敦煌阳关湿地芦苇养分重吸收特征及其对功能性状与土壤水分的响应

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养分是陆地生态系统限制生产力的环境因素之一,氮和磷是植物生长所需养分的主要限制因子。养分重吸收是植物在衰老脱落前将组织或器官中的部分养分(主要如氮、磷养分)转移到其他活组织或器官的过程,能延长养分在植物体内的存留时间,提高植物对养分的利用效率,减少植物对土壤养分的依赖,是植物适应环境的重要策略之一,显著受到与土壤营养水平密切相关的因素影响。本研究以敦煌阳关渥洼池湿地优势种芦苇为研究对象,将渥洼池30个样地根据土壤含水量分高(W1,33.52±1.87%)、中(W2,26.44±1.25%)、低(W3,11.05±1.35%)三个水分梯度,分别在旺盛期和衰老期对植物和土壤进行了采样分析,探讨分析土壤水分对土壤理化性质、植物群落特征及芦苇旺盛期氮磷含量的影响,以及植物养分重吸收对土壤水分和功能性状的响应特征。主要研究结果如下:(1)三个水分梯度样地间的土壤含水量存在显著差异(P<0.01),低水分梯度W3的土壤电导率比高水分梯度W1增加了1.25倍,比中水分梯度W2的土壤电导率增加了1.01倍。低水分梯度W3的盖度较高水分梯度W1减少了54.56%,较中水分梯度W2减小53.13%,高水分梯度W1的密度比中水分梯度W2增加了1.01倍,比低水分梯度W3增加了5.14倍;植物盖度和密度与土壤水分极显著正相关(P<0.01),两者受土壤水分的影响较强。(2)植物功能性状随土壤水分含量的减少均有所变化。高水分梯度的芦苇叶厚度显著低于中、低水分梯度(P<0.05),分别增加了10.2%、36.22%;高水分梯度的叶干物质含量也显著高于中水分梯度(P<0.05),增加了13.16%;高水分梯度的比茎重显著高于中、低水分梯度(P<0.05),分别增加了32.23%、29.72%。叶厚度与土壤含水量极显著负相关(P<0.01),比茎重与土壤含水量显著正相关(P<0.05),比叶面积与土壤含水量呈显著正相关关系(P<0.05)。(3)旺盛期叶片的氮、磷含量均显著高于旺盛期茎;旺盛期茎的氮含量在三个水分梯度均差异显著(P<0.05),低水分梯度的旺盛期叶片氮含量显著高于中、高水分梯度(P<0.05)。对于茎叶两个器官而言,旺盛期叶片的氮、磷含量在三个水分梯度均显著高于旺盛期茎(P<0.001)。土壤水分与旺盛期茎叶的氮含量极显著负相关(P<0.01)。叶厚度与旺盛期茎叶的氮含量显著正相关(P<0.05),叶干物质含量与旺盛期叶片氮含量显著负相关(P<0.05)。(4)低水分梯度的叶片氮重吸收度显著高于中、高水分(P<0.05),低水分环境的茎氮重吸收度显著高于高水分(P<0.05);高水分梯度的茎磷重吸收度显著高于中、低水分梯度(P<0.05),而高水分梯度的叶片磷重吸收度显著高于中水分梯度(P<0.05)。就芦苇两个器官而言,叶片的氮重吸收度显著高于茎(P<0.01),叶片的氮、磷重吸收效率均显著高于茎(P<0.01),而叶片的氮、磷重吸收效率比值仅在中水分梯度显著高于茎(P<0.01)。(5)就整体而言,土壤水分与茎、叶的氮重吸收度极显著负相关(P<0.01);在中水分梯度W2,叶片磷重吸收度与土壤水分极显著负相关(P<0.01),叶片磷重吸收效率与土壤水分极显著正相关(P<0.01);在高水分梯度W1,芦苇茎的磷重吸收效率与土壤水分显著负相关(P<0.05),茎的氮磷重吸收效率之比与土壤水分显著正相关(P<0.05)。叶厚度与茎、叶的氮重吸收度显著正相关(P<0.05),茎的氮重吸收度与叶干物质含量显著负相关(P<0.05)、与比茎重显著正相关(P<0.05)。在土壤水分和植物功能性状中,茎NRP的主要影响因子是土壤含水量和叶干物质含量,叶片NRP的主要影响因子是土壤水分;叶PRP的主要影响因子是比茎重,叶PRE的主要影响因子是比茎重。
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