盐碱湿地典型植物—扁秆藨草（Scirpus planiculmis）对冻融—水—盐耦合作用的响应

论文摘要

目前,由于人类活动和气候变化导致大量湿地出现盐碱化、干旱和沙漠化的情况,部分盐碱性湿地盐碱程度加剧,植被退化严重。全球变暖也使得季节性冻土区冻融过程发生显著变化。因此,位于季节性冻土区的盐碱性湿地的生态结构和功能将由于水盐条件变化和冻融过程的改变受到显著影响。为了解季节性冻土区盐碱性湿地植被对冻融、水、盐条件变化的响应,本研究选择莫莫格湿地典型植物——扁秆藨草（Scirpus planiculmis）为研究对象开展模拟实验。通过探讨冻融-水-盐耦合作用对萌发和幼苗期扁秆藨草生理生态特性的影响,以及水盐耦合作用对成熟期扁秆藨草生理生态特性的影响,同时探究该条件下土壤养分的变化,以及土壤养分与扁秆藨草生理生态特性的关系,为气候变化和人类活动影响下的退化盐碱湿地响应机制提供理论依据,为退化盐碱湿地植被恢复提供基础理论。主要结论如下:（1）冻融、水、盐及其耦合作用对扁秆藨草球茎的萌发与生长具有显著影响,水、盐及其耦合作用对扁秆藨草成株的生理生态特性具有显著影响。冻融、水与盐三种条件中,水、冻融及其耦合作用是影响扁秆藨草球茎萌发及幼苗生长的主要因素;水、盐条件变化中,水分条件变化是影响扁秆藨草成株生长的主要因素。（2）冻融作用对植物的影响可延续到其后的生长季,其显著抑制了扁秆藨草球茎的萌发及其在非淹水条件下的生长。但无论是否存在冻融过程,水位的升高和盐分浓度的增大都不利于扁秆藨草幼苗的生长,例如随水位和盐分浓度的升高,发芽数下降、株高、叶数等降低,光合能力下降。在扁秆藨草幼苗不同器官的元素含量方面,冻融作用显著促进了非淹水条件下茎中氮的积累、降低淹水条件下硫在叶中的积累,降低10cm水位下硫在茎和磷在茎和叶中的积累。茎中氮含量,叶片中碳、磷、硫含量受盐分影响显著,除叶中硫含量随盐分浓度增加表现为下降趋势外,其余均表现为随盐分浓度增加而增加的趋势。（3）胁迫时间与水、盐存在耦合关系,且显著影响了成熟期扁秆藨草的光合过程,短时间水盐胁迫对扁秆藨草光合过程无负面影响或有负面影响但其适应后可恢复正常的光合能力,但超过一定胁迫时间后将对扁秆藨草光合过程产生不利影响。高水位下植株会通过提高光合能力和增加茎粗来保证自身的气体交换。同时,随水位升高,植物更倾向于将生物量积累于地上部分而降低地下部分,且茎中生物量的积累多于叶。在成熟期扁秆藨草植株的元素含量方面,不同植物器官元素随水位变化呈现不同趋势,且水位条件对扁秆藨草碳、氮、磷含量在不同器官中的分配有显著影响,水位升高不利于碳在茎中的积累、促进茎和球茎中氮、磷的积累,以及硫在球茎中的积累。（4）冻融作用对土壤养分影响显著。冻融作用显著地促进非淹水条件下土壤硫的积累,促进10cm水位下土壤有机碳的积累,导致淹水环境中土壤氮的流失。此外,冻融过程的存在会使水盐条件对土壤养分的影响更加显著。（5）冻融、水、盐及其耦合作用显著地改变了土壤养分与植物生理生态特性,因而也改变了土壤养分与植物生理生态特性的关系。通过以上结论,本论文可以为莫莫格盐碱湿地典型植物-扁秆藨草（Scirpus planiculmis）的保护与恢复提供一些建议:（1）进行人工种植扁秆藨草及恢复时应注意水盐调控,特别是水位的控制,幼苗期进行人工恢复时水位不宜过高。（2）在移栽过程中可根据扁秆藨草茎粗将其栽种至不同水位处,茎较粗可移栽至水位较深处,茎较细可移栽至水位浅或非淹水地区。（3）越冬时可在扁秆藨草球茎所处区域进行适当淹水或覆盖一定厚度的枯落物以减缓冻融过程对扁秆藨草萌发及生长的抑制作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 研究依据、目的及意义
•     1.1.1 选题依据
•     1.1.2 研究目的
•     1.1.3 研究意义
•   1.2 国内外研究进展
•     1.2.1 冻融作用对植物生理生态特性和土壤环境的影响
•     1.2.2 水分条件对植物生理生态特性和土壤养分的影响
•     1.2.3 盐分条件对植物生理特性和土壤养分的影响
•     1.2.4 冻融-水-盐耦合作用对植物生理生态特性和土壤养分的影响
•   1.3 研究内容、技术路线与创新点
•     1.3.1 研究内容
•     1.3.2 创新点
•     1.3.3 技术路线
• 第2章 研究区概况及研究方法
•   2.1 研究区概况及采样方法
•     2.1.1 研究区概况
•     2.1.2 样品采集及储存方法
•   2.2 研究方法
•     2.2.1 萌发和幼苗期盐碱湿地典型植物生理生态特性对冻融-水-盐耦合作用的响应
•     2.2.2 成熟期盐碱湿地典型植物生理生态特性对水盐耦合作用的响应
•     2.2.3 实验条件设定依据
•   2.3 样品处理及测定
•   2.4 统计分析
• 第3章 萌发和幼苗期盐碱湿地典型植物生理生态特性对冻融-水-盐耦合作用的响应
•   3.1 冻融-水-盐耦合作用对盐碱湿地典型植物萌发的影响
•   3.2 冻融-水-盐耦合作用对盐碱湿地典型植物幼苗期生理生态特性的影响
•     3.2.1 冻融-水-盐耦合作用对幼苗期扁秆藨草光合特性的影响
•     3.2.2 冻融-水-盐耦合作用对幼苗期扁秆藨草形态特征的影响
•     3.2.3 冻融-水-盐耦合作用下幼苗期扁秆藨草不同器官元素含量变化规律
•   3.3 冻融-水-盐耦合作用对盐碱湿地土壤养分的影响
•   3.4 讨论
•   3.5 本章小结
• 第4章 成熟期盐碱湿地典型植物生理生态特性对水盐耦合作用的响应
•   4.1 水盐耦合作用对成熟期盐碱湿地典型植物生理生态特性的影响
•     4.1.1 水盐耦合作用对成熟期扁秆藨草光合特性的影响
•     4.1.2 水盐耦合作用对成熟期扁秆藨草形态特征的影响
•     4.1.3 水盐耦合作用下成熟期扁秆藨草不同器官元素含量变化规律
•   4.2 水盐耦合作用对盐碱湿地土壤养分的影响
•   4.3 讨论
•   4.4 本章小结
• 第5章 冻融-水-盐耦合作用下盐碱湿地典型植物生理生态特性与土壤养分的关系
•   5.1 冻融-水-盐耦合作用下盐碱湿地典型植物萌发和幼苗期生理生态特性与土壤养分的关系
•   5.2 水盐耦合作用下成熟期盐碱湿地典型植物生理生态特性与土壤养分的关系
•   5.3 讨论
•   5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
•   6.1 主要结论
•   6.2 莫莫格盐碱湿地典型植物-扁秆藨草保护与恢复的建议措施
•   6.3 研究中存在的问题
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 丁珊珊

导师: 于晓菲

关键词: 冻融,植物生理生态,土壤养分,水盐耦合作用,盐碱湿地

来源: 中国科学院大学(中国科学院东北地理与农业生态研究所)

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 中国科学院大学(中国科学院东北地理与农业生态研究所)

分类号: Q948

总页数: 85

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