长白山泥炭地植被格局与碳库功能的植物相互作用调控机理

Plant-plant interaction is a key process to construct vegetation pattern and affect ecosystem function. Under the background of environmental change,vegetation succession characterized by dominancy inrease by Polytrichum strictum happens in many peatlands dominated by Sphagnum in the Changbai Mountains region, and mechanism of plant-plant interaction mediates vegetation pattern and even carbon pool function is not clear. We select Hani Peatland in the Changbai Mountians as study site and P. strictum and two Sphagna as study species, by studying on the effect of vegetation substrate on spore germination and establishment and the effect of plant-plant interaction on clonal expansion of bryophytes, to test the hypothesis that plant-plant interaction driving the expansion of P. strictum and to uncover its mechanism to mediate vegetation pattern in Hani Peatland. By studying the effect of plant-plant interaction on net primary productivity and litter decomposition in bryophytes and carbon accumulation, analyze the effect of vegetation pattern change on carbon accumulation in the peatland. By studying on peat docomposition in situ, integrating several dating techniques, using the index including plant residue composition, carbon accumulation rate, polyphenol content, et al., we try to build plant-plant interaction intensity and its attenuation models, to look for the mechanism of plant-plant interaction mediating carbon pool function in peatlands of the Changbai Mountains and also make a contribution for theoretical research in peatland science and plant-plant interaction.

植物相互作用是构建植被格局、决定生态系统功能的关键过程。环境变化背景下，长白山以泥炭藓为优势植物的许多泥炭地发生了植被演替，直叶金发藓优势度增加，植物相互作用构建该植被格局和影响碳库功能的机理尚不清楚。本项目以长白山哈泥泥炭地为研究地，以直叶金发藓和两种泥炭藓为研究物种，通过研究植被基质对苔藓植物孢子萌发与定居的影响以及植物相互作用对苔藓植物克隆扩展的影响，旨在验证植物相互作用驱动直叶金发藓种群扩展的假说，揭示植物相互作用调控长白山泥炭地植被格局的机理；通过研究植物相互作用对苔藓植物净初级生产力、植物残体分解及碳累积的影响,分析植被格局变化对泥炭地碳累积的影响；通过原位泥炭分解实验，综合多种表层泥炭测年技术，应用植物残体组成、碳累积及泥炭多酚含量等指标，构建植物相互作用强度及其衰减模型，探究植物相互作用调控长白山泥炭地碳库功能的机理，为泥炭地学和植物相互作用理论研究作出贡献。

植物相互作用是构建植被格局、决定生态系统功能的关键过程。环境变化背景下，长白山以泥炭藓为优势植物的许多泥炭地发生了植被演替，直叶金发藓优势度增加，植物相互作用构建该植被格局和影响碳库功能的机理尚不清楚。本项目以长白山哈泥泥炭地为研究地，以直叶金发藓和两种泥炭藓为研究物种，通过研究苔藓地被基质对苔藓植物孢子萌发的影响以及植物相互作用对苔藓植物克隆扩展的影响，旨在验证植物相互作用驱动直叶金发藓种群扩展的假说，揭示植物相互作用调控长白山泥炭地植被格局的机理，并通过模拟环境变化、分解实验及孢子库等研究内容，尝试探讨植物相互作用调控长白山泥炭地碳库功能的机理。研究表明，泥炭地苔藓植物对孢子萌发有较强烈的化感作用，能够抑制其萌发，该抑制作用对于泥炭藓孢子尤其明显，这应是金发藓扩展的一个重要原因之一。 模拟实验表明，去除苔藓地被基质，因为苔藓次生代谢物的减少，泥炭藓孢子活力将下降，表明苔藓地被基质虽然具有抑制孢子萌发的能力，但是其具备保持孢子活力的能力。此外，泥炭地贫营养、低pH和厌氧环境也利于孢子保持低萌发率和高活力。气候变暖导致的干旱可抑制泥炭地苔藓植物的克隆扩展以及生产力，然而，凭借水细胞的形态可塑性，泥炭藓可适应一定程度的干旱胁迫。在较低程度干旱条件（低水位）下，泥炭藓间表现出促进作用，直叶金发藓则对泥炭藓表现出中性效应，但是凭借其较强的耐旱能力，仍可在干旱环境中获得比较优势。分解实验表明，植物的功能类型影响植物残体的品质，对其分解起决定作用，植物死亡后，残体仍可能发挥后生命的植物间相互作用，影响分解，从而影响泥炭地的碳库功能。