水情驱动下鄱阳湖湿地植物分解过程与微生物群落演替的动态耦合关系

Nowadays, it is not clear about the process and mechanism of wetland plant decomposition driven by waterlogging stress in shallow lake. Although people have been aware of the wetland litter decomposition that plays a key role in the biogeochemical cycling of wetland ecological system in operation and maintenance. Poyang Lake wetland has become the best studying area, being facing the large fluctuation of water level. In this work, six typical plant species in Poyang Lake wetland are selected as the research materials. The process of plant decomposition and dynamic variation of microbial community under different water regime are studied through laboratory controlled experiments, mesocosm and monitoring in situ using ecological and molecular biological methods. Our aims are to (1) analysis the variation of plant decomposition under different hydrological conditions, (2) clarify the coupling relationship of microbial community succession with plant decomposition, (3) reveal the response mechanism of microbial structure and function in the wetland plant decomposition to hydrological regime fluctuation, and evaluate its effect on the health of lake. Our research will provide scientific basis and ideas for effective management and regulation of lake ecosystem and decision making of water conservancy projects.

湿地枯落物分解在湿地元素生物地球化学循环和维持生态系统运转中具有十分重要的作用，但对浅水湖泊湿地在水淹胁迫下的植物分解过程与分解机理尚不清楚。本研究以水位变幅大的鄱阳湖湿地为研究对象，选取最具典型代表性的6种湿地植物为材料，运用生态学和分子生物学方法，通过原位监测、原位模拟和实验室受控实验，开展不同水情下湿地植物分解过程与分解微生物群落动态变化的比较研究，分析不同水情条件下湿地植物分解过程的差异，及其与微生物群落演替的动态耦合关系，揭示微生物功能群和植物分解过程对水文情势变化的响应机理，并评价其对湖泊健康的影响。研究结果为湖泊生态系统管理与水利工程决策提供科学依据和思路。

凋落物分解是湿地营养元素循环和土壤碳储的关键环节，对湿地水文状况的动态变化十分敏感。各种生物和非生物因素共同影响凋落物的分解过程，其中微生物发挥了不可替代的重要作用。本项目以鄱阳湖湿地典型凋落物的分解过程为主要研究内容，主要探讨了水情驱动下凋落物分解与微生物群落演化的耦合关系。我们通过结合原位监测和室内模拟的实验结果发现，在淹水状态下，凋落物中微生物的丰度以及胞外酶活性水平都较低，其对凋落物分解的贡献受到了限制；但土壤动物的贡献有所增强，以摇蚊幼虫为代表的动物在一定程度上补偿了微生物的贡献。在冬季非淹水状态下，凋落物分解的主场效应和非加和效应都非常明显，不同凋落物的分解过程中微生物群落结构差异显著，并且微生物群落结构主要受到凋落物化学组成的影响。不同湿地植被由于初始化学组成的差异，其分解过程以及微生物群落结构变化各不相同。在淹水状态下凋落物分解会增加水体中营养元素含量，但会减少底泥中营养元素含量；而在非淹水状态下凋落物分解对土壤元素含量的影响因凋落物种类而异，但对于土壤总磷都有一定的积累作用。本研究的结果丰富和深化了我们对于湿地营养元素循环和植被演化的认识，为制定科学合理的湿地管理和保护政策提供了理论依据。本项目已资助发表学术论文7篇，其中SCI源刊1篇，EI源刊1篇，国内其它核心期刊5篇。培养与本项目相关的硕士研究生3名。