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据政府间气候变化专门委员会(IPCC)估计,未来二十年全球平均气温将以每十年增加大约0.2℃的速率变暖。未来100年全球平均气温大约上升2℃。全球变暖引起海洋自身的热膨胀与陆地上冰川、冰帽、极地冰盖的消融,导致海平面上升。根据中国国家海洋局公报,未来100年我国沿海海平面上升幅度约为30cm。红树林是分布在热带和亚热带海岸潮间带的木本植物群落,它将首当其冲受到全球气候变化的影响:既受到气温上升的影响,又同时受到海平面上升的影响。全球气温升高和海平面上升对红树林的影响是交互的。
秋茄(Kandelia obovata)是我国分布最广泛、最耐寒的乡土树种,也是我国东南沿海主要的红树林人工造林树种之一。拉贡木(Laguncularia racemosa)1999年从墨西哥引入中国,由于生长迅速、抗逆能力强,近年来被开始应用于红树林恢复工程中。
为了探讨全球气候变化过程对红树植物的影响,本研究通过在温室中构建人工增温-潮汐系统,模拟未来100年全球气候变暖导致的大气增温和海平面上升状况,分析秋茄和拉贡木的生长和生理生态响应。得到如下主要结论:
1.夏季高温环境中对秋茄进行增温2℃处理,其成熟叶片由于非气孔限制,从而导致光合速率下降,基径和株高增长缓慢,秋茄生长受到显著抑制。
2.夏季高温环境中对拉贡木进行增温2℃处理,拉贡木株高、基径、相对生长速率和叶片的光合作用均没有受到显著影响;进入秋季以后,增温2℃提高拉贡木幼苗的相对生长速率,从而促进株高的增长。反映出拉贡木由于其热带起源性具有较强的耐高温能力。
3.拉贡木在夏季有显著高于秋茄的光合能力,进入冬季后明显减弱,但是仍然维持与秋茄相近的水平。秋茄的光合能力在夏季和冬季没有显著差异。秋茄冬季的Fv/Fm显著高于拉贡木。反映出秋茄具有比拉贡木更强的耐寒性。
4.本文采用延长淹水时间的方式模拟海平面上升。淹水时间对于秋茄和拉贡木的影响主要发生在夏季的生长旺盛期:海平面上升抑制拉贡木株高的生长,减少常温组根生物量的比重,可能通过提高每单位根系的营养吸收来维持相对较高的生长速率;海平面上升促进秋茄基径的生长,增加茎生物量的比重,从而使茎叶尽早离开淹水环境,以降低淹水对植株的影响。这在一定程度上反映出拉贡木和秋茄面对淹水胁迫采取的不同响应策略。
综上所述,秋茄耐寒性强,却不耐高温,未来随着全球气候变暖,特别是在低纬度地区,夏季高温可能成为限制秋茄生长的重要因素。拉贡木耐寒性不如秋茄,在目前全球气候变暖的趋势下,分布范围可能向高纬度移动;拉贡木具有较强高温适应性,并且为速生乔木树种,能够很好地应对全球气候变暖对低纬度地区红树林带来的影响。因此,在目前全球气候变暖的趋势下,拉贡木是低纬度地区特别是赤道附近地区的红树林湿地恢复过程中一个可供选择的物种。