【摘 要】
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氮沉降是全球生态系统面临的重大环境问题和生态学研究的热点问题。目前针对盐碱地生态系统氮沉降的研究中,缺乏对不同类型盐生植物和不同盐分条件下生物群落响应研究。黄河三角洲土壤盐渍化严重,生态环境敏感脆弱,受氮沉降的影响较大,其丰富的盐生植物资源和异质性的盐分生境为开展氮沉降的研究提供了有利条件。本论文采用温室控制实验,设置了 6个氮添加水平(0,2,5,10,20,50 gN m-2 a-1)模拟氮沉
【基金项目】
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山东省重点研发计划项目(黄河三角洲斑块化湿地对氮沉降的响应机制研究,2019GSF109070); 山东大学国际科研合作种子基金(气候变化对滨海湿地植被的级联影响:从植物功能性状到生态系统多功能性,SD202015);
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氮沉降是全球生态系统面临的重大环境问题和生态学研究的热点问题。目前针对盐碱地生态系统氮沉降的研究中,缺乏对不同类型盐生植物和不同盐分条件下生物群落响应研究。黄河三角洲土壤盐渍化严重,生态环境敏感脆弱,受氮沉降的影响较大,其丰富的盐生植物资源和异质性的盐分生境为开展氮沉降的研究提供了有利条件。本论文采用温室控制实验,设置了 6个氮添加水平(0,2,5,10,20,50 gN m-2 a-1)模拟氮沉降,选取聚盐植物、泌盐植物和拒盐植物3类7种植物为研究对象,包括盐地碱蓬(Suaeda salsa)、碱蓬(S.glauca)、狗尾草(Setaria viridis)、虎尾草(Chloris virgata)、补血草(Limonium sinense)、芦苇(Phragmites australis)和罗布麻(Apocynum venetum),施氮6周后比较了植物的株高、生物量、全氮全磷含量、叶绿素含量和气体交换参数等功能性状,在物种水平上研究了不同类型盐生植物对氮沉降的响应。采用野外控制实验,选取了高盐样地盐地碱蓬群落(S.salsa Community)、中盐样地芦苇-盐地碱蓬群落(P.australi-S.salsa Community)和低盐样地獐毛群落(Aeluropus sinensis Community)为研究对象,测定了施氮一年后的土壤理化性质、地下微生物多样性、地上植物群落多样性和生产力,在群落水平上探讨了不同盐分条件下群落种生物多样性和地上生产力对氮沉降的响应。主要研究结果如下:氮添加显著提高了不同类型盐生植物的株高、生物量、全氮全磷含量以及净光合速率,但不同类型盐生植物对氮添加的响应存在差异,聚盐植物总生物量随着氮添加水平增加而增加,而泌盐植物和拒盐植物总生物量随氮添加水平增加呈先上升后下降的变化趋势,说明聚盐植物对氮添加的耐受能力强于泌盐植物和拒盐植物。低盐样地的植物物种丰富度随着氮添加水平增加而减少,而中盐样地和高盐样地植物物种丰富度随氮添加水平增加无显著变化,说明盐分较低的群落物种丰富度相对较高,含有更多对氮添加具有不同响应能力的物种,因此更容易受到氮添加的影响。主坐标分析(PCoA)结果表明,地下微生物多样性在不同盐分条件下聚类明显,在不同氮添加水平下聚类不明显,说明盐分条件是影响地下微生物多样性的关键因素,而短期氮添加对地下微生物多样性的影响不显著。短期氮添加提高了三个盐分样地的植物地上生产力,高盐样地的植物地上生产力较对照(N0)提高了 135.02%,中盐样地提高了 92.72%,低盐样地提高145.40%。冗余分析(RDA)结果表明,在高盐样地中,植物地上生产力、优势种高度和土壤电导率与氮添加量呈正相关;在中盐样地中,植物地上生产力、优势种高度、土壤pH值、电导率和土壤全氮全磷含量与氮添加量呈正相关;而在低盐样地中,植物地上生产力、优势种高度、盖度、株数、土壤电导率和全氮含量均与氮添加量呈正相关,说明短期氮添加能够改变土壤理化性质,促进优势种高度的生长,提高地上植物生产力。本研究通过分析不同类型盐生植物和不同盐分条件下生物群落对氮添加的响应差异,分别在物种和群落水平上探讨了黄河三角洲滨海湿地生态系统对氮添加的响应规律,为全球变化背景下植被的演化趋势和黄河三角洲的植被恢复实践工作提供了理论依据和科学指导。
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