Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| 不同水文水质条件下莫莫格湿地芦苇生理生态响应研究 | |
| 其他题名 | Eco-physiological responses of Phragmites australis to different water regime and water quality conditions in Momoge wetland |
| 邓春暖 | |
| 出版年 | 2011 |
| 学位类型 | 博士 |
| 导师 | 杨悦锁 ; 章光新 |
| 学位授予单位 | 中国科学院大学 |
| 中文摘要 | 莫莫格国家级湿地自然保护区位于松嫩平原的西部边缘，是以白鹤等珍稀水禽栖息地为主要保护对象的内陆湿地与水域生态系统保护区，也是阻止松嫩平原西部盐碱荒漠化的生态屏障。目前，在全球气候变化与人类活动影响下，莫莫格湿地严重干旱缺水，盐碱化面积扩大、程度加剧，湿地植被退化严重，珍稀水禽生境受到严重威胁。同时，莫莫格湿地大规模农田开发产生的农田退水将给湿地生态系统带来大量的营养物质与盐分。芦苇（Phragmites australis）沼泽湿地面积约占莫莫格湿地面积的41.7%，是莫莫格湿地的重要生境类型，也是丹顶鹤等珍稀水禽的重要栖息地。因此，需要加强莫莫格湿地生态系统对水量和水质的需求研究，为湿地生态需水与补水提供科学依据。本文以莫莫格芦苇沼泽湿地为研究对象，通过室内模拟实验以及野外调查取样，研究不同水文、水质条件下的芦苇生理生态特征，揭示芦苇对不同水文水质条件的生理生态响应机理，利用数量生态学的RDA方法对芦苇生理生态特征与水盐的耦合关系进行了分析，得到以下结论：\n1、干旱胁迫是影响芦苇生长的重要因素。芦苇在干旱5天后出现了光合速率的下降，在干旱15天后光合速率出现显著下降。干旱15天后芦苇生长速率受到显著抑制。干旱25天后芦苇的叶绿素含量出现显著下降。芦苇的叶绿素荧光指标中，最大光化学效率FV/FM对干旱胁迫不敏感，但光化学性能指数PIABS在干旱20天后出现显著下降。由此干旱15天是导致芦苇生理生态发生显著变化的重要阈值。\n2、不同盐碱胁迫处理下芦苇的最适宜淹水深度在15～25cm左右。超过15cm的淹水深度对高盐碱胁迫的芦苇生长有抑制作用，各项生理生态指标状态出现下降。在低盐碱条件下，15～25cm的淹水深度促进芦苇叶绿素的合成，促进芦苇的光化学活性，提高光合速率，有利于株高生长。\n3、合适的干湿交替周期如淹水2周排干1周淹水2周，或者淹1周排1周依次交替等有利于促进芦苇叶绿素的合成，促进光化学活性，提高光合速率，促进芦苇生长。较长期持续淹水对芦苇生长有一定影响，但不构成胁迫。\n4、盐碱胁迫导致芦苇的株高生长受到抑制，叶绿素含量、光合速率以及光化学活性下降，尤其是高盐碱胁迫对芦苇生长有显著抑制作用。芦苇所能承受的盐碱胁迫阈值为50mM 的NaCl与25mM 的NaHCO3的混合胁迫，单纯的盐胁迫阈值为50mM 的NaCl，单纯的碱胁迫阈值为100mM 的NaHCO3。\n5、不同浓度氮磷营养物质的输入能在一定程度上缓解盐碱胁迫对芦苇生理生态的影响。氮磷的输入对盐碱胁迫的缓解作用，表现为缓解盐碱胁迫对芦苇株高生长的抑制，降低盐碱胁迫对叶绿素含量的影响，促进盐碱胁迫下芦苇的光化学活性，提高盐碱胁迫下芦苇的光合速率。其中，15～30mM氮对于低盐碱胁迫（50mM 的NaCl与25mM 的NaHCO3的混合）下芦苇生长有显著恢复作用，而低于15mM氮对高盐碱胁迫（150mM 的NaCl与100mM 的NaHCO3的混合）下芦苇生长更为有利。在低盐碱胁迫的情况下，三种不同浓度磷的输入都能起到显著的促进芦苇生长效果，而高盐碱胁迫处理下，低浓度磷（0.5mM）的促进效果不显著，而中(1mM)高(2mM)浓度的磷能起到更好的促进效果。\n6、野外取样调查研究结果表明，水深是影响芦苇生理生态各项指标的重要因子。在芦苇生长的六、七、八月份，以适宜生态水深35～45cm下芦苇各项生理生态指标最好。对芦苇生理生态指标与湿地水盐条件进行数量生态学的冗余度分析（RDA）发现，在含盐量低于732mg/L的情况下，水深是芦苇生理生态特征变化的主要驱动因子，水深过高或者过低都不利于芦苇的生长。而在含盐量高于732mg/L的情况下，Na+通过其他因素是间接影响芦苇生理生态特征变化的主要因子，而HCO3-以及水深协同作用于芦苇生理生态特征的变化。\n基于以上结论，莫莫格湿地芦苇的生长与水文水质条件关系密切。干旱与盐碱胁迫是莫莫格湿地芦苇植被退化的重要原因。而营养物质的加入、适宜水深及适宜的干湿交替周期有利于芦苇的生长。通过以上研究揭示了不同水文水质条件下芦苇的生理生态响应机理，分析了莫莫格湿地水文水质与芦苇生理生态的耦合关系，在此基础上估算了芦苇沼泽的适宜生态需水量及补水量，和最小生态需水量及补水量，提出了芦苇沼泽生态补水策略。此外，在目前莫莫格湿地补给水源缺乏的背景下，在不超过湿地生态系统承载力的条件下，适量补充农田退水排入芦苇湿地，为芦苇生长提供养分，并缓解盐碱胁迫对芦苇生长的抑制，有利于芦苇湿地的恢复，有利于促进湿地生态恢复。 |
| 英文摘要 | Momoge Wetland locates on the West edge of Songnen Plain. It is an inland-wetland and the water-ecosystem protected-area for Siberian White Crane’s reproduction habitats. The reed swamp, the most important habitat type for waterfowl, accounts for 41.7% of total area of Momoge wetland. It is the ecological barrier to prevent the salinization and desertification of Songnen Plain. Because of the global climate change and human activities, Momoge Wetland faced severe drought and water shortage. Agricultural drainge water due to large-scale agricultural development brings much saline-alkaline ions and nutrient into Momoge Wetland. The salinized area increases, vegetation degradation intensifies, and the habitats for rare and endangered birds are threatened. It is urgent to strengthen the research for the water requirement of ecological system in Momoge Wetland in order to formulate the better policies for wetland water supplement and wetland restoration. This study investigated the eco-physiological responses of reeds grown in various hydrological and water quality conditions in laboratory or field in Momoge Wetland using photosynthesis instruments, and finally suggested the countermeasures for water supplement and wetland restoration. The conclusions are summarized as follows.\n1. Physiological indexes of reed seedlings have different sensitivity to drought stress. Photosynthesis rate was very sensitive to drought, and decreased obviously after 15-day drought stress. FV/FM was not sensitive to drought. The decrease of PIABS after 20-day drought showed that drought inhibited the activity of PSII, and decreased energy transfer and increased heat dissipation. 15-day drought is the threshold for reed growth. |
| 中文关键词 | 莫莫格湿地 ; 盐碱 ; 氮磷 ; 水文条件 ; 生理生态 ; 生态补水 |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| 来源学科分类 | 环境科学 |
| 来源机构 | 中国科学院东北地理与农业生态研究所 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/286934 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 邓春暖. 不同水文水质条件下莫莫格湿地芦苇生理生态响应研究[D]. 中国科学院大学,2011. |
| 条目包含的文件 | 条目无相关文件。 | |||||
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