基于植物功能性状的三江平原恢复湿地物种多样性和生产力动态变化机制

Wetland degradation directly affects human health, biodiversity, regional climate and ecological security. Natural restoration is an important management measure to mitigate and prevent degradation of wetlands. The analysis and judgment for restoration process are hot topics in wetland research. Plant functional traits link species adaptation strategies to vegetation community assembly and ecosystem processes. Therefore, incorporating plant functional traits with restoration succession analysis could help us understand the succession of vegetation community through functional diversity. This project will be carried out in the Sanjiang Plain wetlands. We will select different wetland sites along the restoration chronosequence as our study objects. By using the methods of field investigation and laboratory testing and employing the theories of functional ecology and restoration ecology, the variations of functional traits along the process of restoration will be analyzed. Additionally, the relationships between plant functional traits and species diversity, productivity and soil physical and chemical properties will be evaluated to reveal the inner mechanism of wetland vegetation species diversity or productivity during succession. Results of the project are benefit for the analysis and evaluation on wetland restoration process, and enrichment and improvement for the theories of wetland restoration succession.

湿地退化直接影响到生物多样性、区域气候及生态安全，湿地自然恢复是减缓和应对湿地退化的重要措施，对湿地生态系统的健康发展具有重要意义。如何准确分析和判定湿地的恢复进程成为现阶段亟需解决的科学问题。植物功能性状将物种的适应策略、群落构建和生态过程等有机结合起来。因此，将植物功能性状纳入湿地恢复演替进程分析，有助于从功能多样性的角度来理解群落演替。本项目拟以三江平原地区建立的年代序列恢复湿地为研究对象，以植物功能生态学、恢复生态学的基本理论为指导，通过野外调查和室内试验相结合的方法，分析湿地植物功能性状随恢复时间的变化规律，阐明基于植物功能性状的物种多样性及生产力动态变化机制，进一步丰富和完善湿地恢复演替理论，对于评价湿地恢复演替进程和提升湿地生态功能具有重要的理论价值和指导意义。

自然恢复是三江平原退化湿地恢复的主要措施。植物功能性状将植物个体和生态系统结构、过程与功能联系起来，可指示生态系统结构与功能的动态变化。将植物功能性状纳入湿地恢复演替进程分析，有助于从群落功能性状角度来理解群落演替。本研究选取三江平原地区年代序列恢复小叶章湿地（2014年恢复、2012年恢复、2008年恢复、2003年恢复、2000年恢复、1996年恢复）为研究对象，利用野外调查和室内分析手段，对恢复小叶章湿地及天然湿地植物群落物种群落特征、生产力变化、功能特征及优势种功能性状进行了调查、测量和分析。结果表明：1）自然恢复措施显著影响湿地群落结构特征、植物功能性状及土壤环境因子；2）植物生物多样性随着恢复时间逐渐降低，并逐渐趋近于天然湿地；3）恢复小叶章湿地禾草类功能群生物量提升是群落多样性降低的内在驱动机制；4）自然恢复措施下群落功能性状变异主要是由恢复措施引起；5）群落平均高度、再生植株高度和植物根-茎-叶磷是驱动恢复小叶章湿地物种多样性和生产力变化的主要功能性状；6）表层土壤（0-10 cm）含水量与恢复小叶章湿地物种多样性之间关系密切；7）恢复小叶章湿地主要受到土壤氮限制；8）土壤有机碳含量参与调控植物根-茎-叶磷的累积。本项目从植物个体出发，从种群到功能群，再到群落水平上研究功能性状特征演变及其对自然恢复的响应研究，对认识小叶章湿地群落构建及其对环境变化的适应机制具有重要意义，为评价湿地恢复演替进程和恢复成效提供参考指标，进而为恢复湿地的功能提升、生态系统管理提供科学依据。