實(shí)驗(yàn)室模擬濱海鹽沼潮灘高程對(duì)互花米草生長(zhǎng)的影響

滕康, 唐洪根, 詹瀘成, 葛振鳴, 辛沛,3,*

實(shí)驗(yàn)室模擬濱海鹽沼潮灘高程對(duì)互花米草生長(zhǎng)的影響

滕康1, 唐洪根1, 詹瀘成1, 葛振鳴2, 辛沛1,3,*

1. 河海大學(xué)水利水電學(xué)院, 南京 210098 2. 華東師范大學(xué)河口海岸學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 上海 200241 3. 河海大學(xué)水文水資源與水利工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 南京 210098

為探究濱海鹽沼濕地潮灘高程對(duì)互花米草生長(zhǎng)的影響, 設(shè)置六組不同高度的土柱, 通過移栽互花米草進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn), 研究不同高程帶來的土壤水鹽差異及植株生長(zhǎng)響應(yīng)情況。結(jié)果表明: (1)土壤含水率隨高程的增加呈現(xiàn)出明顯降低趨勢(shì), 30 cm高程含水率最高, 為46.4%, 180 cm高程含水率最低, 為34.1%, 土壤孔隙水鹽度隨高程變化的趨勢(shì)不明顯, 180 cm高程孔隙水鹽度最高, 為47.2 ppt, 150 cm高程孔隙水鹽度最低, 為28.3 ppt; (2)不同高程下, 互花米草的株高、生物量和根冠比呈現(xiàn)出顯著性差異(= 0.01,= 0.03,= 0.02, 均小于0.05), 株高、生物量隨潮灘高程增加不斷降低, 其中株高最大值較最小值多34.6%, 生物量最大值較最小值多49.5%, 植株根冠比與高程呈負(fù)相關(guān)關(guān)系, 根冠比最大值較最小值增加72.4%; (3)互花米草株高與土壤含水率呈二次拋物線關(guān)系(2= 0.79), 植株整體生物量與土壤含水率之間呈線性關(guān)系(2= 0.87), 而株高、生物量與土壤孔隙水鹽度無明顯的相關(guān)性。基于實(shí)驗(yàn)得出, 濕地高程帶來淹水頻率和地下水位差異, 使土壤水鹽隨高程產(chǎn)生變化, 進(jìn)而造成潮灘較高處的互花米草株高、生物量高于潮灘較低處。

高程; 含水率; 鹽度; 互花米草; 生長(zhǎng)響應(yīng)

0 前言

互花米草()為禾本科米草屬多年生植物, 自1979年用于生態(tài)工程被陸續(xù)引入我國(guó)后, 憑借其較強(qiáng)的耐淹、耐鹽特性和繁殖擴(kuò)張能力在我國(guó)濱海淤泥質(zhì)潮灘迅速擴(kuò)張, 已成為優(yōu)勢(shì)物種之一[1-4]?；セ撞菰跒闈竦厣锾峁⒌亍竦毓烫己痛儆僭礻懙确矫姘l(fā)揮不可替代的作用, 它的入侵對(duì)濕地的生態(tài)功能和可持續(xù)發(fā)展也產(chǎn)生了一些負(fù)面影響, 因此研究互花米草對(duì)濱海鹽沼濕地保護(hù)和修復(fù)具有重要價(jià)值[5-6]。

很多學(xué)者認(rèn)為淹水頻率、土壤含水率、土壤鹽度、通氣條件等是影響鹽沼植物生長(zhǎng)的主要環(huán)境因子[7-11], 在周期性的潮汐淹沒下, 鹽沼濕地中土壤含水率、鹽度等土壤特征隨高程呈現(xiàn)出明顯的梯度變化趨勢(shì), 造成互花米草等潮間帶植物在不同高程的生長(zhǎng)差異, 進(jìn)而影響鹽沼濕地的植被群落格局。環(huán)境的改變以及植物本身對(duì)生境的適應(yīng)能力, 是影響植被分布的關(guān)鍵, 針對(duì)濱海濕地植被生長(zhǎng)已開展了較多研究。Pinnings等[12]通過移栽不同高程上生長(zhǎng)的植物確定不同種類植被的分布機(jī)理, 提出潮汐、鹽度和物種間競(jìng)爭(zhēng)是影響植被分布的主要因素, 而Kirwan等[13-14]通過在野外建立不同高度生長(zhǎng)環(huán)境來模擬潮汐作用對(duì)濱海濕地植被的影響, 發(fā)現(xiàn)植物生長(zhǎng)和淹沒頻率相關(guān)聯(lián)。陳偉霖等[15]基于室內(nèi)濕地模擬系統(tǒng), 比較不同鹽度培養(yǎng)下的互花米草生長(zhǎng)狀況和生理特性, 發(fā)現(xiàn)互花米草對(duì)鹽度的適應(yīng)性較強(qiáng), 但高鹽度對(duì)其生長(zhǎng)有一定的限制作用。濱海濕地由于受到潮水的周期性淹沒, 使得不同濕地高程面臨不同的淹沒頻率和地下水位, 造成含水率、鹽度等環(huán)境因子的差異, 這種環(huán)境脅迫導(dǎo)致濱海植物生長(zhǎng)和光合作用等生理特性發(fā)生變化[16-19], 影響濱海濕地植物生長(zhǎng)和群落格局演化。

目前, 針對(duì)不同高程下潮間帶土壤環(huán)境條件對(duì)植被生長(zhǎng)的影響研究, 多是通過現(xiàn)場(chǎng)采樣進(jìn)行分析研究, 通過可控物理試驗(yàn)的研究較少。本研究以互花米草為實(shí)驗(yàn)對(duì)象, 探究潮汐作用下, 不同高程引起的土壤水鹽差異對(duì)互花米草生長(zhǎng)的影響。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)選用的互花米草和土壤均取自中國(guó)江蘇省東臺(tái)市弶港鎮(zhèn)條子泥灘涂區(qū)域(32°46′N, 120°57′E)。2018年3月, 獲取株高相近的互花米草幼苗, 帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行培養(yǎng), 待成活后移栽進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。土壤取自互花米草取樣地附近, 這種移栽保證了實(shí)驗(yàn)材料接近野外實(shí)際狀況。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)裝置模擬不同高程帶來的環(huán)境因子差異, 分析互花米草對(duì)不同土壤條件的生長(zhǎng)響應(yīng)。如圖1所示, 裝置由6組不同高度、內(nèi)徑為30 cm的有機(jī)玻璃培養(yǎng)管組成, 依據(jù)野外的潮汐變化情況, 培養(yǎng)管高度從低到高分別為30 cm、60 cm、90 cm、120 cm、150 cm、180 cm, 同時(shí)每組高度有4個(gè)平行樣本, 共計(jì)24個(gè)培養(yǎng)管。培養(yǎng)管依高度放置在水槽內(nèi), 培養(yǎng)管底部開有篩孔, 可通過控制水槽內(nèi)水深來模擬天然條件下的地下水埋深情況。將土壤填入培養(yǎng)管內(nèi), 使土壤深度與培養(yǎng)管高度相一致, 選取株高、長(zhǎng)勢(shì)相近的互花米草幼苗30株, 移栽至培養(yǎng)管內(nèi)(植株密度約為424株·m-2), 培養(yǎng)管內(nèi)植株密度與野外互花米草群落植株密度接近[20]。

圖1 實(shí)驗(yàn)裝置圖

Figure 1 Diagram of experimental device

以水槽底部為基準(zhǔn), 控制水位保持在30 cm, 去除由于地下水位波動(dòng)對(duì)實(shí)驗(yàn)造成的影響。根據(jù)在條子泥濱海濕地實(shí)測(cè)的海水鹽度, 控制實(shí)驗(yàn)用水鹽度為30 ppt, 并定期檢測(cè)槽內(nèi)水的鹽度, 通過加海鹽或加水等處理使地下水鹽度穩(wěn)定, 定期換水。根據(jù)條子泥濕地潮汐漲落特征, 實(shí)驗(yàn)設(shè)置15天為一個(gè)大小潮的淹沒周期, 最大潮的潮振幅設(shè)置為1.5米, 角速度為30 °/h。按照實(shí)驗(yàn)設(shè)置的高程梯度, 大潮期可淹沒土壤表面, 而小潮期無法淹沒, 并且通過設(shè)置高程的差異來產(chǎn)生不同的淹沒頻率。因此, 設(shè)置半月潮的前5天為淹沒期, 用30 ppt鹽水按照每日漲落潮時(shí)間進(jìn)行頂部澆水淹沒, 60 cm至180 cm生長(zhǎng)高程的潮汐淹沒天數(shù)逐漸減少, 分別為5、4、3、2、1天, 后十天不進(jìn)行淹沒處理, 30 cm生長(zhǎng)高程始終處于淹沒狀態(tài)。設(shè)置實(shí)驗(yàn)于2019年4月開始, 2019年11月結(jié)束, 歷經(jīng)互花米草完整生長(zhǎng)周期。

1.2.2 數(shù)據(jù)采集和分析

數(shù)據(jù)采集分析包括互花米草生長(zhǎng)指標(biāo)和土壤條件兩部分, 前者包括: 株高、地上生物量、地下生物量、根冠比; 后者包括: 土壤體積含水率、土壤孔隙水鹽度。實(shí)驗(yàn)過程中, 每月測(cè)量互花米草株高, 由于植株生長(zhǎng)存在分蘗株, 故選取其中最高的15株植株取平均作為各培養(yǎng)管的代表值。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后, 測(cè)量植株生物量, 將互花米草從培養(yǎng)管內(nèi)取出, 沿土壤表面分割出地上部分與地下部分, 用水沖洗干凈, 然后放入烘干機(jī)中以80 ℃烘干24 h至恒重, 再利用1‰精度的電子稱稱取干重得到生物量數(shù)據(jù), 進(jìn)一步計(jì)算地下生物量與地上生物量比值得到植株根冠比。在不同高程(除30 cm高程)培養(yǎng)管土壤內(nèi), 埋設(shè)MP406土壤水分含量傳感器, 每隔30 min測(cè)量土壤深度30 cm范圍的體積含水率。同樣在土壤深度30 cm內(nèi), 埋設(shè)負(fù)壓式取水器, 在每個(gè)潮汐周期的最后一天抽取土壤孔隙水, 并用YSI多參數(shù)水質(zhì)測(cè)量?jī)x測(cè)定孔隙水鹽度。

本實(shí)驗(yàn)用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和計(jì)算, 用OriginPro 2017進(jìn)行畫圖和曲線擬合, 選用SPSS 19進(jìn)行單因素ANOVA顯著性分析, 對(duì)于植株部分選取樣本數(shù)為= 4, 誤差棒選用標(biāo)準(zhǔn)差。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同高程下土壤水鹽的變化趨勢(shì)

如圖2a所示, 土壤含水率在實(shí)驗(yàn)前期小幅增加, 隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行逐漸趨于穩(wěn)定波動(dòng)。不同高程影響下, 土壤含水率呈現(xiàn)出差異, 潮汐淹沒差異使得土壤含水率與生長(zhǎng)高程之間整體成負(fù)相關(guān), 即生長(zhǎng)高程越高, 土壤含水率越低(由于30 cm生長(zhǎng)高程長(zhǎng)期處于淹水狀態(tài), 故用實(shí)驗(yàn)土的孔隙度來代替土壤含水率, 為46.4%)。圖2b顯示, 隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行土壤孔隙水鹽度逐漸呈現(xiàn)出增大的趨勢(shì), 實(shí)驗(yàn)前期、后期增加緩慢, 而7、8月份由于夏季氣溫高、蒸發(fā)量較大, 造成淺層土壤鹽分迅速累積。另外, 不同高程下潮水淹沒頻率、土壤含水率的差異, 使得高處土壤鹽分集結(jié)更為明顯, 孔隙水鹽度值較大。

將整個(gè)實(shí)驗(yàn)期間的土壤含水率、孔隙水鹽度取平均值作為對(duì)應(yīng)高程下的代表值, 結(jié)果如圖2c和圖2d所示: 土壤含水率隨高程增加逐漸降低, 從低到高的高程對(duì)應(yīng)含水率值分別為46.4%、45.1%、41.9%、39.2%、35.8%、34.1%; 土壤孔隙水鹽度隨高程變化趨勢(shì)不明顯, 從低到高的高程對(duì)應(yīng)鹽度值分別為30.2 ppt、31.9 ppt、41.4 ppt、39.6 ppt、28.3 ppt、47.2 ppt。

2.2 不同高程下植株生長(zhǎng)的變化趨勢(shì)

如圖3所示, 不同高程下互花米草株高的季節(jié)性變化趨勢(shì)相同, 均表現(xiàn)為4—6月份生長(zhǎng)較快, 7—9月份生長(zhǎng)放緩, 10—11月份基本處于生長(zhǎng)停滯階段。不同生長(zhǎng)高程對(duì)應(yīng)的株高存在明顯差異, 高程從低到高對(duì)應(yīng)的平均株高分別為115.9 cm、105.0 cm、117.5 cm、137.5 cm、141.3 cm、130.4 cm。150 cm生長(zhǎng)高程下, 互花米草植株的季節(jié)性長(zhǎng)勢(shì)最好; 60 cm生長(zhǎng)高程下, 植株季節(jié)性長(zhǎng)勢(shì)最差。將11月株高結(jié)果與高程進(jìn)行曲線擬合, 如圖4所示, 發(fā)現(xiàn)互花米草株高與生長(zhǎng)高程之間存在較好的二次拋物線關(guān)系(2= 0.64), 在150 cm生長(zhǎng)高程附近存在最佳生長(zhǎng)高程, 與60 cm生長(zhǎng)高程相比, 株高增加了34.6%。

圖5為實(shí)驗(yàn)結(jié)束后(11月)測(cè)得的各高程下互花米草生物量, 高程從低到高的平均生物量分別為3.91 kg·m-2、4.04 kg·m-2、3.76 kg·m-2、4.80 kg·m-2、5.06 kg·m-2、5.62 kg·m-2。不同生長(zhǎng)高程的互花米草生物量之間有明顯差異, 180 cm高程下互花米草生物量較90 cm情況增加了49.5%, 植株總體生物量、地上生物量、地下生物量與高程之間更好地成一次函數(shù)關(guān)系(相關(guān)系數(shù)分別為2= 0.87,2= 0.96,2= 0.51), 高程越高, 互花米草生物量越高, 說明淹水頻率增加及地下水位增高會(huì)導(dǎo)致植株生物量的減少。同時(shí)發(fā)現(xiàn)各高程下, 植株生物量地下部分的比重均高于地上部分, 圖6顯示從低到高的根冠比分別為: 2.00、1.68、1.39、1.36、1.16、1.37, 30 cm高程的根冠比結(jié)果較150 cm高程最低值增大了72.4%,植株根冠比與高程呈負(fù)相關(guān)趨勢(shì)(2= 0.80)。單因素方差分析結(jié)果顯示, 高程對(duì)互花米草株高、生物量、根冠比的影響均達(dá)到顯著水平(= 0.01,= 0.03,= 0.02, 均小于0.05)。

圖2 不同高程土壤含水率、孔隙水鹽度隨時(shí)間變化趨勢(shì)及平均值

Figure 2 Temporal variations and average values of soil water content and pore water salinity for different growing elevations

圖3 不同生長(zhǎng)高程株高隨時(shí)間變化趨勢(shì)

Figure 3 The temporal trend of plant height under different growing elevations

圖4 株高與生長(zhǎng)高程的關(guān)系

Figure 4 The relationship between plant height and growing elevation

圖5 生物量與生長(zhǎng)高程的關(guān)系

Figure 5 The relationship between biomass and growing elevation

圖6 不同生長(zhǎng)高程下的根冠比

Figure 6 The rhizome ratios under different growing elevations

2.3 植物生長(zhǎng)與土壤水鹽之間關(guān)系

根據(jù)前面的結(jié)果, 不同高程下互花米草株高、生物量有著顯著性差異, 這是由于不同高程所帶來的潮水淹沒頻率和地下水埋深的差異, 影響了土壤含水率、孔隙水鹽度等的變化, 進(jìn)而影響著植株的生長(zhǎng)。將所得到的互花米草株高、生物量數(shù)據(jù)與土壤含水率、土壤孔隙水鹽度數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析, 探究植物生長(zhǎng)與不同高程土壤水鹽之間的關(guān)系, 回歸分析的結(jié)果如圖7a—圖7d所示: 株高與土壤含水率呈二次拋物線關(guān)系(2= 0.79), 最大株高對(duì)應(yīng)的含水率為37.1%, 生物量與土壤含水率之間呈負(fù)相關(guān)線性關(guān)系(2= 0.87); 然而, 株高、生物量與土壤孔隙水鹽度之間的相關(guān)性不強(qiáng)(2< 0.5), 不同鹽度下的株高、生物量結(jié)果說明互花米草有著較廣的鹽度適應(yīng)性。

3 討論

在本實(shí)驗(yàn)中, 不同高程引起不同淹水頻率和地下水埋深的差異, 使得不同高程土壤的含水率、孔隙水鹽度有著明顯的不同。前人研究結(jié)果表明, 隨著潮灘高程的增加, 土壤鹽度、含水率、土壤氮含量等為代表的鹽沼典型環(huán)境因子呈現(xiàn)出明顯的梯度變化[21-22]。而本實(shí)驗(yàn)中, 含水率、鹽度指標(biāo)雖整體上呈現(xiàn)出一定的梯度變化, 但仍有一定的復(fù)雜多變特征, 主要體現(xiàn)在土壤鹽度上, 與典型的潮灘高程變化規(guī)律有一定的差異。如圖2c和圖2d所示, 含水率結(jié)果隨高程呈負(fù)相關(guān), 但是鹽度結(jié)果并沒有呈現(xiàn)出類似的相關(guān)關(guān)系。不同高程鹽度變化差異較大, 在150 cm高程下出現(xiàn)明顯降低, 這與互花米草吸鹽特性、降雨沖刷、土壤下滲等因素有關(guān)。與此類似, 潘宇在崇明東灘的取樣研究發(fā)現(xiàn), 相對(duì)高程與土壤鹽度之間并不是簡(jiǎn)單的線性相關(guān)[23]。

圖7 各高程的土壤含水率、孔隙水鹽度與株高、生物量之間的關(guān)系

Figure 7 Corresponding relationship between soil moisture content/pore water salinity and plant height /biomass at various elevations

互花米草主要分布在鹽沼的中、低潮灘, 具有較廣的高程分布范圍[24]。本文研究結(jié)果表明, 不同生長(zhǎng)高程條件下, 互花米草的株高、生物量表現(xiàn)出顯著性差異(< 0.05), 30—90 cm較低高程培養(yǎng)管內(nèi)的互花米草株高、生物量明顯低于120—180 cm高度的情況(圖4和圖5)。雖然株高、生物量與高程之間的曲線關(guān)系分別呈二次和一次函數(shù)關(guān)系, 但在總體上隨著高程的降低呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。生物量分配是植物對(duì)環(huán)境適應(yīng)、克服環(huán)境異質(zhì)性和增強(qiáng)入侵能力的主要對(duì)策之一[25-26], 通過根冠比結(jié)果來反映植株生物量分配的變化, 實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示隨著高程的降低, 總體上互花米草的根冠比呈上升趨勢(shì), 而生態(tài)因子中, 土壤水分含量對(duì)植物根冠比的影響最為顯著[27-28], 實(shí)驗(yàn)高程設(shè)置造成淹水及地下水位差異, 使得互花米草隨著高程的降低, 生物量地下部分分配逐漸增加, 地上部分逐漸減少。因此, 海平面上升態(tài)勢(shì)將會(huì)對(duì)濱海濕地植被生長(zhǎng)產(chǎn)生影響。

濱海鹽沼系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性是由海平面高度、地表高度、初級(jí)生產(chǎn)力和沉積物補(bǔ)給之間的相互作用來解釋的[29], 這些相互作用調(diào)節(jié)了潮灘地面的高度, 使其與平均海平面趨于平衡[30], 而Morris[31]的研究強(qiáng)調(diào)了濱海濕地中植物初級(jí)生產(chǎn)力對(duì)維持地表高度、應(yīng)對(duì)海平面上升的重要意義。海平面上升最直接的影響是潮汐淹沒頻率和時(shí)間的增加, 改變土壤鹽度和含水率, 進(jìn)而對(duì)植物生長(zhǎng)產(chǎn)生影響。通過對(duì)互花米草生長(zhǎng)與土壤水鹽的數(shù)據(jù)擬合發(fā)現(xiàn), 互花米草的株高與土壤含水率是呈二次拋物線關(guān)系, 這與濕地演化模型采用的單峰二次生長(zhǎng)曲線相類似[32-33]。生物量與含水率現(xiàn)出呈一次負(fù)線性關(guān)系, 同樣Kirwan等[13]在探究狐米草的生長(zhǎng)響應(yīng)實(shí)驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)了相似的結(jié)果, 說明不同生長(zhǎng)指標(biāo)與含水率的擬合關(guān)系是有一定的差異性, 在選用某一生長(zhǎng)指標(biāo)作為模型條件時(shí), 單純的選用二次生長(zhǎng)關(guān)系是存在偏差的。另外, 在擬合互花米草生長(zhǎng)與鹽度的關(guān)系時(shí), 兩者之間并未發(fā)現(xiàn)明顯的相關(guān)性(2< 0.5), 同時(shí)在相關(guān)的一些鹽度脅迫實(shí)驗(yàn)中反映出的高鹽度抑制互花米草生長(zhǎng)[15,34], 但在本實(shí)驗(yàn)中并沒有明顯的表現(xiàn)出來。這除了與互花米草本身的耐鹽特性有關(guān)外, 還與實(shí)驗(yàn)本身通過設(shè)置不同高程環(huán)境來探究響應(yīng)有關(guān), 不同高程造成的含水率、鹽度差異共同影響植物生長(zhǎng), 而不是單一考慮某一環(huán)境因素的影響, 這更加符合野外實(shí)際情況。利用本實(shí)驗(yàn)所得到的擬合結(jié)果, 可以根據(jù)鹽沼濕地的實(shí)際含水率情況, 在一定程度上預(yù)測(cè)未來海平面上漲引起的植被生長(zhǎng)變化情況。

互花米草根系發(fā)達(dá), 常密布于地下30 cm深的土層內(nèi)[35], 雖然本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)最淺土壤深度為30 cm, 但仍有部分高程下最大根長(zhǎng)超過30 cm, 因此在今后實(shí)驗(yàn)中應(yīng)加大土壤深度, 去除土壤深度對(duì)植物地下部分生長(zhǎng)的影響。另外, 本文雖選取在濱海濕地占較大比重的互花米草作為研究對(duì)象, 但其他的主要濱海植被物種(海三棱藨草、蘆葦?shù)?對(duì)不同高程下土壤水鹽生長(zhǎng)響應(yīng)仍需進(jìn)一步研究, 從而得到較為全面的濱海植被生長(zhǎng)響應(yīng), 為明確濕地群落演化規(guī)律, 保護(hù)和修復(fù)鹽沼濕地提供科學(xué)依據(jù)。

4 結(jié)論

(1)濱海濕地不同高程引起淹水頻率和地下水位的差異, 使得土壤含水率隨高程呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)關(guān)系, 即生長(zhǎng)高程越高, 土壤含水率越低; 土壤孔隙水鹽度隨高程變化趨勢(shì)不明顯, 不同高程的鹽度值變化較大。

(2)不同高程下, 互花米草株高、生物量呈現(xiàn)出顯著性差異, 總體呈現(xiàn)出高程越高, 株高、生物量越高的趨勢(shì), 同時(shí)高程所帶來的水分環(huán)境差異影響植株的生物量分配, 植株根冠比與高程呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

(3)不同高程的互花米草生長(zhǎng)與土壤水鹽特征的擬合結(jié)果顯示, 互花米草株高與土壤含水率呈二次拋物線關(guān)系, 生物量與含水率呈一次線性關(guān)系; 株高、生物量與土壤孔隙水鹽度之間無明顯的相關(guān)性。

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Laboratory simulation of the effects of tidal flat elevation on the growth ofin coastal salt marsh

TENG Kang1,TANG Honggen1, ZHAN Lucheng1,GE Zhenming2,XIN Pei1,3*

1. College of Water Conservancy and Hydropower Engineering, Hohai University, Nanjing 210098, China 2. State Key Laboratory of Estuarine and Coastal Research, East China Normal University, Shanghai 200241, China 3. State Key Laboratory of Hydrology-Water Resources and Hydraulic Engineering, Hohai University, Nanjing 210098, China

In order to explore the effects of tidal flat elevation on the growth ofin coastal salt marsh wetlands, we conducted six sets of soil pillars with different heights and transplantedfor simulation experiment to study the differences in soil moisture and salinity conditions and plant growth response brought by different elevations. The experimental results showed: (1)The soil moisture content revealed a negative correlation with elevation, with the highest soil moisture content at 30 cm (46.4%) and the lowest at 180 cm (34.1%). There was no correlation between soil pore water salinity and elevation, with the highest salinity at 180 cm (47.2 ppt) and the lowest at 150 cm (28.3 ppt).(2)The plant height, biomass and root-shoot ratio showed significant differences with different elevations (= 0.01,= 0.03,= 0.02, all less than 0.05). Plant height and biomass decreased continuously with the increase of tidal flat height. The maximum plant height was 34.6% larger than the minimum, and the maximum biomass was 49.5% larger than the minimum. There was a negative correlation between plant root-shoot ratio and height, and the maximum valueincreased by 72.4% compared with the minimum. (3)The plant height displayed a quadratic parabolic relationship with soil moisture (2= 0.79), and the biomass had a linear relationship with it (2= 0.87), while the plant height, biomass and showed no obvious correlation with soil pore water salinity. Therefore, it can be concluded that wetland elevation affects soil moisture and salinity conditions by altering flooding frequency and groundwater level, which in turn causes the plant height and biomass ofin the upper part of the tidal flat to be higher than the lower part.

elevation; soil moisture; salinity;; growth response

滕康, 唐洪根, 詹瀘成, 等. 實(shí)驗(yàn)室模擬濱海鹽沼潮灘高程對(duì)互花米草生長(zhǎng)的影響[J]. 生態(tài)科學(xué), 2021, 40(3): 1–7.

TENG Kang,TANG Honggen, ZHAN Lucheng, et al. Laboratory simulation of the effects of tidal flat elevation on the growth ofin coastal salt marsh[J]. Ecological Science, 2021, 40(3): 1–7.

10.14108/j.cnki.1008-8873.2021.03.001

Q948.114

A

1008-8873(2021)03-001-07

2020-10-03;

2020-11-20

國(guó)家自然科學(xué)基金(U2040204)

滕康(1996—), 男, 山東青島人, 碩士研究生, 主要從事生態(tài)水力學(xué)方面研究, E-mail: tengkang@hhu.edu.cn

辛沛, 男, 教授, 博士生導(dǎo)師, 主要從事濱海濕地水動(dòng)力及生態(tài)地貌等方面研究, E-mail: pei.xin@outlook.com