淹水高度增加对短叶茳芏潮汐湿地净生态系统CO₂交换量的影响 植物生态学报    2025, 49 (4): 526-539.   DOI: 10.17521/cjpe.2024.0253

表1 不同淹水处理对闽江河口短叶茳芏沼泽湿地植物性状特征的影响(平均值±标准差)

正文中引用本图/表的段落

不同淹水处理对短叶茳芏的植物性状特征的影响见表1。地上生物量(AGB)的变化范围为(3.5 ± 0.6) kg·m-2至(5.0 ± 0.2) kg·m-2, 地下生物量(BGB)的变化范围为(3.3 ± 0.5) kg·m-2至(5.1 ± 0.3) kg·m-2 (表1), 随着淹水高度增加, 地上生物量逐渐减少, 而地下生物量逐渐增加。短叶茳芏P_n的变化范围为(26.0 ± 3.5) μmol·m-2·s-1至(33.1 ± 2.3) μmol·m-2·s-1, 随着淹水高度增加, P_n逐渐减少。g_s的变化范围为(167.7 ± 11.7) mmol·m-2·s-1至(241.3 ± 11.5) mmol·m-2·s-1, 淹水高度增加使g_s逐渐降低。C_i的变化范围为(274.0 ± 9.5) μmol·mol-1至(309.0 ± 20.1) μmol·mol-1, 淹水处理显著降低了C_i。

与假设(2)一致, 淹水高度增加会降低滨海湿地GPP (图6)。在森林、草地和内陆湿地等生态系统的研究表明GPP与植物的光照条件、光合器官的功能性状和光合碳的分配相关(Jia et al., 2021; 廖靓等, 2023)。因此, GPP增加的原因可能和光照条件的改变有关。在本研究中, 和对照相比, CK + 20 cm和CK + 40 cm处理的浸没时间大约增加2.3和4.6 h。由于涨潮过程中, 潮水携带的泥沙浑浊度很高, 当短叶茳芏根茎和叶片部分或完全被淹没时光照条件受限, 有效光合辐射降低, 从而显著降低净光合速率(表1)。因此, 淹水高度增加将减少有效光合辐射, 降低短叶茳芏净光合速率(Schedlbauer et al., 2010; Jimenez et al., 2012)。其次, 随着淹水高度增加, 短叶茳芏的光合功能性状被破坏, 表现在g_s和C_i下降(表1)。该结果表明: 淹水高度增加会破坏短叶茳芏光合器官的功能性状(王军强等, 2022; 王文伟等, 2023), 从而干扰光合作用产物的运输(Li et al., 2018; Xia et al., 2018), 降低短叶茳芏沼泽湿地生态系统GPP。第三, 淹水胁迫改变短叶茳芏光合碳在地上器官和地下器官的分配。研究结果表明随着淹水高度增加短叶茳芏的地下生物量增加37%, 而地上生物量下降32% (表1), 说明淹水高度增加后, 短叶茳芏将光合作用产物从地上部分转移至地下部分。这可能是由于淹水高度增加后, 短叶茳芏根系为了更好地适应淹水胁迫带来的厌氧条件和毒性物质积累, 从而加强植物根系的生物量(Maurel & Nacry, 2020)。然而, 植物的地上部分在光合过程中起着关键作用(Schile et al., 2011; Marín-mu?iz et al., 2015)。因此, 短叶茳芏地上部分减少, 导致参与光合作用的植物有效光合面积减少, 从而使短叶茳芏光能利用效率下降。综上, 淹水高度增加后, 光照条件受限, 光合器官的功能性状受损及参与光合作用的植物有效面积减少, 植物光合固碳能力减弱, 降低了短叶茳芏沼泽湿地GPP和生态系统碳吸收能力。

本文的其它图/表

• 图1 闽江河口鳝鱼滩潮汐湿地碳通量研究位置图和沼泽管实验平台。A, 闽江河口位置图。B, 闽江河口鳝鱼滩潮汐湿地研究区(红色方框)位置图。C, “沼泽管”模拟实验示意图。CK, 对照。
  
• 图2 闽江河口短叶茳芏沼泽湿地日平均气温和光合有效辐射(PAR)日均值和日最大值的月动态变化。
  
• 表2 不同淹水处理对闽江河口短叶茳芏沼泽湿地土壤理化指标的影响(平均值±标准差)
  
• 图3 3种淹水处理下闽江河口短叶茳芏沼泽湿地土壤溶解性有机碳(DOC)浓度和氧化还原电位(ORP)的月动态变化(平均值±标准差)。p < 0.05为显著差异, p < 0.01为高度显著差异, p < 0.001为极显著差异。CK, 对照。
  
• 图4 3种淹水处理下闽江河口短叶茳芏沼泽湿地瞬时生态系统呼吸(ER)、总初级生产力(GPP)和净生态系统CO₂交换量(NEE)的月变化(平均值±标准差)。p < 0.05为显著差异, p < 0.01为高度显著差异, p < 0.001为极显著差异。CK, 对照。
  
• 图5 3种淹水处理下闽江河口短叶茳芏潮汐湿地生态系统呼吸(ER)与土壤理化特征的相关性。p < 0.05为显著相关, p < 0.01为高度显著相关, p < 0.001为极显著相关。CK, 对照。
  
• 图6 3种淹水处理下闽江河口短叶茳芏沼泽湿地月尺度生态系统呼吸(ER)、总初级生产力(GPP)和净生态系统CO₂交换量(NEE)的差异(平均值±标准差)。不同大写字母表示不同淹水处理间差异显著(p < 0.05为显著, p < 0.01为高度显著, p < 0.001为极显著)。CK, 对照。
  
• 图7 全球不同类型湿地净生态系统CO₂交换量(NEE)、生态系统呼吸(ER)和总初级生产力(GPP)情况。
  
• 图8 闽江河口短叶茳芏沼泽湿地生态系统碳收支过程对淹水高度增加的响应。AGB, 地上生物量; BGB, 地下生物量; C_i, 胞间CO₂浓度; DOC, 溶解性有机碳浓度; ER, 生态系统呼吸; GPP, 总初级生产力; g_s, 气孔导度; NEE, 净生态系统CO₂交换量; ORP, 氧化还原电位; P_n, 净光合速率。