调水调沙工程影响下黄河口滨岸潮滩湿地典型植被的生态适应机制

The Yellow River Delta is under threat of functional degradation in recent years. Water-Sediment Regulation Project not only supplement abundant freshwater, but also change sediment burial and nitrogen nutrition level, which affect vegetation growth. Typical vegetation has indicative function for the degradation of wetland. Therefore, it is important to study the ecological adaptation mechanism of vegetation under the influence of Water-Sediment Regulation Project, which will offer important scientific gist for the ecological protection of the restored wetland in the Yellow River estuary. Suaeda Salsa which is typical vegetation in the intertidal flat is selected as research objective. Growth characteristics of S. salsa will be analyzed in order to reveal the influence of Water-Sediment Regulation Project on vegetation ecological characteristics. Three key factors (hydrological regime, sediment burial and nitrogen addition) are selected and morphological parameter, chlorophyll fluorescence parameters, antioxidase activities and 15N distribution in the plant-soil system are analyzed, in order to reveal the key factors affecting the growth of S. salsa. The results of this project not only can assess the change trend of S. salsa wetland but also can reveal the restoration processes and mechanisms of the degraded wetland to support scientific evaluation for Water-Sediment Regulation Project.

近年来黄河三角洲面临退化的生态问题，调水调沙为湿地补充大量淡水恢复退化湿地的同时，也改变了沉积环境和氮营养水平，从而对植被生长产生影响。典型植被对湿地退化具有重要指示作用，因此深入研究调水调沙多因子综合影响下植被的生态适应机制，对黄河三角洲湿地恢复与保育具有重要的指导意义。本项目选择黄河口滨岸潮滩湿地典型植被碱蓬（Suaeda Salsa）为研究对象，基于野外试验和微区试验相结合的方法，通过对比分析调水调沙影响和未影响的碱蓬生长情况，明确调水调沙过程中及结束后碱蓬生态特征及年际变化规律；以调水调沙过程中三个关键因子（淹水、沉积和外源氮输入）为切入点，设置3因素4水平正交试验，测定碱蓬的形态指标、叶绿素荧光参数、抗氧化酶指标和氮元素在植物-土壤中的分布与归趋，识别不同水沙条件和氮素水平影响碱蓬生长的关键因子。研究结果有助于预测未来碱蓬湿地的变化趋势，揭示调水调沙工程在湿地恢复中的关键机制。

调水调沙工程的实施为黄河三角洲湿地补充大量淡水的同时，亦改变了沉积环境和营养元素水平，先锋物种碱蓬（Suaeda salsa）针对调水调沙带来的生境变化的适应情况，对黄河三角洲湿地恢复与保育具有重要的作用。为此选择调水调沙过程中关键环境因子（淹水、沉积和外源氮输入）为切入点，基于野外试验和微区实验，研究了调水调沙影响下先锋物种碱蓬的生态适应机制。研究结果表明：受调水调沙影响较大的区域沉积物盐分含量较低，氮磷等营养元素水平变化较大，此外部分重金属（Cr和Cd）含量相对较高；生长在环境相对稳定地区的碱蓬总生物量较大，且茎所占的比例高，而受调水调沙影响大不稳定的生境，碱蓬株高降低，地下生物量增大。碱蓬对淹水深度、泥沙埋深及外源氮输入表现出一定的适应性，具体表现为：①改变根、茎和叶分配比，尤其是在泥沙埋深处理时碱蓬被埋茎会长出须根，增加根所占的比例，当无外源N输入（N0）和输入量为3 g·m-2（N1）时，随着埋深深度的增加，根所占的比例由6.97%和6.37%分别增至13.59%和9.24%；②淹水处理时茎能够在水-气界面长出气生根应对缺氧环境；③不同处理时碱蓬抗氧化酶（CAT、POD和SOD）表现为出不同的活性。极差结果表明淹水深度对碱蓬的生长情况影响较大(R=45.53, 56.75, 6.58, 108.86)，其次为氮输入（R=23.74, 48.99, 4.41, 34.83）和泥沙埋深（R=9.32, 11.41, 5.89, 19.69），且三种因素的最优组合为：2 cm淹水深度+12 cm埋深深度+9 g·m-2氮输入量，即低水平的淹水、适当水平的氮输入及泥沙埋深有利于碱蓬的生长，此时碱蓬对外源氮的利用增加，其中根对外源15N的累积率和累积量取得最大值（18.21％和1.10 g·kg-1），茎和叶外源15N的累积率和累积量也相对较高，分别为18.01％、0.93 g·kg-1和18.51％、3.60 g·kg-1。由此可见，淹水深度的变化对碱蓬的生长起到决定性的作用，而目前调水调沙带来的泥沙和氮输入对碱蓬生长的影响不显著，所以在调水调沙等工程的实施过程中应更加注重淹水深度的把控。研究结果可为调水调沙工程的实施提供一定的数据支持。