陌上菅对通江湖泊水位波动的生理生态适应机制研究

The growth and distribution of hygrophytes in water-level fluctuation zone depend on the hydrological rhythms of lake. The adaptive mechanism of dominant plants under water-level fluctuations is the necessary scientific basis for wetlands ecological protection and restoration. However, the research about underground components traits and seedling regeneration of wetland plants was still insufficient, which disturb us to fully understand the fitness of wet plants. In this project, with Carex thunbergii as the test organism, we will focus on the intraspecific variation of plant functional trait and trade-off in resource allocation. The relationship between functional traits and soil physiochemical properties and the transgenerational plasticity of C. thunbergii was studied. Thus, the response and adaptation mechanism of C. thunbergii to water-level fluctuation could be discovered. Therefore, this project is benefit for exploring vegetation distribution and community succession under changed hydrologic regime, deepen understanding the adaptive mechanism of hygrophyte to heterogeneous habitats, enrichment and improvement for the theories of wetland water resource management and ecological restoration.

湖泊消落带湿生植物的生长和分布依赖于湖泊水文节律的变化。优势植物在水位波动条件下的适应机制是湿地生态保护和修复的科学基础。目前对水位波动环境下湿地植物地下构件尤其是种群更新相关性状及生理机制的探究不足，阻碍了我们对湿生植物适合度的全面掌握及认识。本研究项目以升金湖滩涂优势物种苔草属的陌上菅作为研究对象，通过野外调查以及室内控制实验，研究梯度环境下陌上菅功能性状的种内变异特征，分析性状间的权衡关系及资源分配模式，建立功能性状与土壤理化性质的回归关系，对陌上菅在水文选择压力下产生的跨代表型可塑性进行探讨，阐明湿地中具有重要生态功能的湿生植物陌上菅对水位波动的响应规律，探索陌上菅种群长期生存和更新的生理生态适应机制，以期加深湿生植物对异质生境反馈机制的理解，为通江湖泊湿地水资源管理和植被生态恢复提供科学依据。

湖泊消落带湿生植物的生长和分布依赖于湖泊水文节律的变化。优势植物在水位波动条件下的适应机制是湿地生态保护和修复的科学基础。本研究项目以升金湖滩涂优势物种苔草属的陌上菅作为研究对象，开展了对梯度环境下陌上菅功能性状变化规律的研究，得到以下主要结果 1）陌上菅及其伴生种虉草均能在淹水条件下通过无性系分株实现幼苗建植。淹水条件下根冠比较对照更高，可能是两种植物对长期淹水的一种适应机制。水淹显著提升了陌上菅抗氧化酶活性，但对陌上菅光合指标以及膜脂过氧化产物没有显著影响，说明陌上菅能通过改变生理代谢反应来适应水淹环境。2）对于水位的变化，陌上菅生理指标的可塑性高于虉草，而形态指标的可塑性较虉草低。除此之外，陌上菅浸提液对3 种禾本科植物虉草, 狗牙根, 黑麦草具有较强的化感潜势，100 g L-1 陌上菅叶片甲醇浸提液和水浸提液处理对3 种受体植物发芽率的抑制率均高于95% 。虉草对陌上菅浸提液响应最敏感。湖泊水文节律发生了改变，可能促进了陌上菅的生长；此外陌上菅对伴生禾本科植物尤其是虉草的强烈的化感潜势也可能是其成为优势种群的原因之一。3）极端洪涝直接改变了升金湖夏季植被种类及面积，洪涝后水生植被覆盖面积急剧下降，从25.53 km2降至1.36 km2。冬季湿生植被受极端洪涝影响较小，但不同植被的土壤相关生态参数受到洪涝的显著影响。洪水显著降低了裸地和单一陌上菅群落土壤中细菌群落的多样性，所有植被土壤总磷含量在洪涝后显著降低。研究成果阐明了湿地中具有重要生态功能的湿生植物陌上菅对水位波动的响应规律，探索陌上菅种群成为单一优势种的机制，加深了消落带植被及土壤生态系统特征对极端水文条件响应机制的理解，可为通江湖泊湿地水资源管理和植被生态恢复提供重要参考。