氮添加对北方泥炭地优势植物植硅体形态学特征影响研究

摘要

【目的】氮沉降已对全球生态系统产生影响,植硅体形态学特征变化能够反映植物对于环境变化的生理生态响应。北方泥炭地作为氮沉降敏感生态系统且存在着大量的富硅植物,研究北方泥炭地植物植硅体形态学有助于了解其生态系统如何响应日益加剧的氮沉降压力。【方法】研究在黑龙江省大兴安岭地区的泥炭地中采用完全随机试验设计,通过开展0,3,6,12 g N/(m^(2)·year)4个水平的氮添加试验,分析不同氮添加水平下5种北方泥炭地优势植物(柴桦(Betula fruticosa)、笃斯越桔(Vaccinium uliginosum)、小叶杜鹃(Rhododendron lapponicum)、狭叶杜香(Ledum palustre)、白毛羊胡子草(Eriophorum vaginatum))的植硅体含量及不同植硅体形态学组成特征。【结果】(1)除柴桦以外,随着氮添加水平的增加,其余4种植物叶片植硅体含量显著增加;(2)我国北方泥炭地优势物种的主要植硅体形态为:棒型、导管型、硅化气孔、尖型、扇型和球型。在不同的氮添加水平下,同种植物的植硅体种类基本没有变化,但随着氮添加水平的增加,各植物的植硅体形态构成存在差异;(3)氮添加水平对不同植物植硅体长度影响具有差异性,小叶杜鹃的棒型和导管型植硅体长度在高氮添加水平显著增加,笃斯越桔的棒型植硅体长度在高氮添加水平下显著高于其他处理。白毛羊胡子草的球型长度在高氮添加水平下显著低于其他处理。而狭叶杜香和柴桦各形态植硅体长度在不同氮添加水平下没有显著差异。【结论】不同氮添加对植硅体含量产生显著影响,反映了植硅体对我国北方泥炭地生态系统氮素增加下的响应;同时,植硅体形态组合特征随氮添加水平增加显著变化,体现了北方泥炭地优势植物在细胞水平上对氮素水平变化的响应。研究完善了植硅体形态学在北方泥炭地背景下对环境变化的研究应用,为进一步加深对陆地生态系统硅-氮耦合机制理解提供参考。