閩江河口濕地優(yōu)勢植物凈初級生產(chǎn)力及N、P養(yǎng)分動態(tài).pdf

1、本研究以閩江河口濕地3種主要優(yōu)勢植物——本地種蘆葦(Phragmites australis)、短葉茳芏(Cyperus malaccensis Lam.var.brevifolius BockIr．)和入侵種互花米草(Spartina alterniflora)為對象，研究了植物群落特征和生物量分配的季節(jié)變化，并分析了凈初級生產(chǎn)以及N、P養(yǎng)分含量和積累量動態(tài)，同時探討影響植物凈初級生產(chǎn)力的土壤環(huán)境因素。 研究表明，蘆葦、短葉茳

2、芏和互花米草株高和密度呈顯著負相關(P<0.01)。3種植物的生物量、N、P含量和積累量有明顯的器官和季節(jié)差異，其中總生物量和N、P積累總量季節(jié)動態(tài)呈典型的單峰值曲線。蘆葦、短葉茳芏和互花米草年凈初級生產(chǎn)力分別為：1056.75gC·m-2·a-1、1035.13gC·m-2·a-1和1401.40gC·m-2·a-1?；セ撞菽陜舫跫壣a(chǎn)力最高，并有進一步擴增加的趨勢。N素是限制閩江河口濕地3種優(yōu)勢植物凈初級生產(chǎn)力的主要營養(yǎng)因子，植物

3、N養(yǎng)分積累總量也同樣與總生物量顯著相關(P<0.05)，但影響本地種和入侵種凈初級生產(chǎn)力的土壤環(huán)境因子不同。灰色關聯(lián)分析結果表明，土壤Eh和溫度是影響蘆葦和短葉茳芏凈初級生產(chǎn)力的主要因素，而互花米草凈初級生產(chǎn)力主要受土壤鹽度和pH值影響。3種植物N含量和富集能力顯著高于P含量和富集能力(P<0.01)，其中互花米草N積累總量為33.01～55.43g·m-2：P積累總量為4.29～5.46g·m-2。從凈化功能考慮，通過收獲互花米草對N

4、、P營養(yǎng)鹽的去除效果最佳。 濕地植物凈初級生產(chǎn)力是濕地生態(tài)系統(tǒng)研究的基礎，濕地植物養(yǎng)分含量和富集狀況是揭示濕地植物凈初級生產(chǎn)力和濕地功能機理的關鍵，也是濕地生物地球化學循環(huán)研究的一個重要方面，成為濕地和生態(tài)學研究的重要領域。因此，了解植物凈初級生產(chǎn)力及養(yǎng)分元素的積累與富集狀況是十分必要的，對保護河口濕地也具有重要的科學意義。 本研究以閩江河口濕地3種主要優(yōu)勢植物蘆葦(Phragmites australis)、短葉茳芏(

5、Cyperus malaccensis Lam.var.brevifolius Bocklr.)和互花米草(Spartina alternoflora)為對象，探討閩江河口濕地主要優(yōu)勢植物的群落特征、凈初級生產(chǎn)力大小與生物量季節(jié)變化狀況、濕地生態(tài)系統(tǒng)凈初級生產(chǎn)力以及N、P等養(yǎng)分元素的富集過程，揭示閩江河口濕地植物養(yǎng)分生物循環(huán)轉移規(guī)律，同時利用灰色關聯(lián)方法，初步分析影響濕地植物凈初級生產(chǎn)力的土壤環(huán)境因子。這不僅為了解河口濕地生態(tài)系統(tǒng)單元碳

6、儲量提供基礎資料，也為管理部門應對閩江河口濕地外來植物種入侵提供科學、合理的依據(jù)，具有重要理論和現(xiàn)實意義。 第一部分為緒論部分，從凈初級生產(chǎn)力的概念和測定方法出發(fā)，對國內(nèi)外植被凈初級生產(chǎn)力研究方法、區(qū)域尺度和生態(tài)系統(tǒng)類型進行概括，并對蘆葦、短葉茳芏、互花米草等濕地植物研究進展、影響植物凈初級生產(chǎn)力的環(huán)境因素進行分析，闡述濕地植物N、P養(yǎng)分的含量和富集在植物凈初級生產(chǎn)中的作用，綜述目前對濕地植物N、P養(yǎng)分動態(tài)的研究情況，在此基礎上

7、，提出本研究的背景、目的意義和主要研究內(nèi)容與創(chuàng)新點。 第二部分，介紹具體研究區(qū)域－－閩江河口鱔魚灘濕地的地理位置、氣候、水文、潮汐、土壤、動植物資源等自然地理和濕地周邊的社會經(jīng)濟狀況。根據(jù)濕地現(xiàn)狀和實際情況，提出采樣點的選取和3種主要優(yōu)勢植物生物量的獲取方法，分析影響植物凈初級生產(chǎn)力的環(huán)境因子和植物C、N、P元素的測定方案，并總結研究采取的技術路線。 第三、四部分是本研究的重點。第三部分分析閩江河口濕地主要優(yōu)勢植物的凈初

8、級生產(chǎn)力。根據(jù)調(diào)調(diào)查測定，3種主要優(yōu)勢植物的株高和密度呈顯著負相關。蘆葦株高和密度關系符合指數(shù)函數(shù)方程(Y=327.5e-0.0039x，P<0.01)：短葉茳芏和互花米草株高和密度關系符合冪函數(shù)方程(短葉茳芏：Y=0.0002x2-0.4642x+374.66，P<0.01； 互花米草：Y=2876.5x-0.5188，P＜0.01)。從春季開始，3種植物地上部分生物量逐漸增加，各個月份F/C值互花米草顯著高于蘆葦和短葉茳芏(

9、P＜0.05)。根據(jù)植物各構件的C含量與現(xiàn)存量，推算出3種植物地上部分年凈初級生產(chǎn)力分別為：蘆葦613.71gC·m-2·a-1；短葉茳芏310.88gC·m-2·a-1；互花米草776.10gC·m-2·a-1，互花米草地上部分年積累的有機質(zhì)總量最高，但是從植物RGR值的變化看，互花米草有機質(zhì)的生產(chǎn)效率較低。3種植物地下生物量隨深度增加而降低，蘆葦夏季各層生物量顯著大于其他季節(jié)(P＜0.05)；短葉茳芏和互花米草地下各層生物量秋冬季最

10、大。3種植物地下部分年凈初級生產(chǎn)力仍以互花米草最高，但如果以C含量表示，則短葉茳芏最高。 3.種主要優(yōu)勢植物總生物量季節(jié)動態(tài)呈典型的單峰值曲線，蘆葦、短葉茳芏和互花米草3種植物的年凈初級生產(chǎn)力用固碳量表示分別為：1056.75gC·m-2·a-1、1035.13gC·m-2·a-1和1401.40gC·m-2·a-1。蘆葦和短葉茳芏各個季節(jié)根冠比都大于1，互花米草在夏、秋季節(jié)小于1，蘆葦和短葉茳芏根冠比極顯著大于互花米草(P＜0

11、.01)，因此互花米草生物量還有很大增長可能，并有進一步擴張趨勢。依據(jù)灰色系統(tǒng)理論的建模機理，對影響3種主要優(yōu)勢植物凈初級生產(chǎn)力的土壤環(huán)境因子進行關聯(lián)分析，結果表明：影響本地種蘆葦和短葉茳芏凈初級生產(chǎn)力主要是土壤Eh、土壤溫度和含水量等季節(jié)變化大的環(huán)境因子；而土壤鹽度和pH值是影響入侵種互花米草凈初級生產(chǎn)力的主要因素。 第四部分，主要研究閩江河口濕地優(yōu)勢植物N、P含量及積累量動態(tài)。蘆葦、短葉茳芏和互花米草地上部分N、P含量在不同

12、器官的分布趨勢都為葉＞花＞莖；綠色部分＞立枯部分。3種植物地上N、P含量有一致的季節(jié)變化規(guī)律，即冬春季節(jié)＞夏秋季節(jié)。植物地上N、P營養(yǎng)元素的分配模式與C含量的分配模式不同。蘆葦和短葉茳芏地下N、P含量分布為0～15cm＞15～30cm＞30～60cm，而互花米草N、P含量隨深度增加反而升高。植物體內(nèi)地上N平均含量在各個季節(jié)始終高于地下部分，但是地上、地下P平均含量的高低呈波動變化。 從季節(jié)變化看，3種植物N、P積累量動態(tài)都呈典型

13、的單峰值曲線。蘆葦N總積累量的季節(jié)變化范圍為32.44～53.46g·m-2，短葉茳芏為31.98～42.86g·m-2，互花米草為33.01～55.43g·m-2，表明互花米草的N積累量最大。蘆葦P總積累量的季節(jié)變化范圍為1.92～4.63g·m-2，短葉茳芏為4.41～7.35g·m-2，互花米草為4.29～5.46g·m-2，短葉茳芏和互花米草P積累量顯著高于蘆葦(P＜0.05)。3種植物體內(nèi)N含量都顯著高于P含量(P<0.01)

14、，N的富集能力也遠遠高于P的富集能力。從凈化功能考慮，通過收獲互花米草對N、P營養(yǎng)鹽的去除效果最佳，收獲的最好季節(jié)是秋冬季。 根據(jù)植物的C、N、P含量，推算出互花米草地上部分的C/N比值在各季節(jié)較高，而蘆葦?shù)腃/P比值在各季節(jié)較高。植物的C/N、C/P比值與地上生物量的變化規(guī)律基本一致，但植物地下部分各層的C/N、C/P比值變化較為復雜。植物N/P比值有明顯的季節(jié)變化，3種植物都為秋冬>春夏。短葉茳芏和互花米草在各季節(jié)N/P比值

15、均<14，蘆葦在春夏季節(jié)N/P比值<14，秋冬季節(jié)>16。 第五部分是討論部分。參閱他人的研究成果，認為植物的株高和密度呈顯著負相關，體現(xiàn)了生態(tài)學上的種群自疏法則。本研究還從植物的構件組成、分配結構和植物生長的微域環(huán)境等方面分析3種主要優(yōu)勢植物生物量的器官分配和季節(jié)動態(tài)變化的原因，探討影響植物凈初級生產(chǎn)力的土壤環(huán)境因素，并認為植物各器官的功能和生理特點及植物本身的物候期是造成植物體內(nèi)N、P含量、積累量有季節(jié)差異的主要原因，而植物