三江平原小叶章和芦苇幼苗生长对低光胁迫的响应

采用5种低光处理000、200、400、600、1000lx）研究了小叶章和芦苇幼苗成活和生长对低光胁迫的响应．两种湿地植物幼苗的成活率均随着光照强度的升高而显著增大,小叶章和芦苇幼苗全部成活的光照强度下限分别为400、1000lx．两种植物幼苗生长参数（根重、茎重、叶重、总生物量、绝对生长速率、相对生长速率、净同化速率）都随光照强度的升高显著增大,而叶生物量比和形态学参数（叶面积比、比叶面积）随光照强度的升高显著降低．可见,小叶章和芦苇幼苗生长明显受到光照的影响,幼苗可通过增大光合器官的投入适应低光环境．相对芦苇而言,小叶章幼苗在低光胁迫下形态可塑性大,小叶章更低的存活光强下限及更强的形态可塑性表明小叶章幼苗适应低光胁迫的能力大于芦苇,这可能是小叶章能成为三江平原典型草甸、湿草甸和沼泽群落的优势种,而芦苇只能成为伴生种的主要原因之一．图6表1参31     

长江口滨海湿地芦苇和白茅形态和生长特征对地下水位的响应

芦苇是长江口地区滨海滩涂湿地主要建群种,如何控制白茅扩散、维持原生植被已成为滨海湿地管理亟待解决的生态问题之一.以长江口崇明东滩湿地为研究对象,通过野外调查滨海湿地芦苇(Phragmites australis)和白茅(Imperata cylindrica)种群特征,比较3个不同地下水位(低、中、高水位)条件下芦苇与白茅幼苗和成株生长特征.结果表明:对幼苗而言,地下水位对芦苇单株生长特征影响不显著,地下水位升高会促进芦苇种群密度增加,而显著限制白茅种群密度增加;对成株而言,在单株水平,中水位芦苇株高、基径、叶面积和地上生物量以及相对生长速率显著高于低水位和高水位,并且芦苇相对于白茅的生长优势在中水位条件下最为明显.除株高和基径以外,白茅的其它生长指标在3个地下水位梯度间均无明显差异;在种群水平,芦苇种群植株密度,叶面积指数,叶、茎和地上生物量随着地下水位升高而逐渐升高,在高水位达到最优.与芦苇相反,白茅种群植株密度,叶面积指数,叶、茎和地上生物量随着地下水位升高而逐渐降低,在低水位生长最好.虽然白茅在单株水平上生长不如芦苇,但是凭借其极强的无性繁殖能力在芦苇群落中迅速扩散,与芦苇竞争光照、水分等资源,并且在地下水位较低的条件下白茅种群生长尤为旺盛.因此,在植物幼苗阶段通过人工水位调控适当提高地下水位可以抑制中生性植物白茅的生长,从而有助于恢复东滩湿地以芦苇为单优势种的湿地群落结构和功能.     

大气CO_2浓度升高和氮肥施用对三江平原湿地小叶章生物量及根冠比的影响

利用开顶箱薰气室(open-top chamber)试验装置,研究了不施氮(NN)、施常氮(MN,5 g·m-2)和施高氮(HN,15 g·m-2)3个氮素水平下大气CO2浓度升高对小叶章(Calamagrostis angustifolia)生物量和根冠比的影响.结果表明,大气CO2浓度升高对小叶章生物量的影响因生长期而异.大气CO2浓度升高对小叶章地上生物量的促进作用主要表现在生长前期,拔节期和抽穗期地上生物量较正常大气CO2浓度增加12.42%～22.60%,而腊熟期和成熟期仅增加3.11%～12.97%;大气CO2浓度升高对小叶章地下生物量的促进作用在生长后期表现明显,除拔节期外,小叶章地下生物量增加17.63%～42.20%.小叶章生物量和根冠比对大气CO2浓度的响应与供N水平有关.在HN水平下,大气CO2浓度升高使小叶章生物量和根冠比明显增加,在NN条件下促进作用则不显著.小叶章根冠比明显增加主要是地下生物量显著增长引起的.     

喀斯特特有植物罗甸小米核桃幼苗对光照强度的可塑性响应

研究光照强度对1年生喀斯特特有植物罗甸小米核桃幼苗可塑性的影响,探讨其在个体定居初期如何响应不同光照强度的变化及其生态适应策略.设置约为自然光100%、75%、50%和25%的光照强度处理材料,4个月后收获,比较分析罗甸小米核桃幼苗的形态、生物量分配和生理性状在不同光照强度处理下的差异,并对可塑性指标进行综合评价.结果表明,在中度光强(50%自然光照)下,植物采取增加高度,增大叶面积,增加各部位(根茎叶)的生物量分配,提高叶绿素含量、光合作用,促进游离脯氨酸含量积累和超氧化物歧化酶(SOD)活性来综合调控,此时的丙二醛(MDA)积累量最低、为34.77 nmol/g,说明植物在这种光照强度下适应性最强.其次为高光强(75%自然光照)下,植物的以上各功能性状表现也能达到良好状态.此外,在低光强(25%自然光照)下,植物也具有较高的比叶面积、光合参数等性状.综合看植物各可塑性指标(0.06-0.52),生物量分配>生理性状>形态性状,且根冠比与过氧化物酶(POD)活性可塑性指数最大、分别为0.52和0.51,叶片厚度与SOD活性最小、分别为0.08和0.06.综上所述,在个体定居初期,喀斯特特有植物罗甸小米核桃幼苗各形态、生物量分配和生理性状响应光照强度的敏感程度及调控机制存在明显差异,仅在全光下诱导植物出现明显的抑制表型性状外,在高中低光强下均能灵活地塑造其自身性状来协同维持植物正常生长发育,具有的光照幅较广和可塑性强的特点可能是保证其稳定生存在这种喀斯特高度异质性生境的两个重要原因.(图4表3参42)     

攀援角度对五爪金龙形态、生物量分配及相对生长速率的影响

对不同攀援角度五爪金龙的形态、生物量分配及生长特性等参数进行了分析.结果表明:随攀援角度的增加,五爪金龙主茎长度增加、总叶面积减少;其根生物量比(RMR)增加,叶生物量比(LMR)下降,茎生物量比(SMR)变化不明显.其中,0°攀援生长五爪金龙的叶生物量比是根生物量比的4.625倍;90°攀援生长五爪金龙的根、茎和叶的生物量分配差异最小,在0.318~0.363 g·g-1之间.攀援生长五爪金龙(30°~90°)的相对生长速率随攀援角度的增加而增大.对比0°和90°,30°和60°攀援生长五爪金龙的形态、生物量分配和生长参数均表现出较高的可塑性,对不同倾角支持物的适应能力很强.0°和90°攀援生长五爪金龙的叶面积指数(LAI)、相对生长速率(RGR)和净同化速率(NAR)均高于30°和60°.攀援角度对五爪金龙的形态、生物量分配及相对生长速率存在不同程度的影响,较高相对生长速率的五爪金龙具有较强的种间竞争能力和入侵性.     

大气CO2浓度升高和氮肥施用对三江平原湿地小叶章生物量及根冠比的影响

利用开顶箱薰气室（open—top chamber）试验装置,研究了不施氮（NN）、施常氮（MN,5g·m^2）和施高氮（HN,15g·m^2）3个氮素水平下大气CO2浓度升高对小叶章（Calamagrostis angustifolia）生物量和根冠比的影响。结果表明,大气CO2浓度升高对小叶章生物量的影响因生长期而异。大气CO2浓度升高对小叶章地上生物量的促进作用主要表现在生长前期,拔节期和抽穗期地上生物量较正常大气CO2浓度增加12．42％～22．60％,而腊熟期和成熟期仅增加3．11％～12．97％;大气CO2浓度升高对小叶章地下生物量的促进作用在生长后期表现明显,除拔节期外,小叶章地下生物量增加17．63％～42．20％。小叶章生物量和根冠比对大气CO2浓度的响应与供N水平有关。在HN水平下,大气CO2浓度升高使小叶章生物量和根冠比明显增加,在NN条件下促进作用则不显著。小叶章根冠比明显增加主要是地下生物量显著增长引起的。     

崇明东滩围垦湿地芦苇生态特征与水盐因子的关系

芦苇是崇明东滩围垦湿地生态系统的重要优势物种和建群种,了解芦苇与滨海围垦区湿地土壤水盐因子的关系对于围垦区湿地水盐调控管理和湿地植被恢复具有重要意义.以崇明东滩围垦湿地芦苇(Phragmites australis)为研究对象,通过野外调查与统计分析,探讨滨海湿地芦苇生态特征与地下水埋深(Ground water depth,WD)和土壤电导率(Siol electrical conductivity,EC)的关系.结果表明:研究区地下水埋深与表层土壤电导率呈显著负相关,相关系数为-0.883;沿着高程从高到低,地下水埋深逐渐升高,土壤电导率逐渐降低,在不同水盐梯度下芦苇种群表现出相应的生态特征,芦苇密度、株高、单株叶面积、单株生物量、叶面积指数和单位面积地上生物量均沿着高程的降低而增加.Pearson相关性分析表明,地下水埋深与芦苇生态特征呈显著正相关,而土壤电导率与芦苇生态特征呈显著负相关,并且土壤电导率与芦苇生态特征的相关性大于地下水埋深.回归分析发现芦苇在土壤水埋深较低区域(-5 cm以下)生长受到限制,表现为低密度、低生物量;在地表有少量积水的土壤环境中(0 cm以上)芦苇生长状况较好,表现为高密度、高生物量.随着土壤电导率的增加,芦苇以低密度、低生物量的生态特征来适应胁迫伤害.当土壤电导率5 m S/cm,随着土壤电导率增加,芦苇生长指标快速下降,而当土壤电导率5 m S/cm,芦苇生长指标下降幅度较小.本研究表明,适当提高芦苇湿地年平均土壤水埋深有利于降低土壤表层土壤电导率,并且提高土壤水埋深均有利于芦苇单株生长和种群生长.     

不同小叶章湿地H2S和COS的排放通量研究

利用静态箱/气相色谱法,观测了小叶章沼泽化草甸和小叶章典型草甸两种湿地类型中H2S和COS在生长季(5-9月)的释放动态,结果表明:在两种小叶章湿地中,H2S和COS的排放通量均具有明显的季节和日变化规律.在小叶章沼泽化草甸中H2S和COS的平均释放通量分别为0.34μg·m-2·h-1和-0.29μg·m-2·h-1;小叶章典型草甸H2S和COS的平均释放通量分别为0.14μg·m-2·h-1和-0.20μg·m-2·h-1;小叶章沼泽化草甸H2S和COS的平均释放通量均高于小叶章典型草甸.在生长季两种小叶章湿地均能向大气释放H2S,对COS则表现为从大气中吸收.小叶章的生长过程对H2S和COS的排放影响显著,在小叶章生长旺盛期,H2S出现排放峰值,COS出现吸收高峰.     

三江平原典型小叶章种群地上生物量的空间结构分形特征

2005年5月至10月,应用分形几何学的原理和方法对三江平原典型小叶章种群地上生物量与株高的空间结构分形关系进行了研究。结果表明,典型草甸小叶章和沼泽化草甸小叶章的地上生物量与株高存在良好的静态分形关系,其分形维数(D)是对地上生物量在各器官中积累规律的表征;二者地上生物量与株高的对数值线性相关,相关系数分别介于0.579～0.919和0.655～0.914之间(P<0.01,D值介于1.778～3.414和2.238～3.924之间,各时期地上生物量均以株高的幂函数形式积累;二者地上生物量与株高静态分形关系D值的季节动态基本一致,其变化均符合抛物线模型(P<0.05),而局部波动又与地上生物量的变化有关;生长季内,二者地上生物量与株高动态分形关系的D值分别为2.749和2.738,说明地上生物量的积累具有自相似性,符合幂函数增长的分形生长过程。研究还表明,仅用D值来刻画不同植物地上生物量的空间积累与展布存在一定的局限性,它只能用于测度和描述一种植物体生物量的空间积累及其对空间的占据,而一般不能用于植物间相应指标的类比;导致不同植物D值差异的原因可能与植物生长所处生境、外在因素以及模型参数(C)有关。     

地下水位对芦苇叶片生理特征的影响

选择形态和节数一致的芦苇根状茎栽种到装有江沙的试验桶内,调节并控制试验桶水位,模拟研究江滩湿地地下水位变化对芦苇叶片生理特征的影响.结果表明,在0-40 cm地下水位条件下,芦苇叶片生长情况良好,但随着地下水位降低,芦苇叶长、叶宽和叶面积减小,叶绿素含量降低,最大表观光合电子传递速率和最小饱和光照强度降低.试验时间延长,各试验组叶片进一步生长,但试验组间差异减小,地下水位制约作用减弱.各试验组叶片叶绿素含量和快速光响应曲线均呈现先上升再下降的趋势,与芦苇生长发育的季节性变化规律相一致.地下水位-60 cm试验组芦苇植株在试验初期存活,进入快速生长期后叶片发黄枯萎,光响应能力减弱,细胞膜脂过氧化加剧.导致芦苇植株相继死亡,说明-60 cm地下水位对芦苇生长形成抑制.