模拟增温对长江口盐沼湿地芦苇与互花米草种间竞争关系的影响

The effect of global warming on the invasiveness of invasive plants is now a high spot in the field of global change. Spartina alterniflora, a C4 species, is widely distributed in the Chinese coastal salt marsh, it put a high pressure to the native Phragmites australis (C3 species). Whereas little is known about the interspecies competition between Phragmites australis and Spartina alterniflora under global warming. In this work, Phragmites australis and Spartina alterniflora in the salt marsh of Yangtze estuary were chosen, then open-top chambers were used for the elevation of temperatures (2 ℃, 4 ℃). We investigated the physiological traits, morphological traits, biomass accumulation, clonal growth and sexual reproduction parameters of these two species under elevated temperatures at monoculture and mixed community. We choose some biomass and reproduction parameters to quantitatively identify the interspecies competition pattern under elevated temperatures. Then physiological and morphological traits under elevated temperature were compared between these two species to understand the mechanisms behind the competition pattern. This work could provide basic data with respects to the population dynamics of Phragmites australis and Spartina alterniflora in the salt marsh of Yangtze Estuary under global warming, and provide scientific basis for the adjustment of present wetland management strategies to adapt to the predicted global warming.

气候变暖对外来植物入侵的影响是当前全球变化研究的热点。C4植物互花米草(Spartina alterniflora)是我国盐沼湿地入侵严重的外来植物，对本地C3植物芦苇(Phragmites australis)产生了很大的竞争压力。温度升高是否以及如何影响到两个植物的种间竞争关系，目前尚缺乏相关研究。本研究拟以长江口盐沼湿地芦苇与互花米草为研究对象，通过开顶式生长室(OTC)模拟大气增温(2 ℃, 4 ℃)，研究单种和混种下两种植物的光合生理与形态结构特征、生物量生长、克隆生长以及有性繁殖参数对增温的响应。选取生物量与繁殖主要参数来定量研究增温对芦苇与互花米草种间竞争格局的影响，并通过种间光合生理与形态结构特征对增温响应差异的比较分析，来揭示增温对种间竞争关系的影响机制。本研究可以为预测气候变暖情景下长江口盐沼湿地的种群动态提供基础数据、也为目前湿地管理措施的适应性调整以应对气候变化提供理论依据。

C4植物互花米草是我国盐沼湿地入侵严重的外来植物，对本地C3植物芦苇产生了很大的竞争压力，大气温度升高是否以及如何影响到两个植物的种间关系是当前湿地生态系统保护关注的焦点。本研究以长江口盐沼湿地芦苇与互花米草为研究对象，通过开顶式生长室(OTC)模拟大气增温（2℃），连续监测单种和混种下两种植物的光合生理参数、形态结构特征、生物量生长、有性以及无性繁殖对增温的响应（2016-2018），并通过相对邻里效应指数定量研究增温对植物种间竞争关系的影响，并通过种间光合生理与形态结构特征对增温响应差异的比较分析，来揭示增温对种间竞争关系的影响机制。主要结果如下：（1）增温显著的增加了互花米草总生物量和地上生物量，这主要是由于更高的净光合速率、叶面积和物候期延长，但对地下生物量影响不显著，主要是由于减少了地上生物量的分配；增温对芦苇地上生物量和总生物量影响不显著, 但增加了地下生物量，主要是由于增加了地下生物量的分配。（2）增温显著增加了互花米草的结穗数、穗重以及每穗种子数，但减少了分蘖数；而增温抑制了芦苇结穗数、穗重以及每穗种子数，但增加了分蘖数。（3）芦苇相对于互花米草有更高的相对邻里效应指数，其生长与繁殖受到互花米草抑制作用明显，表现为净光合速率和叶面积指数的降低，对照处理下，混合群落里芦苇种群随着时间进程会出现衰退。增温显著的提高了芦苇与互花米草的相对邻里效应指数，两个植物的种间竞争程度加剧，进一步加剧了芦苇衰退进程。.综上所述，相对于芦苇，互花米草光合生理、形态结构、生物量生长以及有性繁殖在增温环境下获益更大，并通过种间竞争抑制了芦苇的生长与繁殖表现，加剧了混合群落中芦苇种群的衰退。该研究成果丰富了我们对于气候变暖下芦苇与互花米草种间竞争格局动态及其机制的认识。本项目共发表论文6篇，其中SCI 收录论文4篇，培养硕士生2人，博士生1人。