摘要氮沉降和CO2浓度升高是全球变化的两个重要因子,随着氮沉降的加剧和CO2浓度升高,一方面氮沉降使土壤有效氮增加,另一方面 CO2浓度升高增加了植物的光合底物,对植物及其生态过程将产生重要的影响。本文以三江平原小叶章(Deyeuxia angustifolia)湿地为研究对象,采用野外原位控制实验,模拟氮沉降(不施氮、4g N m-2·a-1和8g N m-2·a-1)和CO2浓度升高(背景CO2浓度、550 ppm、700 ppm),探讨湿地植物功能性状、性状间关联性及其与主要功能的响应特征。通过本研究,可为探讨物种对全球变化的响应与适应机制提供一定的理论依据,为研究全球变化对湿地生态系统功能的影响提供新思路。获得主要结论如下:<br> (1)小叶章湿地植物形态性状对氮沉降和CO2浓度升高的响应规律,氮沉降显著增加了小叶章叶鞘长度和根长,CO2浓度升高显著增加小叶章根长和根粗。氮沉降、CO2浓度升高及二者交互效应对小叶章其他形态性状无显著作用。根长、根粗等根形态性状对氮沉降和 CO2浓度升高的反映最敏感,其次是叶形态性状,茎的反映敏感性最差。由此可暗示未来随氮沉降加剧和 CO2浓度升高,小叶章将改变自身的形态性状,如个体高度增加,基径减小,叶片面积增加等,先适应环境变化,改变自身的投资策略,进而对环境进行影响反馈。<br> (2)湿地植物化学性状对氮沉降和CO2浓度升高的响应规律,CO2浓度升高显著增加小叶章叶片P含量、叶鞘C含量、根N含量、P含量,降低叶片C/P、根 C/N、根 C/P和根 N/P;氮沉降和 CO2浓度二者交互作用显著降低了小叶章茎C/P、根N/P、增加了茎N含量和根P含量;氮沉降和CO2浓度升高增加了根P素的分配比值,降低了茎P素分配比值,根N素分配比值在CO2浓度水平上,随氮沉降的增加而增加,在氮沉降水平上,随 CO2浓度的升高呈现减少趋势,茎的分配比值随氮沉降的增加呈降低趋势,叶片和叶鞘的N元素分配比值随CO2浓度升高和氮沉降的增加呈增加趋势;氮沉降和CO2浓度升高条件下茎C/N与叶片N含量的相关性最高。<br> (3)湿地植物生理性状对氮沉降和CO2浓度升高的响应规律,CO2浓度升高显著降低了小叶章叶片净光合速率,CO2浓度升高显著降低了小叶章气孔导度、蒸腾速率,氮沉降增加了小叶章气孔导度、蒸腾速率。在不同氮条件下,CO2升高对水分利用效率影响有所差异。氮沉降降低了小叶章叶片水分利用效率。氮沉降和CO2浓度二者交互作用显著增加了胞间 CO2浓度。氮沉降和 CO2浓度升高条件下蒸腾速率与水分利用效率的相关性最高。<br> (4)湿地植物单株构件生物量对氮沉降和CO2浓度升高的响应规律,氮沉降显著增加了小叶章的单株叶片、茎的生物量,而 CO2浓度升高显著增加了单株根系生物量,CO2浓度升高和氮沉降交互显著增加了小叶章单株叶片生物量,对单株叶鞘、根生物量影响不显著。随着氮沉降水平增加,叶片的生物量分配比例也随之增加,降低了根系的生物量分配比例。小叶章单株茎生物量与单株叶生物量呈极显著正相关关系。<br> (5)CO2浓度升高显著增加小叶章种群和群落的盖度、密度和地下生物量,种群的盖度、密度和地下生物量在群落中的比重各自呈增加趋势;氮沉降、CO2浓度及二者交互作用显著影响小叶章种群地上生物量,表现为正效应,种群地上生物量在群落的比重均呈增加趋势。<br> (6)在CO2浓度升高和氮沉降条件下,小叶章根粗和根磷含量和茎氮含量之间密切相关。蒸腾速率与叶氮含量和叶面积密切相关。小叶章个体茎生物量主要与茎氮含量显著相关,个体叶片生物量与根粗显著相关,而种群地上生物量主要与蒸腾速率和根磷含量有关。<br> CO2浓度升高倾向于通过地下部根系发生作用,显著增加小叶章根粗和根磷含量,表明 CO2通过增加根粗促进根系对磷素的吸收。但是,CO2对地上部茎氮含量影响不显著。<br> 氮沉降倾向于通过地上部茎和叶发生作用,增加地上部茎和叶氮含量,从而增加个体和种群生物量,但是,氮的作用程度与碳素供应水平有关。
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