驱动下的植物竞争差异可能是驱动鄱阳湖湿地植被变化的潜在机制之一。
为了探究在水情不断变化的背景下,鄱阳湖洲滩优势物种竞争能力改变的机制,本文从鄱阳湖洲滩植物生活史的两个时期(遭受水淹和退水后恢复生长)入手,确定研究内容:(1)水淹对鄱阳湖洲滩植被种间关系的影响。
(2)水淹时长对鄱阳湖洲滩植被生长和营养繁殖的影响。
(3)水淹梯度对鄱阳湖洲滩植被生长和营养繁殖的影响。
(4)退水后的恢复期不同土壤湿度对鄱阳湖洲滩优势物种芽库萌发的影响。
试图从南荻、灰化薹草、虉草的耐水淹能力、耐淹策略和芽库的萌发能力三个方面解释三种植被竞争能力改变的原因。
实验结果表明:1.水淹时长对鄱阳湖洲滩植被生长和营养繁殖的影响1)南荻在水淹超过120 d后,存活率开始降低,水淹到达180 d完全死亡。
南荻耐淹水的能力弱于其它两种植物,分布于较高的高程。
2)水淹显著降低灰化薹草的总生物量,并且总生物量随水淹时长的增加而显著降低。
而一定时长的水淹没有对虉草总生物量产生显著影响。
3)退水后进入恢复生长期,灰化薹草的恢复生长趋向于地上部分,而虉草表现为地上和地下部分共同生长。
2.水淹梯度对鄱阳湖洲滩植被生长和营养繁殖的影响1)水淹对灰化薹草总生物量的影响最显著。
遭受水淹时,灰化薹草把大部分的生物量集中在地下部分;而随着水淹深度逐渐增加,南荻的生物量逐渐减少。
2)不同水淹深度下,灰化薹草的株高都显著降低;而南荻只在2 m水淹梯度下株高才显著降低。
在枯水年时,下降的水位有利于南荻向较低高程迁移。
鄱阳湖湿地不同环境条件土壤AM_真菌群落特征及其影响因素
第37卷第5期2023年10月水土保持学报J o u r n a l o f S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o nV o l .37N o .5O c t .,2023收稿日期:2023-02-07资助项目:江西省林业科学院博士后项目(2020522302);江西省林业科学院博士启动项目(2020522301);2021年中央财政湿地保护与恢复补助重要湿地生态状况监测评价项目(赣林函字 2022 79号);江西省林业局林业科技创新专项([2021]06号);江西省林业科学院基础研究与人才科研专项(2022511601) 第一作者:王金平(1990 ),男,博士,讲师,主要从事生态修复研究㊂E -m a i l :w a n g j p 0107@n i t .e d u .c n 通信作者:任琼(1981 ),女,副研究员,主要从事湿地与草地生态修复研究㊂E -m a i l :j a n e 5872@126.c o m鄱阳湖湿地不同环境条件土壤A M 真菌群落特征及其影响因素王金平1,袁继红2,任琼2,周莉荫2,缪泸君2,万方2,徐盛丁3,万松贤4(1.南昌工程学院,南昌330099;2.江西省林业科学院,南昌330032;3.南昌市城市规划设计研究总院,南昌330013;4.江西鄱阳湖南矶湿地国家级自然保护区管理局,南昌330038)摘要:丛枝菌根(AM )真菌可以与湿地植物共生,并在湿地生态系统的修复与维护过程中具有重要作用㊂然而,不同环境条件下湿地土壤AM 真菌群落分布特征及其影响因素仍然有待明晰㊂选择鄱阳湖湿地不同水位条件(高水位和低水位)2种典型植物群落(南荻和水蓼)为研究对象,运用高通量测序技术探究水位和植被类型对鄱阳湖湿地土壤AM 真菌群落结构和多样性的影响,比较不同环境条件下AM 真菌群落结构和多样性差异,分析其与土壤理化性质的关系㊂结果表明,AM 真菌O T U 数为21~38,水位和植被类型影响鄱阳湖湿地土壤AM 真菌O T U 数,高水位下AM 真菌O T U 数高于低水位,水蓼群落高于南荻群落㊂被鉴别出的菌属为G l o m u s ㊁C l a r o i d e o g l o m u s 和P a r a g l o m u s ,其中,G l o m u s 是优势属,占比85%以上,其相对丰度在高水位下显著高于低水位(p <0.05),南荻群落高于水蓼群落㊂AM 真菌多样性指数(S i m p s o n 和S h a n n o n 指数)受水位和植被类型以及二者交互影响(p <0.01),低水位下不同群落之间的AM 真菌多样性指数无显著差异,而高水位下水蓼群落AM 真菌多样性指数显著高于南荻群落(p <0.05)㊂水位对AM 真菌群落结构的影响高于植被类型,只有在低水位下植被类型才显著影响AM 真菌群落结构㊂相关性分析显示,AM 真菌多样性指数(S h a n n o n 和S i m p s o n 指数)与土壤因子无显著关系,低水位下土壤含水量与G l o m u s 和O T U 数量呈显著负相关(p <0.05),而高水位下p H 与优势属G l o m u s 数量呈显著正相关(p <0.05)㊂因此,湿地生态系统中土壤含水量对G l o m u s 的影响存在阈值效应㊂研究结果能为退化湿地生态系统修复提供科学指导㊂关键词:湿地;丛枝菌根真菌群落;水位;植被类型;土壤环境因子中图分类号:X 172 文献标识码:A 文章编号:1009-2242(2023)05-0252-07D O I :10.13870/j.c n k i .s t b c x b .2023.05.030C h a r a c t e r i s t i c s a n d I n f l u e n c i n g F a c t o r s o f S o i lA r b u s c u l a rM y c o r r h i z a l F u n gi C o m m u n i t y U n d e rD i f f e r e n tE n v i r o n m e n t a l C o n d i t i o n s i nP o y a n g La k eW e t l a n d WA N GJ i n p i n g 1,Y U A NJ i h o n g 2,R E N Q i o n g 2,Z HO U L i y i n 2,M I A O L u j u n 2,WA NF a n g 2,X US h e n g d i n g 3,WA NS o n gx i a n 4(1.N a n c h a n g I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y ,N a n c h a n g 330099;2.J i a n g x iA c a d e m y o f F o r e s t r y ,N a n c h a n g 330032;3.N a n c h a n g U r b a nP l a n n i n g a n dD e s i gn I n s t i t u t e ,N a n c h a n g 330013;4.N a n j iW e t l a n d N a t i o n a lN a t u r eR e s e r v eA g e n c y ,N a n c h a n g 330038)A b s t r a c t :A r b u s c u l a rm y c o r r h i z a l (AM )f u n g i c a n c o e x i s tw i t hw e t l a n d p l a n t s a n d p l a y a n i m po r t a n t r o l e i n t h e r e s t o r a t i o na n dm a i n t e n a n c e o fw e t l a n de c o s y s t e m.H o w e v e r ,t h ed i s t r i b u t i o na n d i n f l u e n c i n g f a c t o r so f s o i lAMf u n g a l c o mm u n i t y u n d e rd i f f e r e n te n v i r o n m e n t a l c o n d i t i o n s i n w e t l a n de c o s ys t e m s t i l ln e e dt ob e c l a r i f i e d .T h e r e f o r e ,t h i s s t u d y u s e dh i g h -t h r o u g h p u t s e q u e n c i n g t e c h n o l o g y t oe x p l o r e t h ee f f e c t so fw a t e r l e v e l a n d v e g e t a t i o n t y p e o n t h e c o mm u n i t y s t r u c t u r e a n d d i v e r s i t y o f s o i lAMf u n g i i nP o y a n g La k ew e t l a n d .T w o t y p i c a l p l a n tc o mm u n i t i e s (T r i a r r h e n al u t a r i o r i p a r i a a n d P e r s i c a r i a h y d r o p i p e r )u n d e rd i f f e r e n t w a t e r l e v e l s (h i g ha n d l o w w a t e r l e v e l )w e r ec h o s e nt oc o m p a r e t h ed i f f e r e n c eo f t h ec o mm u n i t y st r u c t u r e a n dd i v e r s i t y o fAMf u n g i a m o n g d i f f e r e n t e n v i r o n m e n t a l c o n d i t i o n s .T h er e l a t i o n s h i p b e t w e e n AMf u n g a l c o mm u n i t y a n d s o i l p h y s i c o c h e m i c a l p r o p e r t i e sw a s a n a l yz e d .T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t t h eO T U n u m b e ro f AMf u n g i r a n g e d f r o m21t o 38.B o t hw a t e r l e v e l a n dv e g e t a t i o n t y p e a f f e c t e d t h eO T Un u m b e r o fAMf u n gi Copyright ©博看网. 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T h e i d e n t i f i e d g e n e r ao fAMf u n g iw e r e G l o m u s,C l a r o i d o g l o m u s a n d P a r a g l o m u s.A m o n g t h e m,G l o m u s w a s t h e d o m i n a n t g e n u s,a c c o u n t i n g f o rm o r e t h a n85%.A n d t h e r e l a t i v ea b u n d a n c eo f G l o m u s w a s s i g n i f i c a n t l y h i g h e r u n d e r h i g hw a t e r l e v e l,c o m p a r e dw i t h l o ww a t e r l e v e l,w h i l e i tw a s s i g n i f i c a n t l y h i g h e r i n T.l u t a r i o r i p a r i a c o m m u n i t y,c o m p a r e dw i t h P.h y d r o p i p e r c o m m u n i t y(p<0.05).T h eA Mf u n g a l d i v e r s i t y i n d i c e s(S i m p s o na n d S h a n n o n i n d e x)w e r e a f f e c t e d b y w a t e r l e v e l,v e g e t a t i o n t y p e a n d t h e i r i n t e r a c t i o n(p<0.01).U n d e r l o ww a t e r l e v e l, t h e r ew a sn os i g n i f i c a n td i f f e r e n c e i n A Mf u n g a ld i v e r s i t y i n d i c e sb e t w e e nd i f f e r e n t c o m m u n i t i e s,b u tu n d e rh i g h w a t e r l e v e l,t h eA Mf u n g a l d i v e r s i t y i n d i c e s i n P.h y d r o p i p e r c o m m u n i t y w a s s i g n i f i c a n t l y h i g h e r t h a n t h a t i n T. l u t a r i o r i p a r i a c o mm u n i t y(p<0.05).W a t e r l e v e l h a dah i g h e re f f e c to nc o mm u n i t y s t r u c t u r eo f s o i lAM f u n g i t h a n t h a t o f v e g e t a t i o n t y p e,a n d v e g e t a t i o n t y p e s i g n i f i c a n t l y a f f e c t e dAMf u n g a l c o mm u n i t y s t r u c t u r e o n l y a t l o w w a t e r l e v e l.C o r r e l a t i o na n a l y s i s s h o w e d t h a t t h e r ew a sn os i g n i f i c a n t r e l a t i o n s h i p b e t w e e nAM f u n g a l d i v e r s i t y i n d i c e s(S h a n n o na n dS i m p s o n i n d e x)a n ds o i l f a c t o r s.D o m i n a n t g e n e r a G l o m u s a n dO T U n u m b e rw e r e s i g n i f i c a n t l y a n dn e g a t i v e l y c o r r e l a t e dw i t hs o i lw a t e r c o n t e n t a t l o w w a t e r l e v e l(p<0.05), w h i l e G l o m u s w a s s i g n i f i c a n t l y a n d p o s i t i v e l y c o r r e l a t e dw i t h s o i l p Ha t h i g hw a t e r l e v e l(p<0.05).H e n c e, t h e r ew a s a t h r e s h o l d e f f e c t o f s o i lw a t e r c o n t e n t o n G l o m u s i nw e t l a n d e c o s y s t e m.T h e r e s u l t s o f t h e p r e s e n t s t u d y c o u l d p r o v i d e s c i e n t i f i c g u i d a n c e f o r t h e r e s t o r a t i o n o f d e g r a d e dw e t l a n d e c o s y s t e m.K e y w o r d s:w e t l a n d;AMf u n g a l c o mm u n i t y;w a t e r l e v e l;v e g e t a t i o n t y p e;s o i l e n v i r o n m e n t a l f a c t o r丛枝菌根(AM)真菌是内生菌根真菌的最主要类型,在自然界中适应性强,分布最为广泛,遍布于农田㊁草原㊁森林㊁沙漠㊁盐碱地等各个生态系统中㊂AM真菌能与陆地生态系统中的大多数维管植物(80%以上)根系形成共生关系,通过与宿主植物进行养分运输和能量交换,提高植物根系对水分和养分的吸收,提高植物的固碳能力[1]㊂此外,AM真菌可增强植物对重金属㊁盐分等的抵抗力,提高植物对土壤污染的修复能力[2]㊂AM真菌种类丰富,根据王幼珊等[3]于2017年提出最新AM真菌分类系统,AM真菌分4目11科27属,包括约300个种,不同AM真菌菌种对宿主植物的选择偏好性不同,在生态系统中发挥的功能也不同㊂因此,AM真菌对于生态系统功能的维持起着关键作用,其群落结构和多样性与生态系统生态平衡密切相关㊂当前关于AM真菌群落多样性的研究主要集中于陆地生态系统㊂湿地生态系统与海洋㊁森林并称地球三大生态系统,具有保护生物多样性㊁调节径流㊁改善水质㊁调节旅游资源等功能,其在固碳增汇㊁调节气候方面也具有不可替代的作用㊂一般认为[4],AM真菌在湿地生态系统中较少,对湿地生态系统的作用较小,主要原因是湿地土壤常处于水淹或过饱和状态,与陆地生态系统相比,湿地生态系统中土壤氧气含量有限,而AM真菌一般是好氧型微生物,在湿地土壤中难以生存㊂随着AM真菌研究范围的扩展,最新研究[5-6]证实,AM真菌在湿地生态系统中也广泛存在㊂某些AM真菌的种类可能对氧气的需求较低,或AM真菌可以依赖于植物根系向根际释放的氧气[7],因此可以在湿地环境中生存㊂在湿地生态系统中,AM真菌可以帮助重建植被群落,维持植被群落的平衡,决定植被演替的方向,影响植被之间的竞争关系,进而塑造植被群落的组成和多样性㊂因此,AM真菌群落在湿地生态系统的修复与维护中也发挥重要功能[8]㊂然而,当前关于湿地生态系统中不同植被群落下土壤AM真菌群落分布特征认识较浅㊂AM真菌的分布㊁种类和组成容易受到植物种类和人为干扰等生物因素[9]以及土壤㊁地理和气候等非生物因素[10]的影响㊂植物种类是影响AM真菌多样性的关键生物因素,由于与AM真菌共生关系的差异,植物分为菌根植物和非菌根植物,不同科的物种根际AM真菌数量存在较大差异㊂土壤因素是影响AM真菌群落组成和多样性的关键非生物因素,不同类型湿地生态系统中影响AM真菌群落的关键土壤因子往往不同,如在胶州湾湿地生态系统中,C a2+㊁N a+㊁速效P㊁速效钾和p H是主要影响因子[11];而在黄河三角洲湿地生态系统中,温度和电导率等是主要影响因子[12]㊂湿地生态系统由于水位波动频繁,除土壤p H㊁电导率等显著影响AM真菌群落,水位引起的土壤含水量变化也对AM真菌群落产生影响㊂但目前有关湿地生态系统水位与AM真菌的关系,主要关注根系AM真菌侵染率在不同水位条件下的变化[13]㊂而关于AM真菌群落在不同水位下的变化鲜有涉及,水位和植被类型对湿地土壤AM真菌群落结构和多样性的影响大小也尚未比较㊂352第5期王金平等:鄱阳湖湿地不同环境条件土壤AM真菌群落特征及其影响因素Copyright©博看网. All Rights Reserved.鄱阳湖作为我国第一大淡水湖,受五河流域和长江来水的影响,水位呈现明显的季节波动,并形成大面积干湿交替的洲滩湿地[14]㊂20世纪中期以来,受到全球环境变化(如气候变化等)和人类活动(如水利工程㊁挖沟排水㊁围湖造田㊁过度放牧等)的影响,鄱阳湖湿地出现一系列生态环境问题,如湿地面积大幅减少㊁草场和土壤退化㊁植物群落发生改变和水质变差等[15]㊂因此,基于AM真菌在生态系统中的重要作用,研究鄱阳湖湿地不同水位和植被类型下土壤AM真菌群落组成和多样性的特征,揭示湿地生态系统中AM真菌群落结构和多样性变化的主要土壤因子,为湿地土壤优良AM菌种资源的挖掘㊁湿地生态系统生态环境的保护以及生态功能的维持提供科学指导㊂1材料与方法1.1研究区概况研究区位于鄱阳湖流域的吴城镇(29ʎ05' 29ʎ15'N, 115ʎ55' 116ʎ03'E)㊂年平均气温17.2ħ,多年平均降水量1570mm[16]㊂受季节性降雨以及赣江㊁修河㊁信江饶河㊁抚河等水源供给的影响,鄱阳湖水位呈现周期性变化,丰水期岛内所有河流㊁湖泊和草洲均被洪水淹没,枯水期湖水消退归入河道和一些碟形洼地㊂区内大小河流纵横,湖泊星罗棋布,不同高程洲滩相继露出,整个三角洲地区呈现河㊁湖㊁洲交错的自然湿地景观㊂湿地内典型植被群落包括苔草(C a r e x c i n e r a s c e n s)㊁芦苇(P h r a g m i t e s c o mm u n i s s)㊁南荻(T r i a r-r h e n a l u t a r i o r i p a r i a)和水蓼(P e r s i c a r i a h y d r o p i p e r)等,植物群落呈现斑块状分布㊂其中,南荻和水蓼分布更为广泛,在不同高程下均有大量分布㊂因此,本研究选择这2种植被类型作为研究对象㊂南荻群落植被单一,而水蓼群落中分布着少量苔草㊂1.2试验设计与取样本研究依据高程和离湖中心的距离设置高水位(靠近湖中心)和低水位(远离湖中心)2种水位㊂在每种水位下选取水蓼和南荻2种典型植被群落进行土壤的采集,共分为4个区组,即低水位水蓼群落(L P)㊁低水位南荻群落(L T)㊁高水位水蓼植被群落(H P)和高水位南荻植被群落(H T)㊂沿着河流两侧设置3个样地,即每个区组3个重复,每个样地间相距200m以上㊂于2021年8月底进行土壤样品的采集㊂土样采集时,去除表面杂物,同一个样地上,每个区组采集3个土样充分混合作为1个混合样放入自封袋,同时采集3个土壤分别装入铝盒并密封,共采集12个混合样和36个铝盒土样㊂表层(0 15c m)土壤A M真菌孢子密度含量最高,因此本次采样采集表层土壤作为样品㊂采集的样品进行低温保存,运回实验室后,铝盒鲜土立即进行土壤含水量的测定,自封袋混合土样每袋各分成2份:一份置于-80ħ冰箱保存用于提取土壤AM真菌D N A;另一份风干用于测定土壤理化性质㊂1.3土壤理化性质测定土壤p H采用电位法(水ʒ土为5ʒ1)测定,含水量(W C)用烘箱在105ħ条件下烘干至恒重后测定,全氮(T N)和全碳(T C)采用元素分析仪测定,全磷(T P)采用N a O H碱熔 钼锑抗比色法测定,土壤有机碳(S O C)采用重铬酸钾 比色法测定[17]㊂1.4A M真菌群落多样性测定土壤真菌D N A提取参照宏基因组D N A提取试剂盒(G E N E r a r y)的说明书,并利用1%琼脂糖凝胶电泳检测D N A质量,测定D N A完整性,用紫外分光光度计测定D N A纯度和浓度,将提取的D N A于-20ħ冰箱冻存㊂采用实时荧光定量法在P C R仪(E D C-810型,北京东胜创新生物科技有限公司)上对A M真菌r D-N A基因进行P C R扩增,A M真菌扩增引物为A M V 4.5N F(5 -A A G C T C G T A G T T G A A T T T C G-3 )和A M D G R(5 -C C C A A C T A T C C C T A T T A A T C A T-3 )[18]㊂由北京百迈客生物技术有限公司的I l l u m i n a M i S e q平台对P C R扩增产物进行高通量测序,用Q I-I M E2中c l a s s i f y-c o n s e n s u s-b l a s t将特性序列与G r e e n-G e n e数据库(h t t p://g r e e n g e n e s.s e c o n d g e n o m e.c o m/)比对,不能精确比对上参考数据库的使用c l a s s f y-s k l e a r n 分类器分类,根据序列间的相似性作为阈值分成操作分类单元(O T U s),进行物种注释㊂根据O T U s,用软件Q I I M E2计算物种丰富度指数(A C E指数和C h a o1指数)和物种多样性指数(S i m p s o n指数和S h a n n o n指数)㊂1.5数据处理与分析采用S P S S20.0软件对不同区组土壤理化性质㊁A M 真菌多样性等进行D u n c a n法多重比较(M u l t i p l e c o m-p a r i s o n s)(p<0.05),结果以 平均值ʃ标准误 表示㊂采用R4.0软件绘制土壤A M真菌S h a n n o n多样性曲线㊁O T U s韦恩图㊁属水平优势物种相对丰度图,以及土壤因子与A M真菌群落的相关性图,采用C a n o c o5.0软件做A M真菌群落与土壤理化性质的冗余分析(R D A)㊂2结果与分析2.1土壤理化性质双因素方差分析结果(表1)表明,植被对土壤p H㊁含水量㊁全磷㊁全碳㊁全氮和有机碳均无显著影响,水位对土壤含水量㊁全氮和有机碳具有显著影响(p<0.05),表明水位对土壤理化性质的影响高于植被类型㊂土壤p H㊁全磷和全碳在不同区组中无显著差异;高水位水蓼和南荻群落以及低水位南荻群落的土壤含水量显著高于低水位水蓼群落(p<0.05);高水位水蓼群落的土壤全氮和有机碳高于低水位水蓼群落,南荻群落的全氮和有机碳与其他区组无显著差异㊂452水土保持学报第37卷Copyright©博看网. All Rights Reserved.表1 不同区组下土壤理化性质的双因素方差分析区组p H 含水量/%全磷/(g ㊃k g -1)全碳/(g ㊃k g -1)全氮/(g ㊃k g -1)有机碳/(g ㊃k g -1)L P5.05ʃ0.02a 20.59ʃ0.60b 0.417ʃ0.026a6.813ʃ0.074a 0.503ʃ0.054b 5.27ʃ0.701b L T5.15ʃ0.05a 25.53ʃ0.84a 0.454ʃ0.020a9.277ʃ0.129a0.701ʃ0.116a b 7.30ʃ1.247a b H P 5.02ʃ0.02a28.15ʃ0.51a 0.394ʃ0.033a 11.897ʃ0.117a 1.111ʃ0.119a 11.03ʃ1.065aH T4.97ʃ0.16a 26.81ʃ1.34a 0.446ʃ0.058a 10.757ʃ0.268a 0.835ʃ0.218a b8.55ʃ2.342a b显著性(p )植被0.784n s 0.077n s 0.266n s 0.697n s 0.787n s 0.882n s 水位0.230n s 0.001**0.682n s 0.080n s 0.0290*0.045*植被ˑ水位0.378n s0.008**0.852n s0.304n s0.128n s0.164n s注:表中数据为平均值ʃ标准差;同列相同小写字母的代表区组间差异性不显著(p >0.05);n s 表示>0.05,*表示p ɤ0.05,**表示p ɤ0.01㊂下同㊂2.2 A M 真菌多样性从S h a n n o n 多样性曲线可知,所有样本A M 真菌S h a n n o n 指数随基因序列数的变化曲线最终均趋于平缓(图1),且文库覆盖度达到99%以上,说明测序数据量足够大,可以反映样品中绝大多数的微生物物种信息,因此测序结果可靠㊂4个区组土壤中共检测出19027条A M 真菌基因序列,得到87个A M 真菌O T U ㊂3个重复中,低水位水蓼和南荻群落土壤的O T U 总数分别为52和47,高水位下则分别为49和43㊂水蓼群落土壤中,不同水位下共同O T U 为34个;在南荻群落中,不同水位下共同O T U 为24个㊂低水位条件下,水蓼和南荻群落土壤共同O T U 为29个;在高水位条件下,水蓼和南荻群落土壤共同O T U 为28个(图2)㊂图1 不同土壤样品A M 真菌S h a n n o n 多样性曲线本次土样中,AM 真菌O T U 数为21~38,基因序列数在440~2680,A C E 指数为22.46~482.85,C h a o 1指数为21.60~41.33,S i m ps o n 指数为0.38~0.79,S h a n n o n 指数为1.55~3.21㊂双因素方差分析结果表明,植被㊁水位及其交互作用均对AM 真菌多样性指数(S i m p s o n 和S h a n n o n 指数)影响显著(p <0.01),而A C E 和基因序列数则只受植被的影响(p <0.05)(表2)㊂AM 真菌O T U 数和C h a o 1指数在不同区组中无显著差异㊂高水位下,AM 真菌基因序列数在不同植被群落之间无显著差异;低水位下,水蓼群落高于南荻群落㊂AM 真菌A C E ㊁S i m p s o n 指数和S h a n n o n 指数则在低水位下的不同植被群落间无显著差异,在高水位下水蓼群落高于南荻群落,表明低水位AM 真菌多样性指数高于高水位,且水蓼群落的AM 真菌多样性高于南荻群落㊂图2 土壤A M 真菌O T U 韦恩图2.3 A M 真菌群落组成运用主成分分析(P C A )可以将4个区组土壤样品的微生物O T U s 组成差异反映在二维坐标上,得到O T U s 在不同样地的差异与距离㊂从图3a 可以看出,主成分第1轴(P C A 1)和第2轴(P C A 2)可以解释土壤A M 真菌群落变异的23.35%和18.72%,A M 真菌群落结构在高低水位之间分化明显,但在植被群落之间的分布与水位有关,在低水位下廖群落和南荻群落之间分化明显,在高水位下则分布不明显㊂因此,水位对A M 真菌群落分布的影响起决定性作用,植被对A M 真菌群落的影响与水位有关,只有在低水位下植被的影响才明显(图3a )㊂4个区组土壤中共鉴别出AM 真菌1门,2纲,2目,3科,3属,2种㊂在属水平上,4个区组比对出的AM 真菌菌属为G l o m u s ㊁C l a r o i d e o gl o m u s 和P a r a -gl o m u s ㊂其中,G l o m u s 是优势属,其相对丰度占比达85.00%以上,高水位下G l o m u s 的相对丰度比低水位高14.66%(p <0.05)㊂南荻群落G l o m u s 的相对丰度与蓼群落相比差异不显著(图3b)㊂2.4 A M 真菌群落与土壤理化性质的相关分析相关性分析(图4)显示,湿地土壤中土壤含水量㊁全氮㊁全碳和有机碳两两呈显著正相关㊂土壤因552第5期 王金平等:鄱阳湖湿地不同环境条件土壤AM 真菌群落特征及其影响因素Copyright ©博看网. All Rights Reserved.子与A M 真菌群落的关系受水位的影响㊂在低水位下(土壤含水量低于26%),土壤含水量显著影响A M 真菌群落,其与G l o m u s ㊁O T U 数量和基因序列数呈显著负相关关系(r =-0.86,p <0.05;r =-0.73,p <0.05;r =-0.85,p <0.05),O T U 数量还与土壤全氮㊁全碳和有机碳呈显著负相关关系(p <0.05)(图4a );而在高水位下(土壤含水量高于26.00%),土壤含水量与AM 真菌群落相关性极低,土壤p H 与G l o m u s 和基因序列数呈显著正相关关系(r =0.77,p <0.05)(图4b )㊂R D A 分析显示,低水位下土壤含水量显著影响AM 真菌群落(F =11.0,p =0.038),而高水位下土壤环境因子对AM 真菌群落的影响均不显著(表3)㊂表2 不同区组土壤A M 真菌群落多样性差异以及双因素分析结果区组O T U 数基因序列数A C E 指数C h a o 1指数S i m ps o n 指数S h a n n o n 指数L P 31a 2399.7ʃ551.0a 33.24ʃ0.61a b 32.56ʃ0.62a 0.755ʃ0.024a 2.985ʃ0.027a L T 29a 749.0ʃ269.0b31.51ʃ1.51a b 29.96ʃ2.03a 0.671ʃ0.043a 2.795ʃ0.209a H P33a 1951.3ʃ367.0a b 37.39ʃ3.32a34.73ʃ4.23a 0.735ʃ0.030a2.914ʃ0.157a H T27a1242.3ʃ389.8a b 28.19ʃ2.87b27.20ʃ2.86a 0.417ʃ0.031b 1.708ʃ0.106b 显著性(p )植被0.133n s 0.020*0.048*0.104n s 0**0.001**水位0.901n s 0.957n s 0.863n s 0.919n s 0.003**0.004**植被ˑ水位0.538n s0.281n s0.149n s0.398n s 0.007**0.007** 注:(a )为AM 真菌群落的主成分;(b)为AM 真菌属水平上的相对丰度㊂图3 不同区组下A M 真菌群落组成特征(属水平)注:(a )为低水位下AM 真菌群落与环境因子的相关性;(b)为高水位下AM 真菌与环境因子的相关性㊂图4 A M 真菌群落与土壤理化性质的P e a r s o n 相关性3 讨论湿地是一个脆弱的生态系统,极易受到外界环境的影响,如全球气候变暖引发的持续干旱㊁人类的生产生活引发的水文变化和面源污染等,最终导致湿地污染或退化,削弱湿地生态系统的功能㊂湿地土壤中AM 真菌能促进植物根系发育,帮助植物获取养分,改善植物生长状况,提高植物抗性㊂因此,AM 真菌在退化湿地的恢复和重建中的作用不可忽视,其群落多样性在一定程度上可以表征生态系统的功能多样性[7]㊂由于生长环境和植物群落组成的不同,不同生652水土保持学报 第37卷Copyright ©博看网. All Rights Reserved.态系统的AM真菌丰度一般存在差异㊂在本研究中,鄱阳湖湿地土壤AM真菌O T U数为21~38,明显低于陆地生态系统[19-20],这主要是由于AM真菌属于需氧型微生物,而湿地土壤中含水量较高,阻塞部分土壤孔隙,导致土壤中氧气含量较低,因此限制AM真菌的繁殖㊂另外,本研究发现,湿地土壤中AM真菌群落丰富度和多样性较低(隶属于3科,3属,2种)㊂一般而言,AM真菌群落多样性与植被群落多样性密切相关[21],湿地生态系统中植被群落往往呈斑块分布,斑块内优势植被种类占据主导地位,其他植被极少,斑块内植被群落多样性较低㊂因此, AM真菌群落多样性较低㊂表3A M真菌群落与土壤理化性质的R D A分析结果环境因子低水位解释度/%贡献率/%F p高水位解释度/%贡献率/%F p含水量73.373.311.00.0384.54.5<0.11.000 p H19.819.810.10.06669.969.99.30.096有机碳3.03.00.40.61613.213.22.40.206全磷1.41.4<0.11.0005.35.30.90.458全碳2.52.51.80.366 全氮 7.07.01.50.330注: 表示无数据㊂自然环境下,AM真菌多样性受多种因素共同的作用㊂本研究发现,水位是影响AM真菌群落多样性的一个关键因素,这与前人[19]对三江源高寒草地的研究结果一致㊂一般而言,AM真菌多样性主要受土壤中氧气含量和碳源影响[10],然而在湿地生态系统中,微生物的分解作用低,同种植被群落土壤中的碳源一般充足且种类差异不大[22],影响AM真菌多样性的土壤因素主要是氧气[7-8]㊂由于AM真菌是专性需氧真菌,其生长发育需要氧气的存在,缺氧或少氧环境会限制其生长和正常发育[23]㊂相较于高水位,低水位下土壤水分含量低,氧气含量高,氧气对AM真菌限制少,因此更多种类的AM真菌得以生存㊂湿地土壤含水量对AM真菌的影响有1个阈值,低水位下随着土壤含水量增加,氧气减少,AM真菌繁殖显著受抑制,但是当土壤含水量增加到高于26%(高水位下)时,尽管土壤含水量继续增加,这种抑制作用不再明显,可能的原因是湿地土壤中存在某些氧气含量需求极低的AM真菌菌种㊂AM真菌主要依靠根系分泌脂肪酸等有机物作为食物来源完成生活史,其孢子的萌发㊁菌丝的生长和泡囊的生成均与根系分泌物的种类和数量密切相关,并表现出一定的专一寄主性,而根系分泌物受宿主植物的种类㊁生长发育和多样性等因素调控㊂因此植被类型是影响根际土壤AM真菌物种多样性的另一个重要因素[24],本研究中水蓼群落土壤AM真菌群落多样性明显高于南荻群落,再次证实上述论断㊂可能的原因是水蓼群落中夹杂着少量苔草,而南荻群落中只有南荻一种植被,导致水蓼群落土壤中根系分泌的可供AM真菌吸收的碳源种类更多,因此AM 真菌丰富度和多样性指数更高㊂本研究还发现,2种植被群落土壤中AM真菌群落多样性差异在高水位下更加明显,主要原因可能是高水位下的高土壤含水量,低土壤氧气含量环境虽然不利于AM真菌大多数种类的存活,但不同植被根系通气组织或侧根数不同[25],水蓼根系通气组织或侧根数高于南荻,能输送更多的氧气,使得水蓼群落土壤中AM真菌各物种受水位升高的负面效应低于南荻群落,因此水蓼群落土壤AM真菌多样性相对于南荻群落在高水位下并未显著降低㊂AM真菌群落结构同样受植物种类的影响,不同植物由于根系分泌物等差异,能促进或抑制某些AM 真菌的生长发育,进而影响土壤AM真菌群落结构㊂本研究发现,在湿地生态系统中,AM真菌群落结构主要受水位的影响(水位影响土壤水分和氧气含量,进而限制某些AM真菌菌种),而植被类型对其群落结构的影响只有在低水位下才显著㊂主要原因可能是相较于高水位,低水位下的土壤水分含量更低,氧气含量更高,此时氧气含量不再是限制AM真菌各菌种生长繁殖的主因子,植物种类成为影响不同菌种生长发育的关键㊂湿地土壤AM真菌群落结构的变化主要由绝对优势属G l o m u s的相对丰度改变引起的㊂前人[13]研究结果也表明,G l o m u s是湿地生态系统中的优势属,其对环境的耐受性强,其中的某些种类可能是属于低需氧型㊂在湿地生态系统中,水文条件是影响G l o m u s的关键因素[26-27]㊂本研究也发现,水位显著影响G l o m u s的相对丰度,而非植被类型,且G l o m u s的相对丰度随着水位的升高(土壤含水量增加)而增加,这表明G l o m u s相对于其他属的AM 真菌更能耐受水分胁迫或缺氧环境,或者能与宿主植物产生更紧密的共生关系,随着水位的升高,土壤水分含量升高,氧气逐渐减少,其他属的AM真菌由于不适应胁迫环境而逐渐减少,而G l o m u s所占比重则逐渐升高㊂G l o m u s在高水位下与土壤含水量相关性极低,可推测湿地土壤G l o m u s中的某些种能够耐受752第5期王金平等:鄱阳湖湿地不同环境条件土壤AM真菌群落特征及其影响因素Copyright©博看网. All Rights Reserved.高于26.00%的土壤含水量㊂因此,G l o m u s属中的某些菌种对退化湿地修复具有较大的应用潜力㊂4结论(1)鄱阳湖湿地不同水位和植被群落下A M真菌群落主要为G l o m u s㊁C l a r o i d e o g l o m u s和P a r a g l o m u s等属,G l o m u s是最优势属,相对丰度占比85.00%以上,在高水位下的相对丰度显著高于低水位㊂(2)不同水位下AM真菌群落结构具有显著差异,而植被类型对AM真菌群落结构的影响与水位有关,在低水位下影响显著,而在高水位影响不显著㊂(3)水位㊁植被及其交互作用均对鄱阳湖湿地AM真菌群落多样性(S i m p s o n和S h a n n o n指数)存在显著影响,且低水位AM真菌多样性指数高于高水位,蓼群落的AM真菌多样性高于南荻群落㊂(4)湿地土壤含水量对G l o m u s的影响有1个阈值,当土壤含水量增加到26.00%后,土壤含水量对G l o m u s的抑制作用不再明显㊂参考文献:[1] C a r b a l l a r-H e r nán d e z S,H e r nán d e z-C u e v a sLV,M o n t añoNM,e t a l.S p e c i e s c o m p o s i t i o n o f n a t i v e a r b u s c u l a rm y c o r r h i z a lf u ng a l c o n s o r t i a i n f l u e n c e s g r o w t ha n dn u t r i t i o no f p o b l a n op e p p e r p l a n t s(C a p s i c u ma n n u u m L.)[J].A p p l i e d S o i l E c o l o-g y,2018,130:50-58.[2] W a n g Y H,W a n g M Q,L i Y,e t a l.E f f e c t s o f a r b u s c u-l a rm y c o r r h i z a l f u n g i o n g r o w t ha n dn i t r o g e nu p t a k eo fC h r y s a n t h e m u m m o r i f o l i u m u n d e rs a l t s t r e s s[J].P L o SO n e,2018,13(4):e0196408.[3]王幼珊,刘润进.球囊菌门丛枝菌根真菌最新分类系统菌种名录[J].菌物学报,2017,36(7):820-850.[4] F u s c o n iA,M u c c i a r e l l iM.H o w i m p o r t a n t i s a r b u s c u l a rm y-c o r r h i z a l c o l o n i z a t i o ni n w e t l a n da n da q u a t i ch a b i t a t s[J].E n v i r o n m e n t a l a n dE x p e r i m e n t a l B o t a n y,2018,155:128-141.[5] F a b ián D,G u a d a r r a m aP,H e r n a d e z-C u e v a sL,e ta l.A r b u s c u l a rm y c o r r h i z a l f u n g i i n a c o a s t a l w e t l a n d i nY u c a t a n,M e x i c o[J].B o t a n i c a l S c i e n c e s,2018,96(1):24-34.[6] H uSS,C h e nZB,V o sát k a M,e t a l.A r b u s c u l a rm y-c o r r h i z a l f u n g ic o l o n i z a t i o na nd p h y s i o l o g i c a l f u n c t i o n st o w a r dw e t l a n d p l a n t s u n d e r d i f f e r e n tw a t e r r e g i m e s[J].S c i e n c e o f t h eT o t a l E n v i r o n m e n t,2020,716:e137040.[7]吴松,隋心,张童,等.湿地丛枝菌根真菌研究进展[J].国土与自然资源研究,2019,183:80-84.[8] X uZY,B a nYH,J i a n g YH,e t a l.A r b u s c u l a rm y c o r r h i z a lf u ng i i nw e t l a n dh a bi t a t s a n d t h e i r a p p l i c a t i o n i n c o n s t r u c t e dw e t l a n d:Ar e v i e w[J].P e d o s p h e r e,2016,26(5):592-617.[9] S o t e r a sF,M o r e i r aBC,G r i l l i G,e t a l.A r b u s c u l a rm y-c o r r h i z a lf u n g a ld i ve r s i t y i nr h i z o s p h e r es p o r e sv e r s u sr o o t s o f a ne n d a n g e r e de n d e m i c t r e e f r o m A r g e n t i n a:I sf u ng a l d i v e r s i t y s i m i l a r a m o n g f o r e s t d i s t u r b a n c e t y p e s[J].A p p l i e dS o i l E c o l o g y,2016,98:272-277.[10] C h e nYL,Z h a n g X,Y eJS,e t a l.S i x-y e a r f e r t i l i z a-t i o nm o d i f i e s t h e b i o d i v e r s i t y o f a r b u s c u l a rm y c o r r h i z a lf u ng i i na t e m p e r a t es t e p p e i nI n n e r M o n g o l i a[J].S o i lB i o l o g y a n dB i o c h e m i s t r y,2014,69:371-381.[11]李文彬,于建新,宁楚涵,等.青岛胶州湾四种类型湿地A M真菌多样性[J].菌物学报,2019,38(11):1865-1875. 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鄱阳湖湿地优势植物叶片_凋落物_土壤碳氮磷化学计量特征_聂兰琴_吴琴_尧波_付姗
第36卷第7期2016年4月生态学报ACTAECOLOGICASINICAVol.36,No.7Apr.2016基金项目:国家自然科学基金(31460129,31270522);鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室开放基金(PK2013001);江西省研究生创新基金资助(YC2013⁃S076)收稿日期:2014⁃09⁃30;㊀㊀网络出版日期:2015⁃04⁃16∗通讯作者Correspondingauthor.E⁃mail:huqiwu1979@gmail.comDOI:10.5846/stxb201409301944聂兰琴,吴琴,尧波,付姗,胡启武.鄱阳湖湿地优势植物叶片⁃凋落物⁃土壤碳氮磷化学计量特征.生态学报,2015,36(7):㊀⁃㊀.NieLQ,WuQ,YaoB,FuS,HuQW.Leaflitterandsoilcarbon,nitrogen,andphosphorusstoichiometryofdominantplantspeciesinthePoyangLakewetland.ActaEcologicaSinica,2015,36(7):㊀⁃㊀.鄱阳湖湿地优势植物叶片⁃凋落物⁃土壤碳氮磷化学计量特征聂兰琴1,吴㊀琴1,尧㊀波2,付㊀姗1,胡启武1,∗1江西师范大学鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室,南昌㊀3300222江西师范大学科学技术学院,南昌㊀330027摘要:2013年11月初在鄱阳湖南矶湿地国家级自然保护区,采集芦苇(Phragmitesaustralis)㊁南荻(Triarrhenalutarioriparia)㊁菰(Zizanialatifolia(Griseb.))㊁灰化苔草(Carexcinerascens.)㊁红穗苔草(Carexargyi)和水蓼(Polygonumhydropiper)等6种优势植物新鲜叶片㊁凋落物及表层0 15cm土壤样品测定了碳(C)㊁氮(N)㊁磷(P)含量,以阐明不同物种㊁不同生活型间C㊁N㊁P化学计量差异,探讨化学计量垂直分异㊂结果表明:1)C㊁N㊁P含量变化范围分别为:叶片380.6 432.2mg㊃g-1,15.3 32.6mg㊃g-1和1.3 2.0mg㊃g-1;凋落物345.4 416.1mg㊃g-1,10.8 20.8mg㊃g-1和1.1 1.7mg㊃g-1;土壤15.0 38.1mg㊃g-1,1.2 3.1mg㊃g-1和0.7 1.1mg㊃g-1,不同物种间叶片㊁凋落物及土壤C㊁N㊁P含量差异显著,且叶片C㊁N㊁P含量显著高于凋落物与土壤㊂2)土壤CʒN㊁CʒP及NʒP值显著低于叶片与凋落物,且土壤C㊁N㊁P化学计量关系与凋落物更为密切,凋落物的CʒN㊁NʒP分别能解释土壤CʒN㊁NʒP变异的35%㊁18%㊂3)挺水植物与湿生植物之间叶片CʒN㊁NʒP值差异显著,CʒP则差异不显著,凋落物CʒN㊁CʒP与NʒP均未达到显著性差异㊂关键词:鄱阳湖;湿地;养分;化学计量比Leaflitterandsoilcarbon,nitrogen,andphosphorusstoichiometryofdominantplantspeciesinthePoyangLakewetlandNIELanqin1,WUQin1,YAOBo2,FUShan1,HUQiwu1,∗1KeyLaboratoryofPoyangLakeWetlandandWatershedResearch,MinistryofEducation,JiangxiNormalUniversity,Nanchang330022,China2ScienceandTechnologyCollege,JiangxiNormalUniversity,Nanchang330027,ChinaAbstract:Carbon(C),nitrogen(N),andphosphorus(P)stoichiometryarecriticalindicatorsofbiogeochemicalcouplinginecosystems,andstoichiometrichomoeostasisplaysanimportantroleinmodulatingthestructure,function,andstabilityofecosystems.StoichiometrystudieshavebeencarriedoutinvariousterrestrialecosystemsinChina,butlittledataisavailableforwetlands.Previousstudieshavelargelyfocusedonplantleaves.Itisalsoimportanttoassesstheentireplant⁃soilsystemstoichiometry,ratherthanjustplanttissues.Wetlandplantsliveinafluctuatingenvironment,moresothanterrestrialplants,andtheresponsesofwetlandecosystemstoclimatechangearemoresensitivethanterrestrialecosystem.TheC:N:Pstoichiometryinwetlandsandterrestrialecosystemsmaydiffer.Thus,moreresearchisneededoncarbon,nitrogen,andphosphorusconcentrations,aswellastheirstoichiometryinwetlandecosystems.PoyangLakeisthelargestfreshwaterlakeinChina,withhugewetlandsappearingduringthedrawdownperiodseachyear.Inthisstudy,sixdominant网络出版时间:2015-04-16 14:30网络出版地址:/kcms/detail/11.2031.Q.20150416.1430.004.html2㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀36卷㊀plantspecies,includingPhragmitesaustrali,Triarrhenalutarioriparia,Zizanialatifolia(Griseb.)Stapf,Carexcinerascens,Carexargyi,andPolygonumhydropiper,wereselectedinthenationalnaturereserveoftheNanjiWetlandsofPoyangLake.Freshleaves,currentyearlitter,andtoplayersoilsweresampledandanalyzedforcarbon,nitrogen,andphosphorus.Theobjectivesofthisstudywereasfollows:1)toclarifythedifferencebetweenthecarbon,nitrogen,andphosphorusconcentrationsofdominantplants,aswellastheirstoichiometricratios;and2)todiscusstheverticalvariabilityofcarbon,nitrogen,andphosphorusstoichiometryamongleaves,litter,andsoils.Ourresultsshowedthatcarbon,nitrogen,andphosphorusrangedfrom380.6to432.2,15.3to32.6,and1.3to2.0mg㊃g-1inplantleaves,345.4to416.1,10.8to20.8,and1.1to1.7mg㊃g-1inlitters,and15.0to38.1,1.2to3.1,and0.7to1.1mg㊃g-1intopsoils,respectively.Theelementalconcentrationsvariedsignificantlywithplantspeciesandamongleaves,litters,andtopsoils.Leaveshadsignificantlyhigherlevelsofcarbon,nitrogen,andphosphorusconcentrationsthanlittersandsoil.Moreover,CʒN,CʒP,andNʒPstoichiometrylargelydifferedamongplantleaves,litters,andsoils,showingaclearverticalvariationpattern;soilhadtheminimumratiosofCʒN,CʒP,andNʒP.SoilCʒN,CʒP,andNʒPstoichiometrywasclosertothatoflitters,ratherthanplantleaves.ChangesintheCʒNratiooflitterscouldexplain35%ofsoilCʒNratiovariability,whereas18%ofsoilNʒPratiovariabilitycouldbeexplainedbylitterNʒP.Inaddition,asignificantdifferencewasfoundbetweenemergentandhygromorphicplantsforleafNʒPandCʒNratios,butnotforleafCʒPratio.Incontrast,litterCʒN,CʒP,andNʒPdidnotdiffersignificantlybetweenemergentandhygromorphicplants.GiventherelativelylowCʒNandCʒPratioofplantlitters,PoyangLakewetlandsmayexperiencefastlitterdecompositionandturnoverrates,leadingtorelativelowcarbonstorage.KeyWords:PoyangLake;Wetland;Nutrients;Stoichiometry碳(C)㊁氮(N)㊁磷(P)化学计量关系反映元素的平衡与耦合,影响植物生长发育[1]㊁C㊁N养分循环[2]㊁食物营养关系[3]㊁物种组成与多样性[4],是生态系统结构㊁功能与稳定性维持的重要机制[5⁃6]㊂当前,CʒNʒP化学计量格局及其驱动因素仍然是生态化学计量学的一个重要研究领域[7],不同学者先后在全球尺度上探讨了植物叶片[8]㊁凋落物[9]㊁土壤[10]㊁细根[11]及微生物[12]等C㊁N㊁P化学计量格局㊂近年来国内生态化学计量学亦发展迅速,相关研究跨越不同时空尺度,涉及不同生态系统类型[7]㊂以湿地为例,研究报道既包括不同湿地类型㊁不同湿地物种,还包括植物不同器官㊁湿地土壤等[13⁃19]㊂然而,这些研究往往聚焦于生态系统某一组分,缺乏生态系统的综合考虑㊂以植物叶片为核心的化学计量信息亟需拓展至植物其他部位乃至生态系统不同组分[2]㊂湿地处于水陆交界部位,土壤养分㊁水分等相对于陆地具有更大的波动性,对环境变化更加敏感[20]㊂受全球变化与人类活动的影响,一些湿地与水域的C㊁N㊁P化学计量关系正在发生变化,最终可能会改变生态系统的结构和功能[21⁃22]㊂例如,Elser等[23]对挪威和瑞典2053个湖泊的研究表明大气氮沉降增加了湖泊的NʒP值,从而导致湖泊浮游植物养分限制格局的变化,在氮沉降低的湖泊,浮游植物的生长总体受氮限制,而一些氮沉降高的湖泊则一致表现为磷受限㊂因此,加强从湿地植物地上植株到凋落物直至土壤的化学计量垂直分异的探讨,不仅有助于揭示生态系统不同组分化学计量的趋同与分异,同时对于理解或预测生态系统对全球变化的响应具有重要意义[2,7]㊂鄱阳湖 丰水一片,枯水一线 存在剧烈的年内㊁年际水位波动,由此引起的频繁的湿地干湿交替势必造成土壤养分的极大波动㊂此外,鄱阳湖湿地沿水位梯度依次发育挺水㊁湿生与沉水植物群落,且群落中往往以某一物种占绝对优势,伴生物物种极少,结构简单,如挺水植物群落中的南荻(Triarrhenalutarioriparia)㊁菰(Zizanialatifolia(Griseb.)Stapf),湿生植物群落中的灰化苔草(Carexcinerascens)等[24⁃25]㊂因此,这些关键物种的养分化学计量特征很可能关系到鄱阳湖湿地生态系统结构㊁功能与稳定性的维持㊂本研究通过测定6种典型植物群落中优势植物叶片 凋落物 表层土壤C㊁N㊁P含量,分析C㊁N㊁P化学计量关系的垂直分异,探讨不同物种㊁不同生活型间化学计量差异,为进一步揭示鄱阳湖湿地植物群落对水位波动的响应与适应机制提供依据㊂1㊀材料与方法1.1㊀研究区概况研究区设置在鄱阳湖南矶湿地国家级自然保护区内,地理坐标为28ʎ52'05ᵡ 29ʎ06'50ᵡN,116ʎ10'33ᵡ 116ʎ25'05ᵡE㊂属亚热带暖湿季风气候,多年平均气温17.3ħ,平均降水量为1358 1823mm,4 9月是洪水季,10月份进入枯水期㊂南矶湿地位于赣江北支㊁中支和南支汇入鄱阳湖开放水域冲积形成的赣江三角洲前缘,是赣江三大支流的河口与鄱阳湖水体之间的水陆过渡带,在南昌市新建县界内,区内除南山岛和矶山岛(乡行政机构所在地,面积仅4km2)外,其余为洲滩和水域,总面积约330km2㊂湿地植被中挺水植物以芦苇(Phragmitesaustralis)㊁南荻和菰等3种最为典型;湿生植物则以苔草最为典型,其中灰化苔草广泛分布于鄱阳湖洲滩,在湿生植物中占绝对优势[26]㊂1.2㊀样品采集与分析2013年11月初在保护区挺水植物群落芦苇㊁南荻㊁菰及湿生植物群落灰化苔草㊁红穗苔草(Carexargyi)和水蓼(Polygonumhydropiper)等6个典型植物群落分布区设置取样地,为避免采样的假重复,每种群落类型设置5 6个样地,随机在其中的4个样地中,以多点混合的方式同时采集植物绿色叶片㊁凋落物以及表层土壤(0 15cm)样品㊂上述样品各4个重复,共计采集72个样品㊂将采集的样品分装于标记好的自封袋内带回实验室,叶片㊁凋落物75ħ/48小时烘干至恒重,研磨过60目筛,进行全C㊁全N㊁全P测定㊂植物全C㊁全N采用意大利欧维特元素分析仪测定(EA3000)测定,全P采用钼锑抗比色法测定㊂土壤经风干磨细后有机碳采用高锰酸钾氧化外加热法测定,全N㊁全P测定方法同上㊂1.3㊀数据处理与分析采用MicrosoftExcel2003软件进行数据处理及制图㊂利用单因素方差分析方法(One⁃wayANOVA)分别对叶片㊁凋落物㊁表层土壤C㊁N㊁P含量及其化学计量比进行物种间差异的分析;利用单因素方差分析方法分析叶片 凋落物 表层土壤3个组分之间C㊁N㊁P含量及CʒN㊁CʒP㊁NʒP化学计量比的差异㊂上述统计均用LSD法进行多重比较㊂此外,采用Pearson相关系数及一元线性回归方法分析了叶片 凋落物 土壤之间C㊁N㊁P含量及化学计量比的关系㊂文中显著性水平设置为α=0.05㊂2㊀结果与分析2.1㊀叶片C㊁N㊁P含量及化学计量比叶片C含量变化范围为380.6 432.2mg㊃g-1,平均值为414.3mg㊃g-1,不同物种间的C含量差异显著(F=111.09,P<0.01)(图1A)㊂叶片N含量在15.3 32.6mg㊃g-1之间波动,物种间差异显著(F=201.97,P<0.01),最高值与最低值分别为芦苇与灰化苔草(图1B)㊂叶片P含量变化范围为1.3 2.0mg㊃g-1,平均值为1.6mg㊃g-1,方差分析显示叶片P含量在植物间差异显著(F=3.545,P<0.05)(图1C)㊂叶片CʒN㊁CʒP和NʒP值变化范围分别为12.1 28.2㊁218.2 303.3和9.1 18.1,对应平均值分别为20.8㊁265.2㊁13.4㊂CʒN㊁CʒP和NʒP值在物种间差异显著(P<0.05)(图1E G)㊂2.2㊀凋落物C㊁N㊁P含量及化学计量比凋落物C含量变化范围为345.4 416.1mg㊃g-1,平均值为371.1mg㊃g-1,最低值为南荻,最高值为红穗苔草㊂凋落物N含量在10.8 20.8mg㊃g-1之间波动,平均值为16.6mg㊃g-1㊂凋落物P含量变化范围为1.1 1.7mg㊃g-1,平均值为1.3mg㊃g-1,其中,水蓼凋落物P含量最高㊂方差分析显示不同物种间凋落物C㊁N㊁P含量差异性均达到显著性水平(P<0.01)(图2A C)㊂凋落物CʒN㊁CʒP和NʒP值变化范围分别为17.7 27.1㊁214.9 402.3㊁9.8 20.3,对应的平均值分别为21.8㊁300.8㊁14.2,方差分析显示不同物种间凋落物C㊁N㊁P的化学计量比差异极显著(P<0.01)(图2D F)㊂3㊀7期㊀㊀㊀聂兰琴㊀等:鄱阳湖湿地优势植物叶片⁃凋落物⁃土壤碳氮磷化学计量特征㊀图1㊀鄱阳湖湿地6种优势植物叶片C㊁N㊁P含量及化学计量比Fig.1㊀Leafcarbon,nitrogenandphosphorusconcentrationsandstoichiometryofsixdominantplantspeciesinPoyangLakewetlands㊀T.lutarioriparia南荻,Z.latifolia菰,P.australis芦苇,C.argyi红穗苔草,C.cinerascens灰化苔草,P.hydropiper水蓼图2㊀鄱阳湖湿地6种优势植物凋落物C㊁N㊁P含量及化学计量比Fig.2㊀Littercarbon,nitrogenandphosphorusconcentrationsandstoichiometryofsixdominantplantspeciesinPoyangLakewetlandsT.lutarioriparia南荻,Z.latifolia菰,P.australis芦苇,C.argyi红穗苔草,C.cinerascens灰化苔草,P.hydropiper水蓼4㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀36卷㊀2.3㊀表层土壤C㊁N㊁P含量及化学计量关系土壤C㊁N㊁P含量整体上表现为挺水植物表层土壤高于湿生植物㊂方差分析显示不同物种下的表层土壤C㊁N㊁P含量均差异显著(P<0.05)(图3A C)㊂其中,土壤有机C含量变化范围为15.0 38.1mg㊃g-1,平均值为25.1mg㊃g-1,最大值为菰对应下的土壤,最小值为南荻土壤㊂土壤N含量在1.2 3.1mg㊃g-1之间波动,平均值为1.9mg㊃g-1,最高值为芦苇土壤,最低值为南荻土壤㊂土壤P含量变化范围为0.7 1.1mg㊃g-1,平均值为0.9mg㊃g-1,最高值为菰对应下的土壤,最低值为南荻土壤㊂土壤CʒN㊁CʒP和NʒP值的变化范围分别为10.8 23.0㊁25.9 36.2和1.5 3.1,平均值分别为14.0㊁29.9和2.3㊂方差分析显示土壤CʒN和NʒP在不同群落间差异显著(P<0.05),而CʒP没有显著差异(图3DF)㊂图3㊀鄱阳湖湿地6种群落类型下表层0 15cm土壤C㊁N㊁P含量及化学计量比Fig.3㊀Soilcarbon,nitrogenandphosphoruscontentsandstoichiometryat0 15cmdepthundersixplantcommunitiesinPoyangLakewetlandsT.lutarioriparia南荻,Z.latifolia菰,P.australis芦苇,C.argyi红穗苔草,C.cinerascens灰化苔草,P.hydropiper水蓼2.4㊀叶片㊁凋落物㊁土壤之间C㊁N㊁P含量及化学计量比关系方差分析显示叶片㊁凋落物与土壤间C㊁N㊁P含量差异显著(P<0.01),且叶片养分元素含量显著高于凋落物与土壤㊂叶片与凋落物间除CʒP外差异不显著,土壤与植物叶片及凋落物间CʒN㊁CʒP和NʒP均差异显著(图4)㊂表1显示了叶片㊁凋落物㊁土壤间C㊁N㊁P含量及化学计量比的相关关系㊂其中,叶片N含量与土壤N呈极显著正相关,凋落物与叶片之间除CʒP比外,其它化学计量比之间相关性未达到显著性水准;土壤CʒN㊁CʒP及NʒP与植物叶片之间的相应化学计量比相关性均不显著,而CʒN㊁NʒP与凋落物相应化学计量比呈显著正相关(表1)㊂进一步的线性回归分析表明凋落物的CʒN㊁NʒP分别能解释土壤CʒN㊁NʒP变异的35%㊁18%㊂3㊀讨论3.1㊀鄱阳湖湿地优势植物叶片N㊁P养分化学计量特征研究表明北美地区湿地植物的N㊁P含量变化范围分别为0.8 42mg㊃g-1㊁0.04 6.4mg㊃g-1[27],欧洲湿地5㊀7期㊀㊀㊀聂兰琴㊀等:鄱阳湖湿地优势植物叶片⁃凋落物⁃土壤碳氮磷化学计量特征㊀植物的N㊁P含量变化范围为6 20mg㊃g-1和0.2 3.3mg㊃g-1[28,29]㊂与上述地区湿地相比较,本研究中6种植物叶片N(15.3 32.6mg㊃g-1)㊁P(1.3 2.0mg㊃g-1)含量均在其范围内㊂与国内其它地区湿地相比较,叶片N平均含量(21.2mg㊃g-1)明显高于杭州湾[13]㊁苏北潮滩[30]㊁九段沙上沙[31]㊁崇明东滩[32]㊁闽江口[15]㊁梁子湖[33]㊁洱海[14]等滨海㊁河口及内陆湖泊湿地海三棱藨草(Scirpusmariqueter)㊁互花米草(Spartinaalterniflora)㊁糙叶苔草(Carexscabrifolia)㊁盐地碱蓬(Suaedasalsa)㊁盐蒿(Artemisiahalodendron)㊁菰等优势植物㊂叶片P平均含量(1.6mg㊃g-1)则介于上述湿地植物之间㊂由于芦苇耐盐碱㊁水湿,广泛分布于各种生境中,成为不同湿地类型的共有种㊂本研究中芦苇叶片N含量(32.6mg㊃g-1)低于辽河口湿地[34](36.5mg㊃g-1),与闽江口[15](30.4mg㊃g-1)㊁乌梁素海[17](31.4mg㊃g-1)相当,明显高于苏北潮滩[30](1.8mg㊃g-1)㊁洱海[14](6.7mg㊃g-1)㊁崇明东滩[32](11.5mg㊃g-1)㊁杭州湾[13](11.6mg㊃g-1)和九段沙[31](19.7mg㊃g-1)等湿地类型㊂叶片P(1.8mg㊃g-1)则与闽江口㊁洱海㊁九段沙相当,明显高于上述湿地中的其它类型㊂因此,即使是同一物种,由于其所处湿地生境的差异,也会表现出极大的N㊁P养分含量差异㊂图4㊀叶片 凋落物 土壤间CʒN㊁CʒP及NʒP差异Fig.4㊀ThediscrepancyofCʒN,CʒPandNʒPratiosbetweenleaves,littersandsoilT.lutarioriparia南荻,Z.latifolia菰,P.australis芦苇,C.argyi红穗苔草,C.cinerascens灰化苔草,P.hydropiper水蓼表1㊀叶片㊁凋落物㊁土壤之间C㊁N㊁P及其化学计量比相关性Table1㊀Correlationsofcarbon,nitrogenandphosphorusconcentrationsandstoichiometrybetweenleaf,litterandsoil叶片Leaf凋落Litter叶片Leaf凋落LitterCNPCNPCʒNCʒPNʒPCʒNCʒPNʒP凋落C0.41∗-0.090.24CʒN0.210.48∗0.02LitterN0.47∗0.270.56∗∗CʒP0.060.51∗0.35P0.43∗-0.010.58∗∗NʒP-0.12-0.130.20土壤C-0.83∗∗0.30-0.11-0.14-0.29-0.17CʒN0.080.270.050.59∗∗0.23-0.41∗SoilN-0.350.61∗∗-0.240.050.310.08CʒP-0.190.090.280.180.320.06P-0.58∗∗0.140.03-0.32-0.210.03NʒP-0.22-0.170.19-0.350.110.43∗㊀∗表示P<0.05,∗∗表示P<0.01,n=24㊀本研究中叶片N含量与土壤全N含量显著正相关,表明土壤N含量的变化是引起地表植物叶片N含量差异的重要原因,这与以往在大尺度上的研究结果一致[8]㊂此外,6种植物中灰化苔草叶片N含量显著低于其它物种,还可能与灰化苔草快速生长过程中的N稀释作用有关[2],因为灰化苔草在10月底至11月初仍然处于秋季生长季(洪水过后的生长季)的旺盛时期,而其他5种植物已进入生长季的末期㊂本研究中芦苇㊁南荻㊁菰属于大型挺水植物,单位面积的生物量高于苔草㊁水蓼等湿生植物[26],因此,挺水植物NʒP值显著高于湿生植物可能与不同生活型植物体型大小有关,因为小型植物往往拥有更低的NʒP值[2]㊂此外,芦苇㊁南荻与灰化苔草及水蓼NʒP值差异显著,这可能是鄱阳湖湿地除了大面积的单一物种占绝对优势的群落结构之外,在某些地段能形成以芦苇或南荻为群落的顶层优势植物,而灰化苔草或水蓼处于群落底层的一种群落结构的重要原因之一,因为N㊁P养分化学计量的差异可能引起不同层次上资源 供应-需求 之间的错配,从而使得不同物种能各自占有有利的生态位,有利于物种共存[1,7]㊂对于相同生活型的植物,尽管叶片N含量差6㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀36卷㊀异显著,但NʒP值保持了相对一致性㊂例如,3种湿生植物中灰化苔草㊁红穗苔草与水蓼NʒP没有显著差异,挺水植物中南荻与芦苇之间也没有显著差异,在一定程度上反映了相同生活型的物种对养分利用及外界环境适应与进化方面的趋同性㊂3.2㊀叶片 凋落物 表层土壤养分化学计量的垂直分异统计分析发现C㊁N㊁P元素及CʒN㊁CʒP与NʒP在叶片 凋落物 表层土壤3个组分之间均存在显著的差异㊂凋落物C㊁N㊁P平均含量分别相当于叶片的90%㊁78%和81%,这与其他地区的湿地研究结果一致[15,27]㊂研究表明植物地上活体,特别是植物叶片在衰老与凋落前普遍将其养分转移到其他部位,亦即发生养分重吸收的过程,是植物保持养分与提高利用效率的重要机制[35]㊂因此,新鲜叶片的N㊁P含量要比衰老叶片或凋落物的N㊁P含量高㊂同样,本研究中凋落物的CʒN㊁CʒP值均高于叶片亦是源于上述原因,这与Mcgroddy等[9]对全球森林叶片㊁凋落物C与N㊁P养分化学计量比的研究结果一致㊂鄱阳湖湿地地处中亚热带地区,与温带北美湿地相比较,本研究中凋落物的N含量明显偏高,P含量则相当[27]㊂进一步的比较发现本研究中凋落物CʒN(23.7)㊁CʒP(296.3)值远低于Aert[36]综述研究中的温带地区㊁密西西比地区及热带地区陆生植物凋落物的CʒN㊁CʒP值,表明湿地生态系统的凋落物化学计量关系与陆地生态系统可能有极大差异㊂由于凋落物在进入土壤转为土壤有机质的过程中还经历了复杂的微生物分解过程,在这个过程中大量有机态的C㊁N㊁P被矿化分解,最终促成土壤的C㊁N㊁P含量及CʒN㊁CʒP㊁NʒP值显著低于植物叶片及凋落物㊂本研究还发现土壤CʒN㊁NʒP与凋落物的关系更为密切,凋落物的CʒN㊁NʒP分别能解释土壤CʒN㊁NʒP变异的35%㊁18%㊂土壤CʒN与凋落物CʒN之间的相关性较土壤CʒP与凋落物CʒP之间的相关性更显著,主要是由于土壤中的P不仅来自于凋落物的输入,还与土壤成土母质中的矿物成分密切相关㊂Sardans等[37]指出植物体CʒNʒP值要比水体或土壤更加保守与稳定,这在本研究中也得到了证实,6种植物叶片CʒN㊁CʒP与NʒP的变异系数分别为25%,19%,27%,凋落物为28%,18%,24%,而土壤对应的化学计量比的变异系数则分别为40%,29%,33%㊂3.3㊀C㊁N㊁P化学计量的指示意义叶片CʒN㊁CʒP代表植物吸收营养元素时所能同化碳的能力,反映了植物营养元素的利用效率,同时也代表着不同群落固碳效率的高低[7]㊂研究区不同植物叶片CʒN值挺水植物(17.4)低于湿生植物(24.5),说明湿生植物N利用效率可能高于挺水植物㊂以灰化苔草㊁水蓼等为优势种的湿生植物带一年中经历频繁的干湿交替,土壤中的N㊁P等养分,特别是N处于极大的波动中㊂同时,由于地表径流与地下径流等影响极易造成土壤养分的流失㊂而以芦苇㊁南荻为代表的挺水植物区因为所处的湖底高程相对较高,一年中淹水时间及干湿交替的频率要低于湿生植物区,土壤中的养分相对比较稳定㊂因此,湿生植物表现出较高的CʒN值很可能是对养分波动的一种适应㊂Koerselman和Meuleman[28]对欧洲湿地植物的研究表明,在群落水平上,NʒP>16意味着植物P受限,NʒP<14说明N受限,NʒP值介于二者之间可能受N㊁P的共同限制㊂由于鄱阳湖湿地植物群落结构的高度单一性,本研究中6种植物均是相应植物群落中的绝对优势种,以灰化苔草群丛为例,灰化苔草单一物种的生物量超过总群落生物量的98%㊂因此,这些绝对优势的物种特性基本上代表了群落的总体特征㊂以此来判断,灰化苔草(9.1)㊁水蓼(10.4)和红穗苔草(12.03)等3类湿生植物群落更多地表现为N受限㊂菰(14.0)群落则可能N与P共同受限,而芦苇(18.1)㊁南荻(16.9)则可能更受P的限制㊂菰虽为挺水植物但因为其生境常年淹水,N的波动相对较大,因而相对于芦苇㊁南荻更加受N的限制㊂总体上挺水植物群落可能更加受P的限制,而湿生植物群落更加受N的限制,这与CʒN㊁CʒP的指示意义相对一致,即在某种养分相对限制的生境中,植物对该养分保持相对较高的利用效率[8]㊂尽管NʒP被广泛应用于养分限制的判断,但不同生态系统类型N㊁P限制的NʒP比阈值可能存在较大差异,因而利用化学计量关系来判断养分的限制还需要进一步的野外施肥实验加以印证㊂研究表明凋落物CʒN比小于40,开始出现凋落物矿化分解净N释放[38],且凋落物分解速率与CʒN㊁CʒP7㊀7期㊀㊀㊀聂兰琴㊀等:鄱阳湖湿地优势植物叶片⁃凋落物⁃土壤碳氮磷化学计量特征㊀8㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀36卷㊀值呈显著负相关,CʒN㊁CʒP值越低,其分解速率越快[39]㊂因此,根据凋落物的CʒN化学计量比来判断,本研究中6种植物群落的凋落物理论上都具有快速分解周转的特征,这也在一定程度上解释了鄱阳湖湿地土壤碳储量远低于东北三江及青藏高原高寒湿地[40]㊂4㊀结论鄱阳湖湿地不同优势植物种间叶片㊁凋落物及土壤C㊁N㊁P含量差异显著,且叶片C㊁N㊁P含量显著高于凋落物与土壤㊂叶片 凋落物 土壤间C㊁N㊁P化学计量关系差异显著,表现为土壤CʒN㊁CʒP及NʒP值显著低于叶片与凋落物,且土壤C㊁N㊁P化学计量关系与凋落物更为密切,凋落物的CʒN㊁NʒP分别能解释土壤CʒN㊁NʒP变异的35%㊁18%㊂挺水植物与湿生植物之间叶片CʒN㊁NʒP值差异显著,CʒP则差异不显著;凋落物CʒN㊁CʒP与NʒP在挺水植物与湿生植物间均未达到显著性差异㊂参考文献(References):[1]㊀GüsewellS.N:Pratiosinterrestrialplants:variationandfunctionalsignificance.NewPhytologist,2004,164(2):243⁃266.[2]㊀ElserJJ,FaganWF,KerkhoffAJ,SwensonNG,EnquistBJ.Biologicalstoichiometryofplantproduction:metabolism,scalingandecologicalresponsetoglobalchange.NewPhytologist,2010,186(3):593⁃608.[3]㊀ElserJJ,FaganWF,DennoRF,DobberfuhlDR,FolarinA,HubertyA,InterlandiS,KilhamSS,McCauleyE,SchulzKL,SiemannEH,SternerRW.Nutritionalconstraintsinterrestrialandfreshwaterfoodwebs.Nature,2000,408(6812):578⁃580.[4]㊀AbbasM,EbelingA,OelmannY,PtacnikR,RoscherC,WeigeltA,WeisserWW,WilckeW,HillebrandH.Biodiversityeffectsonplantstoichiometry.PLOSONE,2013,8(3):e58179,doi:10.1371/journal.pone.0058179.[5]㊀SternerRW,ElserJJ.EcologicalStoichiometry:TheBiologyofElementsfromMoleculestotheBiosphere.Princeton,NJ:PrincetonUniversityPress,2002.[6]㊀YuQ,ChenQS,ElserJJ,HeNP,WuHH,ZhangGM,WuJG,BaiYF,HanXG.Linkingstoichiometrichomoeostasiswithecosystemstructure,functioningandstability.EcologyLetters,2010,13(11):1390⁃1399.[7]㊀贺金生,韩兴国.生态化学计量学:探索从个体到生态系统的统一化理论.植物生态学报,2010,34(1):2⁃6.[8]㊀ReichPB,OleksynJ.GlobalpatternsofplantleafNandPinrelationtotemperatureandlatitude.ProceedingsoftheNationalAcademyofSciencesoftheUnitedStatesofAmerica,2004,101(30):11001⁃11006.[9]㊀McGroddyME,DaufresneT,HedinLO.ScalingofC:N:Pstoichiometryinforestsworldwide:implicationsofterrestrialRedfield⁃typeratios.Ecology,2004,85(9):2390⁃2401.[10]㊀ClevelandCC,LiptzinD.C:N:Pstoichiometryinsoil:istherea Redfieldratio forthemicrobialbiomass?.Biogeochemistry,2007,85(3):235⁃252.[11]㊀YuanZY,ChenHY,ReichPB.Global⁃scalelatitudinalpatternsofplantfine⁃rootnitrogenandphosphorus.NatureCommunications,2011,2:344⁃344.[12]㊀LiP,YangYH,HanWX,FangJY.Globalpatternsofsoilmicrobialnitrogenandphosphorusstoichiometryinforestecosystems.GlobalEcologyandBiogeography,2014,23(9):979⁃987.[13]㊀吴统贵,吴明,刘丽,萧江华.杭州湾滨海湿地3种草本植物叶片N㊁P化学计量学的季节变化.植物生态学报,2010,34(1):23⁃28.[14]㊀鲁静,周虹霞,田广宇,刘贵华.洱海流域44种湿地植物的氮磷含量特征.生态学报,2011,31(3):709⁃715.[15]㊀王维奇,徐玲琳,曾从盛,仝川,张林海.河口湿地植物活体⁃枯落物⁃土壤的碳氮磷生态化学计量特征.生态学报,2011,31(31):7119⁃7124.[16]㊀李征,韩琳,刘玉虹,安树青,冷欣.滨海盐地碱蓬不同生长阶段叶片C㊁N㊁P化学计量特征.植物生态学报,2012,36(10):1054⁃1061.[17]㊀LiLP,ZerbeS,HanWX,ThevsN,LiWP,HeP,SchmittAO,LiuYN,JiCJ.Nitrogenandphosphorusstoichiometryofcommonreed(Phragmitesaustralis)anditsrelationshiptonutrientavailabilityinnorthernChina.AquaticBotany,2014,112:84⁃90.[18]㊀ZhangZS,LuXG,SongXL,GuoY,XueZS.SoilC,NandPstoichiometryofDeyeuxiaangustifoliaandCarexlasiocarpawetlandsinSanjiangPlain,NortheastChina.JournalofSoilsandSediments,2012,12(9):1309⁃1315.[19]㊀ZhangZS,SongXL,LuXG,XueZS.Ecologicalstoichiometryofcarbon,nitrogen,andphosphorusinestuarinewetlandsoils:influencesofvegetationcoverage,plantcommunities,geomorphology,andseawalls.JournalofSoilsandSediments,2013,13(6):1043⁃1051.[20]㊀DavidsonEA,JanssensIA.Temperaturesensitivityofsoilcarbondecompositionandfeedbackstoclimatechange.Nature,2006,440(7081):165⁃173.[21]㊀SardansJ,Rivas⁃UbachA,PeñuelasJ.TheC:N:Pstoichiometryoforganismsandecosystemsinachangingworld:Areviewandperspectives.PerspectivesinPlantEcology,EvolutionandSystematics,2012,14(1):33⁃47.[22]㊀VandeWaalDB,VerschoorAM,VerspagenJMH,vanDonkE,HuismanJ.Climate⁃drivenchangesintheecologicalstoichiometryofaquaticecosystems.FrontiersinEcologyandtheEnvironment,2010,8(3):145⁃152.[23]㊀ElserJJ,AndersenT,BaronJS,BergströmAK,JanssonM,KyleM,NydickKR,StegerL,HessenDO.ShiftsinlakeN:Pstoichiometryandnutrientlimitationdrivenbyatmosphericnitrogendeposition.Science,2009,326(5954):835⁃837.[24]㊀胡振鹏,葛刚,刘成林,陈伏生,李述.鄱阳湖湿地植物生态系统结构及湖水位对其影响研究.长江流域资源与环境,2010,19(6):597⁃605.[25]㊀葛刚,赵安娜,钟义勇,吴志强.鄱阳湖洲滩优势植物种群的分布格局.湿地科学,2011,9(1):19⁃25.[26]㊀刘信中,樊三宝,胡斌华.江西南矶山湿地自然保护区综合科学考察.北京:中国林业出版社,2006:1⁃6.[27]㊀BedfordBL,WalbridgeMR,AldousA.PatternsinnutrientavailabilityandplantdiversityoftemperateNorthAmericanwetlands.Ecology,1999,80(7):2151⁃2169.[28]㊀KoerselmanW,MeulemanAFM.ThevegetationN:Pratio:anewtooltodetectthenatureofnutrientlimitation.JournalofAppliedEcology,1996,33(6):1441⁃1450.[29]㊀GüsewellS,KoerselmanW.Variationinnitrogenandphosphorusconcentrationsofwetlandplants.PerspectivesinPlantEcology,EvolutionandSystematics,2002,5(1):37⁃61.[30]㊀高建华,白凤龙,杨桂山,欧维新.苏北潮滩湿地不同生态带碳㊁氮㊁磷分布特征.第四纪研究,2007,27(5):756⁃765.[31]㊀刘长娥,杨永兴,杨杨.九段沙上沙湿地植物N㊁P㊁K的分布特征与季节动态.生态学杂志,2008,27(11):1876⁃1882.[32]㊀赵美霞,李德志,潘宇,吕媛媛,高锦瑾,程立丽.崇明东滩湿地芦苇和互花米草N㊁P利用策略的生态化学计量学分析.广西植物,2012,32(6):715⁃722.[33]㊀熊汉锋,黄世宽,陈治平,廖勤周,谭启玲,王运华.梁子湖湿地植物的氮磷积累特征.生态学杂志,2007,26(4):466⁃470.[34]㊀罗先香,张珊珊,敦萌.辽河口湿地碳㊁氮㊁磷空间分布及季节动态特征.中国海洋大学学报:自然科学版,2010,40(12):97⁃104.[35]㊀VergutzL,ManzoniS,PorporatoA,NovaisRF,JacksonRB.Globalresorptionefficienciesandconcentrationsofcarbonandnutrientsinleavesofterrestrialplants.EcologicalMonographs,2012,82(2):205⁃220.[36]㊀AertsR.Climate,leaflitterchemistryandleaflitterdecompositioninterrestrialecosystems:atriangularrelationship.Oikos,1997,79(Fasc.3):439⁃449.[37]㊀SardansJ,Rivas⁃UbachA,PeñuelasJ.Theelementalstoichiometryofaquaticandterrestrialecosystemsanditsrelationshipswithorganismiclifestyleandecosystemstructureandfunction:areviewandperspectives.Biogeochemistry,2012,111(1⁃3):1⁃39.[38]㊀PartonW,SilverWL,BurkeIC,GrassensL,HarmonME,CurrieWS,KingJY,AdairEC,BrandtLA,HartSC,FasthB.Global⁃scalesimilaritiesinnitrogenreleasepatternsduringlong⁃termdecomposition.Science,2007,315(5810):361⁃364.[39]㊀EnríquezS,DuarteCM,Sand⁃JensenK.Patternsindecompositionratesamongphotosyntheticorganisms:theimportanceofdetritusC:N:Pcontent.Oecologia,1993,94(4):457⁃471.[40]㊀吴琴,尧波,幸瑞新,朱丽丽,胡启武.鄱阳湖典型湿地土壤有机碳分布及影响因子.生态学杂志,2012,31(2):313⁃318.9㊀7期㊀㊀㊀聂兰琴㊀等:鄱阳湖湿地优势植物叶片⁃凋落物⁃土壤碳氮磷化学计量特征㊀。
鄱阳湖湿地植物多样性资源调查与分析
鄱阳湖湿地植物多样性资源调查与分析许军;王召滢;唐山;何梅【摘要】采用野外调查和室内分析相结合的方法,对鄱阳湖湿地植物资源进行调查研究.结果表明,鄱阳湖湿地植物共67科181属327种;全区湿地植物划分为6个生活型和3个生态型;湿地植被类型统计分析则表明鄱阳湖湿地植被丰富,大致分为5大群系60余个群丛;资源植物和珍稀保护植物较丰富.【期刊名称】《西北林学院学报》【年(卷),期】2013(028)003【总页数】5页(P93-97)【关键词】鄱阳湖;湿地植物;资源调查【作者】许军;王召滢;唐山;何梅【作者单位】江西省林业科学院,江西南昌330013;江西省林业科学院,江西南昌330013;江西省林业科学院,江西南昌330013;江西省林业科学院,江西南昌330013【正文语种】中文【中图分类】S718.54湿地植物是湿地生态系统的初级生产者,对于维持整个湿地生态系统起着至关紧要的作用。
近年来,随着人口的增长和工业化、城镇化的加快,鄱阳湖生态环境受到了一定破坏,湿地植物多样性日趋减少,植被覆盖率下降,部分种类甚至灭绝,生物量降低,进而导致整个湿地生态系统退化,生态功能减弱。
鄱阳湖湿地植物多样性资源的调查与分析,对于鄱阳湖湿地植物多样性保护、湿地生态系统的恢复、湿地植物资源的可持续利用等具有重要意义。
鄱阳湖是我国最大的淡水湖泊,在中国长江流域的调蓄洪水和保护生物多样性等方面发挥着巨大的功能,也是世界自然基金会划定的全球重要生态区之一,对维系区域和国家生态安全具有重要作用[1],鄱阳湖生态功能的发挥离不开丰富多样的湿地植物,湿地植物组成的湿地系统可以有效调节气候,为动植物提供栖息地,含蓄水源、防止水土流失,产生经济与环境效益等多种功能[2]。
目前对湿地植物的定义有广义和狭义之分。
广义的湿地植物泛指生长在沼泽地、湿原、泥炭地或者水深不超过6m的水域中的植物。
狭义的湿地植物指生长在水陆交汇处,土壤潮湿或者有浅层积水环境中的植物[3-4]。
鄱阳湖自然保护区湿地植被生物量空间分布规律
鄱阳湖自然保护区湿地植被生物量空间分布规律吴桂平;叶春;刘元波【摘要】探明区域湿地植被生物量的空间分布规律及其变化趋势,对于更好地保护候鸟生境、制定合理的湿地保护政策具有重要的意义.以鄱阳湖国家级自然保护区为研究对象,基于2000-2011年研究区MODIS植被指数产品和同期的植被生物量调查资料,建立了湿地植被生物量的遥感估算模型.在此基础上利用GIS空间分析方法,系统分析了保护区近10年来湿地植被生物量的空间分布规律及其季节变化特征.研究结果表明:(1) MODIS增强型植被指数的乘幂模型可以较好地模拟研究区湿地植被生物量的鲜重,拟合模型总体精度达到91.7%.(2)多年平均生物量呈现“岛屿型”空间分布模式:各子湖泊及洼地中心处,表现为水生植被群落为主的低生物量区(<285 g/m2);湖心水体外围14-15m的高程区域,分布着以苔草群落为主的中生物量区(285-830 g/m2);高程位于16-18m的河口三角洲及天然堤坝区域,表现为以蒿、荻和芦苇群落为主的高生物量区.(3)保护区植被群落分布具有特定的季相变化特征,高、中、低生物量区在不同的月份呈现出不同的空间生消和演进规律,鄱阳湖水位的周期性涨落是影响其变化的一个重要扰动因子.【期刊名称】《生态学报》【年(卷),期】2015(035)002【总页数】9页(P361-369)【关键词】湿地植被;MODIS;生物量时间序列;空间分布规律;鄱阳湖自然保护区【作者】吴桂平;叶春;刘元波【作者单位】中国科学院南京地理与湖泊研究所,湖泊与环境国家重点实验室,南京210008;滁州学院地理信息与旅游学院,滁州239000;中国科学院南京地理与湖泊研究所,湖泊与环境国家重点实验室,南京210008【正文语种】中文湿地植被是在有潜育层或泥滩积累的水成土壤上生长的,以湿生和水生植物为主的植被群类型,是湿地生态系统的重要组成部分,在维持生态系统结构和功能方面起到十分重要的作用[1- 3]。
鄱阳湖湿地植物群落沿高程梯度变化特征研究
鄱阳湖湿地植物群落沿高程梯度变化特征研究刘肖利;丁明军;李贵才;齐述华;张起明【摘要】鄱阳湖湿地植物群落地理分布特征的研究对鄱阳湖的生态保护具有重要意义.基于野外植物群落的样方调查,结合数字高程模型,分析了鄱阳湖湿地植物在不同高程范围内的分布格局和变化特征.结果表明:鄱阳湖湿地植物以禾本科、莎草科、蓼科和菊科等植物最为常见,地上生物量随高程呈上升趋势;物种丰富度与高程呈非线性正相关关系,Shannon指数、Simpson指数在高程上均呈下降-上升-下降趋势;12.5~ 13.5 m高程范围内,生境差异较小,Jaccard指数较大,在12 ~ 12.5 m 和14.5 ~15 m高程范围内,生境差异较大,属于湿生植物到中生、旱生(或沙生)植物的过渡地带,15 m高程以上植物生长环境趋于稳定.【期刊名称】《人民长江》【年(卷),期】2013(044)005【总页数】5页(P82-86)【关键词】湿地植物群落;实地调查;多样性研究;高程变化;鄱阳湖【作者】刘肖利;丁明军;李贵才;齐述华;张起明【作者单位】江西师范大学地理与环境学院,江西南昌330022【正文语种】中文【中图分类】X171植物群落多样性的梯度特征指在群落组织水平上物种多样性的大小随着某一生态因子梯度有规律性的变化[1]。
在研究这种梯度特征时,很难把生态因子之间的作用区分开来,往往是几个因子的综合作用,如沿着高程梯度,土壤含水量和光照条件等发生变化,对湿地植物的生长、植物区系的组成、植物群落的分布乃至生态系统的功能都有制约性的影响[2]。
湿地植物群落物种组成、结构特征及分布范围与湿地水文地貌特征关系密切,开展对植物多样性随高程变化规律的相关研究,对鄱阳湖区湿地的恢复与重建、湿地的生物多样性保护等具有重要意义。
鄱阳湖作为一个过水湖泊,水位随季节变化而变化,在不同高程梯度上,湖滨地区环境因子,如水分条件和水位的变化会影响到湿地植物物种组成、物种多样性、群落演替和初级生产量[3]。
鄱阳湖湿地介绍
鄱阳湖湿地植被实地调查
鄱阳湖部分湿地植被分布
样号 1#
3#
4# 5# 7# 8#
GPS点位
纬度
经度
29.45027
116.0186
29.28484
115.995
29.27586
29.29535 29.25359
29.24855
115.9377
116.0364 116.1098
116.1846
植物种类
1 2 34
1993年版《鄱阳湖地图集》
与1993年出版的《鄱阳湖地图集》中湿地植被分布面积相比较:
1:星子县西南1993年地图集上显示为沉水植被分布区,2008年调查发现为苔草分布区; 2:地图集显示蚌湖周围均为苔草分布区, 2008年调查湖堤高处带状分布芦苇,长势较好; 3:赣江中支口地图集上显示为沉水植被分布区,实地调查发现为苔草分布区,河道两侧有芦苇分布。 4:地图集上显示为沉水植被分布区,实地调查发现为大片苔草分布区,有斑块状芦苇分布。
都昌以南饶河东侧
鄱阳湖水华蓝藻 分布2007-2010
局部湖区高营养
秋季温度和水流
鄱阳湖2010年局部蓝藻水华
鱼腥藻-水华蓝藻
微囊藻-水华蓝藻
2011年8月鄱阳湖 水华蓝藻分布
鼓藻-清水种类
四棘藻-河流种类
葡萄藻-土壤种类
潘多硅藻-高盐度种类
鄱阳湖部分湖区底栖动物时空分布
点位 优势种类 1# 苏氏尾鳃蚓
鄱阳湖湿地生态系统
湖泊湿地: 发育在湖泊边缘,水较浅的部分(枯水期水深
<2m)。
湖泊沼泽化:水生植物带状入侵,沼生植物“浮毯式”蔓延。
湖泊湿地类型:浅水湖泊整体,草型湖泊,藻型湖泊。
鄱阳湖湿地典型草洲植物群落种-面积关系
鄱阳湖湿地典型草洲植物群落种-面积关系段后浪;赵安;姚忠【摘要】为了解鄱阳湖湿地草洲植物群落的结构,对其3种典型草洲植物群落种-面积关系进行了研究.采用巢式样方法调查植物物种数量,并用3种非饱和曲线拟合种-面积方程.结果表明,基于实测数据,3个草洲物种数随着取样面积的增加先快速增加后趋于平稳;群落最小取样面积均为30 m2.幂函数模型对3个草洲群落的种-面积关系拟合效果均为最佳,3个草洲群落的RSE分别为0.35、0.35和0.56,AAD分别为0.23、0.17和0.35,AARD分别为0.06、0.02和0.07,而指数模型、Fisher 模型的拟合效果一般.指数模型计算得到的不同比例因子下3个草洲最小取样面积与实际情况最为吻合.这为鄱阳湖区进行植物群落数据采集的样方设置提供了理论参考.【期刊名称】《热带亚热带植物学报》【年(卷),期】2017(025)006【总页数】7页(P539-545)【关键词】非饱和曲线;鄱阳湖湿地;巢式样方法;植物群落;最小取样面积【作者】段后浪;赵安;姚忠【作者单位】江西师范大学鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室, 地理与环境学院, 南昌 330022;江西师范大学鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室, 地理与环境学院, 南昌 330022;江西省科学院, 南昌 330096【正文语种】中文种-面积关系描述的是植物群落物种数量随样地面积变化所呈现的变化规律,被认为是“生态学研究中少有的几个真正的定理之一”[1]。
由于研究区域的差异性,导致植物群落样方内物种数随取样面积的扩大增加的速度也不相同,但总体上,取样初期群落物种数随样方面积扩大增加较快,随着样方面积增大逐步减缓甚至保持稳定状态[2]。
研究植物群落种-面积关系最主要的目的是确定群落最小面积(指能够代表一个特定群落类型植物种类组成及结构的最小样方面积),因为在研究时对群落进行全部调查会花费大量人力、物力。
群落最小面积受到群落类型、取样尺度等诸多因素的影响,且变化幅度较大[3]。
鄱阳湖湿地植物生态系统结构及湖水位对其影响研究_胡振鹏
(3)鄱阳湖湿地生境受水位变化影响大 , 植被 发育与洲滩淹没 、出露时间密切相关 , 不同种类植物
(1)以松门山为界 , 北低南高 。 松门山以北是 湖水进入长江的通道 , 吴淞高程 14 m 以下 面积占 92 %, 以 11.5 ~ 12.0 m 面积最大 , 占该区总面积的 21 %。松门山以南的主湖区 , 吴淞高程 11.5 ~ 14.0 m 面积占到该区面积的 83 %, 以 12.5 ~ 13.0 m 为 最大 , 占 41 %, 体现了鄱阳湖浅水湖的特点 , 湖床平 坦 , 该区域分布有大面积的水生植被 。 9 m 以下高 程主要集中在北部和南部河槽之中 , 河槽是全湖高 程最低之处 。
1 979 .58
14 .99
1 720 .49 741 .64
2 462 .13
16 .15
2 655 .34 76 .08
2 731 .40
水陆 沼泽
过渡带
泥滩 沙地
小计(km2)
650 .82
516 .57 19 .90
1 187 .29
267 .68
319 .58 39 .31
第 6 期 胡振鹏等 :鄱阳湖湿地植物生态系统结构及湖水位对其影响研究
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图 1 鄱阳湖不同水位的遥感影像 Fig .1 Remo te Sensing Images for Differe nt W ater L evels in P oy ang Lake
鄱阳湖南矶湿地优势植物群落及土壤有机质和营养元素分布特征
鄱阳湖南矶湿地优势植物群落及土壤有机质和营养元素分布特征张全军;于秀波;钱建鑫;熊挺【期刊名称】《生态学报》【年(卷),期】2012(032)012【摘要】湿地植物和土壤是承担湿地诸多生态功能的主要基质和载体,相互之间有着强烈的影响.湿地土壤影响植物的种类、数量、生长发育、形态和分布,湿地植物又影响土壤中元素的分布与变化.鄱阳湖湿地的植物和土壤的特征及由他们带来的候鸟栖息地价值都受到他们之间的相互作用以及湖泊水位不同频率和幅度波动的影响.研究鄱阳湖湿地植物和土壤的特征及其形成原因和相互关系.为此,从2010年10月到2011年10月,对鄱阳湖湿地不同水位梯度下分布的芦苇、南荻、苔草、虉草和刚毛荸荠5个优势植物群落中57个定点样方展开了月度植被调查并且对5个不同植物群落下的135个土壤样品进行了实验室分析,研究了鄱阳湖优势植物群落及湿地土壤中有机质、全氮、全磷、全钾含量的分布特征及其相互关系.研究结果表明,鄱阳湖湿地优势植物群落分布特征受湿地土壤元素分布特征、湖面水位波动及植物生长特性和土壤沉积及土壤养分的综合影响,呈现了沿水位和海拔梯度明显的条带状或弧状分布、从湖岸到湖心依次分布为:狗牙根群落、芦苇群落、南荻群落、苔草群落、虉草群落、刚毛荸荠群落,最后是水生植物.同时植物群落的组成和分布特征也随季节性水位涨落的变化而变化;土壤有机质及其他各元素含量特征受植物群落分布、水位波动规律及湿地土壤特性等各种因素的影响,呈现出相对一致的分布规律,在0-20cm土壤层含量较高,20cm层后随土壤深度的增加含量逐渐减小,减小的速度先快后慢直至40cm层后趋于稳定;不同植物群落对土壤有机质、全氮、全磷、全钾的含量及变化具有很大的影响,不同植物群落下同种元素含量差异显著,并且各自随土壤深度和植物群落的变化呈现出层状、带状或弧状富集特征.不同植物群落对土壤养分元素含量影响程度不同,苔草群落对各元素吸收和滞留能力最强、影响最大,刚毛荸荠群落对土壤营养元素影响最弱.湿地植物群落和土壤之间彼此有着强烈的影响,其中植株的重量和土壤的SOC、TN及TP含量有非常显著的负相关关系,与土壤TK含量则有较强的正相关关系,同时,植株的重量和高度与土壤地下水埋深也有微弱的负相关关系.【总页数】14页(P3656-3669)【作者】张全军;于秀波;钱建鑫;熊挺【作者单位】中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室,北京100101;中国科学院研究生院,北京100049;中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室,北京100101;江西鄱阳湖南矶湿地国家级自然保护区管理局,南昌330038;江西鄱阳湖南矶湿地国家级自然保护区管理局,南昌330038【正文语种】中文【相关文献】1.鄱阳湖南矶山湿地土壤养分的空间分布特征 [J], 彭桂群;刘星剑;敖子强2.向海湿地不同植物群落下土壤有机质和全磷的空间分布特征 [J], 白军红;高海峰;肖蓉;王国平;黄来斌3.鄱阳湖南矶湿地6种优势植物群落植被碳储量分布特征 [J], 汪琴;胡佳;冯哲;张前前;吴琴;胡启武4.鄱阳湖南矶山湿地沉积物-植物体系中汞分布特征解析 [J], 张小龙;黄庭;张湘文;吴代赦;王香莲;王静岚;赖碧海;邓毓峡5.鄱阳湖南矶国际重要湿地观鸟设施生态设计 [J], 陈五英;万丝雨因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
鄱阳湖洲滩湿地优势植物生态位特征研究
摘要对鄱阳湖洲滩湿地优势植物种群进行基于植物特征的生态位研究,主要分析糙叶薹草、灰化薹草、水田碎米荠等22种优势湿地植物的生态位宽度和生态位重叠。
糙叶薹草(0.292)、灰化薹草(0.258)等具有较宽的生态位,单性薹草(0.024)、鸡眼草(0.022)具有较窄的生态位;有105种对发生生态位重叠,占具有生态位重叠的湿地植物物种种为45.5%,生态位重叠值大于0.5的湿地植物物种对有卵碎薹草和蚕茧蓼(0.797)、芫荽菊和蓼子草(0.674)、牛鞭草和鸡眼草(0.630)、蓼子草和蔊菜(0.550)、水田碎米荠和蔊菜(0.538)、牛鞭草和野古草(0.525)、糙叶薹草和糙毛蓼(0.522)。
关键词鄱阳湖湿地植物生态位宽度生态位重叠Niche of Dominant Populations of Wetland Plants in Islets of Poyang Lake//ChenMinghua,ZhaoAnna,LiuYizhenAbstractThispaperinvestigatesonnicheofdominantpopula-tionsofwetlandplantsinisletsofPoyangLake,mainlyanalyzesthenichebreadthandnicheoverlapof22dominantwetlandplants,suchasCarexscabrifoliaSteud.s,CarexcinerascensKükenth,CardaminelyrataBunge,andsoon.Nichebreadthcharacteristics:CarexscabrifoliaSteud.s(0.292),Carexcineras-censKükenth(0.258)hasawideniche,CarexunisexualisC.B.Clarke.(0.024),Kummerowiastriata(Thunb.)Schindl.(0.022)hasanarrowniche;105kindsspecieshavenicheoverlap,thenicheoverlapwetlandplanthas45.5%,wetlandplantshasnicheoverlapvaluesmorethan0.5:CarexovatispiculataY.L.ChangexS.YunLiangandPolygonumjaponicumMeisn.(0.797),CotulaanthemoidesLinn.AndPolygonumcriopolitanumHance(0.674),Hemarthriaaltissima(Poir.)StapfetC.E.Hubb.andKum-merowiastriata(Thunb.)Schindl.(0.630),Polygonumcriopoli-tanumHanceandRorippaindica(Linn.)Hiern(0.550),Car-daminelyrataBunge.andRorippaindica(Linn.)Hiern(0.538),Hemarthriaaltissima(Poir.)StapfetC.E.Hubb.andArundinellaanomalaStend.(0.525),CarexscabrifoliaSteud.sandPolygonumstrigosumR.Br.(0.522).Key wordsPoyangLake;wetlandplant;nichebreadth;nicheoverlapAuthor's addressSchoolofLifescienceandFoodEngineering,NanchangUniversity,330031,Nanchang,Jiangxi,China湿地植物的生态位研究区域主要集中在河流湿地及自然保护区。
鄱阳湖湿地生物多样性研究
制作:XXX
一、鄱阳湖湿地生物多样性概述
• 1.1 生物多样性及其保护意义 • 生物多样性是指一定范围内由多种多
样的活的有机体有规律地结合所构成的稳 定生态综合体。生物多样性对地球演化和 生命维持系统具有极为重要的作用。对于 人类来说,生物多样性具有直接使用价值、 间接使用价值和潜在使用价值。生物多样 性的丧失,将会破坏生态系统的稳定性, 人类的生存环境也就要受到影响。
7.3 鄱阳湖鸟类多样性变化及存在的问题
• 近年来,经过广泛的宣传教育活动、建立自然 保护区和开展打击破坏候鸟专项整治行动,鄱 阳湖候鸟保护进入了良性循环,其候鸟分布的 总类数量均比长江中下游地区的洞庭湖、龙感 湖,升金湖、太湖及崇明东滩湿地分布的候鸟 种类要多,且逐年递增。
• 主要存在以下不足:
• 爬行动物资源是高档皮张、优质蛋白质和特种 药品的来源,在人类生活和医药方面具有广泛 的应用前景,且在维持生物圈的生态平衡中起 着重要作用。
• 鄱阳湖湿地及其周边地区主要的爬行类资源有: 乌龟、鳖、多疣壁虎、中国石龙子、王锦蛇、 赤链蛇、黑眉锦蛇、赤链华游蛇、乌梢蛇、中 国水蛇、舟山眼镜蛇、银环蛇、短尾蛇、扬子 鳄等等。
• 鄱阳湖淡水贝类物种分为稀有种和优势种。近 年来稀有种基本很难找到活体标本,已处于濒 危状态,而优势种分布较广,且数量较多。
鄱阳湖河贝
蚌
3.2 淡水贝类资源利用和保护
目前,对鄱阳湖贝类资源的利用主要是: •捕捞可食用的螺类,每年鄱阳湖都有大量的螺 类运送到国内其他省; •捕捞河蚬,大量河蚬出现在韩国、日本等国家; •利用丽蚌等贝壳加工珠核; •以三角帆蚌作为育珠蚌; •有待开发驯化的种类; •淡水贝类控制水体富营养化的作用也越来越引 起广泛的关注;
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草-藨草群落 Carex cinerascen-Phalaris arundinace),随生境梯度呈递减规律;而 Bray curtis 指数则表现为样带 1>样带 2>样
带 3>样带 4,随生境梯度呈递增规律。土壤有机碳、全氮、硝态氮、铵态氮呈一致的变化规律,均表现为样带 1>样带 2>样
带 3>样带 4,而土壤速效磷表现为样带 1>样带 3>样带 2>样带 4,不同植被带土壤全磷含量差异均不显著(P>0.05)。相关
作为植被生长的养分来源之一,其结构等特性对植 被分布具有显著作用,(Petersen et al.,2015;Calhoun et al.,2017)。湿地植被的格局分布与其生存环境 息息相关,同时也深受物种自身特性的制约,更受 到人类活动的干预。
已有大量研究表明,湿地植被分布对土壤中 氮、磷、有机碳等营养物质的含量有显著影响,植 被能有效吸收来自于湿地及其周围生态系统的营 养元素(Mitsch et al.,2014;Harmáčková et al.,2015; Masi et al.,2017);植被能够充分利用土壤的营养 元素,同时也能够改善土壤结构和特性,使得土壤 保持一定的肥力和活力(孙志高等,2015)。有学 者对芦苇(Phragmites australis)湿地开展了相关研 究,经过长期的观测,发现芦苇能够吸收将近 66% 的无机氮,对于降低土壤氮含量具有重要作用(崔 丽娟等,2016)。不同季节湿地植被的生长发育也
性分析表明,不同植被带 Bray curtis 指数均与土壤养分呈负相关,Jaccard 指数、Sorensen 指数和 Cody 指数均呈正相关,沿
河岸带的增加,其相关系数的绝对值逐渐增加,而土壤磷素与湿地多样性指数没有显著的相关性(P>0.05)。RDA 排序分
析表明,土壤环境因子具有明显的生态梯度,土壤有机碳是影响研究区植被分布的最主要因素,土壤全氮是影响湿地植被分
摘要:土壤是湿地植被生长和植物群落分布的主要影响因子,研究土壤环境因子对鄱阳湖湿地植物群落分布特征的影响有助
于深入理解湿地生态系统地球生物循环过程。通过研究鄱阳湖湿地不同生境下植物群落土壤lysis,RDA)探讨了鄱阳湖湿地主要土壤环境因子及其对植被分布的影响。结果表明,鄱阳湖湿地 Jaccard
布的次要土壤环境因子。
关键词:土壤;群落特征;湿地植被;鄱阳湖
DOI: 10.16258/ki.1674-5906.2018.08.006
中图分类号:S718; X17
文献标志码:A
文章编号:1674-5906(2018)08-1424-08
引用格式:纪昌品, 王华. 2018. 鄱阳湖湿地植物群落分布特征及其对土壤环境因子的响应[J]. 生态环境学报, 27(8): 1424-1431. JI Changpin, WANG Hua. 2018. Response of vegetation distribution to soil environmental factors in wetlands of Poyang Lake [J]. Ecology and Environmental Sciences, 27(8): 1424-1431.
指数、Sorensen 指数和 Cody 指数均表现为样带 1(藜蒿-苔草带 Cynodon dactylon-Carex cinerascen)<样带 2(芦苇-藨草群
落 Phragmites communis-Phalaris arundinace)<样带 3(苔草-狗牙根群落 Carex cinerascen-Artemisia selengens)<样带 4(苔
不尽相同,自然对营养成分的吸收利用能力和需求 也不一样,植被的养分吸收作用能够显著制约土 壤营养物积累,只有具有一定的生物多样性,才 能够更好地积累营养物(王为东等,2010)。对 白洋淀湖的研究发现,其水陆交错的生态分布能 够促进生物多样性发展,其狭小沟壑能够显著截 留近 42%的全氮成分(毛志刚等,2009)。对海 滨湿地的研究发现,湿地的水文状况深受植被的 影响(彭涛等 2014),不同的植被能够富集不同 的营养元素,植被多样性能够影响不同的营养成 分,对改善土壤结构及水域状况具有明显的作用。 湿地土壤环境因子是湿地植被生长的显著间接体 现之一(肖德荣等,2015);王晓龙等(2011) 研究表明,土壤养分越均匀,说明生物多样性越 高,生物分布均匀度越好,二者具有显著的正相 关。王顺忠等(2003)研究表明,植物群落的变 化受环境因子的制约,二者表现出一定的同步性, 进而导致群落的交替出现。
基金项目:国家社会科学基金青年项目(12CJY031) 作者简介:纪昌品(1977 年生),男,讲师,博士,主要从事生态经济与管理。E-mail: Jichang_pinn@
*通信作者 收稿日期:2018-01-08
纪昌品等:鄱阳湖湿地植物群落分布特征及其对土壤环境因子的响应
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湿地是连接陆地与湖泊、海洋等水体交互作用 的敏感地带和枢纽,具有独立的生态结构和巨大物 种基因库(Zhang et al.,2014;He et al.,2015), 湿地与陆地、海洋共同构成三大生态系统,被称为 “地球之肾”,因其处于陆地和水域的交互地带, 具有蓄水防涝的作用(Bassi et al.,2014;Camacho et al.,2016;Shao et al.,2016),同时因其能够涵 养水源,对气候具有很好的调节作用,可以说湿地 在保持生物多样性方面发挥着巨大作用,(蒋卫国 等,2015;王伟等,2015)。湿地土壤具有独特性, 是水陆交互影响之下的其他生态系统难以取代的 特殊产物,能够促进整个生态平衡。湿地植被的生 长受到生物、非生物因素的影响(吕铭志等,2013; 孙志高等,2015);水文及土壤等非生物因素对植 被生长具有最直接的作用,也是对其影响最显著的 因素,是湿地植被研究的重要方向之一;土壤养分
生态环境学报 2018, 27(8): 1424-1431 Ecology and Environmental Sciences
E-mail: editor@
鄱阳湖湿地植物群落分布特征及其对土壤环境因子的响应
纪昌品*,王华
南昌大学公共管理学院,江西 南昌 330031