入侵与土著盐沼植物根系性状对模拟海平面上升的响应差异及其机制

Human-driven rapid sea-level rise threatens the stability and sustainability of global coastal marshes, which has become a major research issue under the global change. Plant below-ground parts can hold sand and water, and its growth can accumulate soil organic matter, which is one of the key factors influencing the stability of coastal marshes. However, the plants with different root traits may respond differently to the sea-level rise, which possibly changes the soil structure and the accumulation of soil organic matter, and then will affect the stability of coastal marshes. This proposed study will focus on the invasive C4 plant Spartina alterniflora and the dominant native C3 plants Phragmites australis and Scirpus mariqueter to study the root traits responses of the three plants to the simulated sea-level rise through the field- and common garden experiments. This research is aimed to show how invasive and native plants with different root traits stabilize coastal salt marshes under the sea-level rise. Meanwhile, the expected outcomes may provide scientific supports for protecting coastal marshes and managing coastal line under the global change.

海平面上升严重威胁全球海岸湿地的稳定性，是全球变化下备受瞩目的重大研究议题。已有研究表明，植物地下部分能够固沙持水，其生长能够促进土壤有机质的积累，是影响海岸湿地稳定性的关键因素之一。然而，不同植物根系的形态、结构、生理和生态性状存在差异，可能导致其对海平面上升的响应迥异，并造成植物根际土壤结构和有机质积累改变，从而影响海岸湿地的稳定性。本项目拟以长江河口崇明岛东滩盐沼湿地外来入侵C4植物互花米草、优势土著C3植物芦苇和海三棱藨草为研究对象，建立野外和同质园（mesocosm）实验系统，人工模拟海平面上升，研究3种植物根系性状响应海平面上升的式样及差异，结合植物生长和根际土壤状况的变化，揭示具有不同根系性状的入侵植物与土著植物在维持海岸湿地稳定过程中的作用，以期为海岸湿地保护与海岸带管理提供科学依据。

海平面上升严重威胁全球海岸湿地的稳定性，是全球变化下备受瞩目的重大研究议题。植物地下部分的生长促进土壤有机质的积累，是影响海岸湿地稳定性的关键因素之一。然而，不同植物根的形态、结构、生理和生态性状存在差异，可能导致其对海平面上升的响应迥异，并造成植物根际土壤有机质的积累不同，从而影响海岸湿地的稳定性。本项目以长江河口崇明岛东滩湿地外来入侵C4植物互花米草、优势土著C3植物芦苇和海三棱藨草为研究对象，建立盐沼野外研究系统和同质园mesocosm实验系统，人工模拟海平面上升，研究了三种植物对模拟海平面上升的响应及其对盐沼海岸湿地稳定性的影响。.研究结果显示，入侵植物互花米草、土著植物芦苇和海三棱藨草对模拟海平面上升的响应存在显著差异。就根系性状的相对生长状况而言，入侵植物互花米草的根分级数、比根长均显著低于土著植物的根分级数和比根长，互花米草的根长也显著低于海三棱藨草的根长，但根干重优于海三棱藨草的。然而，就地上相对生长状况而言，入侵植物互花米草的株高和地上生物量都优于土著植物海三棱藨草，但与土著植物芦苇没有显著差异。.由此可见，植物地上部分生长与地下部分生长对海平面上升的响应式样可能不同，入侵植物互花米草的地上部分生长优势明显，但其地下根系对海岸带土壤结构的稳定贡献不及土著植物。在植物个体水平上，根系性状能够快速响应土壤环境变化，而且具有物种特异性。因此，在评估海平面上升背景下海岸带的稳定性时，可将植物根系性状作为评估参数之一，本项目的研究也预示，长江河口崇明岛东滩湿地响应海平面的上升过程种，土著植物芦苇和海三棱藨草或将比入侵植物互花米草更有助于维持海岸带的稳定。