水分梯度下干旱区湿地植物群落叶片养分重吸收及其影响机制研究
批准号:
42061010
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
35.0 万元
负责人:
张剑
依托单位:
学科分类:
生物地理与土壤地理
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
张剑
中文摘要
养分重吸收是多年生植物采取的关键养分利用策略,在植物适应不同养分浓度的环境中发挥重要作用,尤其在胁迫的环境中。养分重吸收格局具有区域和生态系统类型的依赖性特点,为进一步深入理解湿地生态系统养分重吸收的主要影响机制,项目以干旱区敦煌阳关湿地为研究对象,运用群落调查的野外定位监测、室内实验、数理统计及模型分析方法,分析湿地土壤水分变化下植物群落叶片的养分重吸收格局;探讨水分变化下湿地植物群落水平的叶片氮磷组分分配、植物不同器官养分分配的“源-库”关系对重吸收的影响、叶片氮磷重吸收与根系氮磷获取的权衡机制以及水分驱动下土壤(底泥)有效氮磷和矿化潜力的变化对重吸收影响的元素控制模式;甄别群落水平上叶片重吸收的关键影响因素,揭示水分梯度下干旱区湿地植物群落养分重吸收的影响机制。为理解水分驱动的土壤养分有效性变化下湿地植物的养分循环策略提供科学依据,对维护湿地生态系统的健康稳定具有重要的价值。
英文摘要
Nutrient resorption is a key nutrient utilization strategy adopted by perennial plants, which plays an important role in the adaptation of plants to different nutrient concentrations, especially in stress environment. The pattern of nutrient resorption is characterized by regional and ecosystem type. To elucidate the main effect and its mechanism of foliar nutrient resorption in wetland ecosystem, field location monitoring, lab-scale experiment, mathematical statistics and model analysis are used to uncover the foliar nutrient resorption pattern of plant community with soil moisture in the wetland ecosystem of Yangguan in Dunhuang of arid area. To identify the key influencing factor of foliar nutrient resorption at the level of plant community, the distribution of foliar nitrogen and phosphorus components, the "source-sink" relationship of nutrient distribution in different organs, the trade-off mechanism between the foliar resorption and the acquisition in the roots under the change of water content, and the elements control model under the change of soil (sediment) nitrogen and phosphorus available and mineralization potential driven by water content at the level of wetland plant community are explored. The mechanism of nutrient resorption of wetland plant community across soil moisture gradients was revealed. It provides a scientific basis for understanding the nutrient cycling strategy of wetland plants under the change of soil nutrient availability driven by water, and has an important value for maintaining the health and stability of wetland ecosystem.
项目以干旱区敦煌阳关湿地为研究对象,运用群落调查的野外定位监测、室内实验、数理统计及模型分析方法,研究了湿地土壤水分变化下敦煌阳关湿地优势植物芦苇各器官养分重吸收格局及其影响因素,叶片氮磷组分分配及其对养分重吸收的影响,叶片养分重吸收与地上地下器官养分分配的关系及其影响因素,叶片养分重吸收与根系养分捕获的权衡关系。结果表明:(1)芦苇各器官(叶、鞘和茎)中氮磷重吸收效率和效能均表现为叶片最高,叶磷重吸收效能和叶氮重吸收效率表现为低水分最高;土壤无机氮是影响叶氮重吸收效率、叶磷重吸收效率和重吸收效能的主要因素,成熟叶片氮含量是影响叶氮重吸收效能的主要因素;(2)芦苇成熟叶和衰老叶氮组分中,易溶氮占比随水分升高显著降低,而残留氮占比随水分升高而升高;脂质磷占比随水分升高呈现增加趋势,而核酸磷占比随水分升高逐渐降低;土壤氨氮和成熟叶片氮含量显著影响芦苇叶氮组分重吸收效率,pH和土壤有效磷显著影响芦苇叶片磷组分重吸收效率;残留氮对叶氮重吸收效率贡献最高,而核酸磷对叶磷重吸收效率贡献最高。(3)随着水分的升高,芦苇将更多的养分分配至地上部分;气候不仅直接影响芦苇的养分分配和重吸收效率,还通过改变土壤和叶氮磷比,间接影响芦苇的养分分配和重吸收效率;(4)沿水分梯度,芦苇细根对氮磷捕获能力升高;氮磷在芦苇内部不同器官间的转运随土壤水分增加呈现相反趋势,土壤到细根的氮磷积累上升,但叶氮重吸收效率下降,表明氮重吸收与根系氮捕获间存在权衡关系,而叶磷重吸收效率无显著变化,表明在磷限制加剧的情况下,芦苇对磷的利用更为保守。项目研究结果可为理解西北干旱区内陆河流域湿地水文驱动下植物的养分循环策略提供科学依据,为湿地的水文管理、盐分调控和植被恢复提供决策支持,对维护干旱区湿地生态系统的健康稳定具有重要价值。
敦煌南湖湿地植物-土壤碳氮磷化学计量比空间格局分异规律研究
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批准号:41461012
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:50.0万元
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批准年份:2014
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负责人:张剑
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依托单位:
国内基金
海外基金