滨海湿地植物功能性状及环境适应策略研究

摘要

全球变化背景下，植物的生长环境往往经历着从安全、温暖、湿润到高温（低温）、贫瘠、干旱，甚至污染的变化。植物可以通过结构和功能的变化获得抵御外部特殊环境的能力，即进化适应（adaptation）机制。滨海湿地介于间，水盐交互作用明显，且受人陆地生态系统和海洋生态系统之为干扰频繁，造就了其独特的生境和生物地球化学循环模式。本论文选取东营和天津滨海湿地的典型植物群落（盐地碱蓬、芦苇和柽柳）为研究对象，研究其光合功能性状、氮磷化学计量性状及重金属富集性状对湿地高盐、水淹、重金属污染等极端环境的适应机制，从而为滨海湿地生态修复提供理论依据。研究结果如下：
　　1．东营滨海湿地不同湿地群落类型比较，盐地碱蓬地上部分N含量，地下部分N、P含量均小于芦苇和柽柳群落，柽柳地上部分P含量、N/P比值均大于芦苇和盐地碱蓬群落。三种典型湿地群落N含量均呈现出地上大于地下部分的规律，说明植物会将有限的氮资源优先分配给地上部分光合器官；而盐地碱蓬与柽柳地上和地下部分磷含量变化趋势相反，这种差异说明处在不同群落演替阶段的植物生活史策略不同。与木本植物柽柳不同，草本植物芦苇和盐地碱蓬N/P比值均表现出地上大于地下部分的特征，这与草本植物地上部分相对生长速率较大有关；2.东营滨海湿地土壤中 N含量、N/P比值垂直变化趋势一致，均随着土层深度的增加而显著降低，说明植物枯落物和表层微生物对土壤氮的贡献较大；与氮的垂直分布不同，土壤磷的垂直变化特征不明显，这与磷循环属于沉积型循环有关。相关分析结果显示土壤（源）-植物（库）之间N、P相关性较弱，说明除了土壤条件，滨海湿地氮磷化学计量格局还与植物自身的生理活动的调节有关；
　　3.天津滨海湿地土壤盐含量显著高于东营，天津盐地碱蓬和芦苇的净光合速率（Pn）也均显著大于东营，这意味着植物会通过提高叶片光合速率积累更多的碳同化物抵抗高盐胁迫生境，而较低的蒸腾速率（E）和蒸汽压亏缺（VPD）则是对高盐胁迫条件下水分亏缺的一种补偿机制；而同一区域内不同植物相比较，芦苇的Pn、E、Gs均大于盐地碱蓬，这是由两种植物叶片结构不同决定的；在物种尺度上，光合特征与氮磷比线性关系显著也说明了植物光合作用对氮磷比的调节作用；
　　4.东营滨海湿地盐地碱蓬N/P均值为13.76，芦苇N/P均值为23.47；天津滨海湿地盐地碱蓬的N/P均值为8.23，芦苇N/P均值为8.19；东营滨海湿地两种植物的N/P显著高于天津滨海湿地植物，说明天津滨海湿地植物主要受氮素限制，而东营滨海湿地植物主要是磷限制或氮磷共同限制；天津盐地碱蓬和芦苇的光合氮利用效率（PNUE）显著大于东营，而东营芦苇的光合磷利用效率（PPUE）显著高于天津，这种结果表明在养分限制条件下，滨海湿地植物提高PNUE和PPUE是对养分亏缺的一种补偿机制；
　　5.天津滨海湿地盐地碱蓬群落不同生境条件下重金属富集特征表现为，砂质-非水淹生境条件下盐地碱蓬对As、Cu、Ni、Sr、Zn的富集系数大于泥质-水淹和泥质-非水淹生境，与此同时，盐地碱蓬的重金属富集能力和转移能力在泥质-水淹和泥质-非水淹两种生境条件下变化不大。该结果表明水淹不会造成滨海湿地盐地碱蓬重金属富集性状的改变，但该功能性状与土壤质地有关，砂质土壤中有机质和含盐量低、pH较大，或能刺激植物提高其富集系数，但重金属在植物体内的转移能力变化不大。
　　6.滨海湿地植物的富集能力也与重金属种类有关；天津滨海湿地盐地碱蓬群落砂质-非水淹生境中的盐地碱蓬对Cr和Pb的转移能力较高，而对Mn、Sr和Zn的转移能力较小，表明植物对重金属的转移具有选择性；通过多变量分析发现，天津滨海湿地土壤中重金属Zn、Cr很可能源于外界输入，而Ni、Cu、Pb、Sr、Mn则可能源于自然因素，而As则可能受两种因素共同决定。

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第一章 绪 论

1.1 引言

1.2 国内外研究现状

1.3 研究目的与意义

第二章：滨海湿地植物氮磷化学计量性状及其适应策略

2.1 引言

2.2 研究区域概况

2.3 实验材料与研究方法

2.4 实验结果与分析

2.5 小结

第三章 滨海湿地植物光合功能性状及其适应策略

3.1 引言

3.2 实验材料与方法

3.3 实验结果

3.4 小结

第四章 滨海湿地植物重金属富集性状及其适应策略

4.1 前言

4.2 样品采集和实验方法

4.3 实验结果与分析

4.4 小结

第五章 研究结论与展望

5.1 研究结论

5.2 研究展望

参考文献

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