三江平原湿地小叶章群落结构与功能对氮沉降和CO2升高的响应

本项目以三江平原湿地优势植被- - 小叶章群落为研究对象，采用野外原位控制实验，研究小叶章群落结构与功能对不同N沉降水平和CO2浓度升高的响应机制，从植被结构和功能的角度揭示三江平原湿地对CO2浓度升高和氮沉降的响应范式，为湿地生态系统对全球变化的生态适应提供一定科学依据。主要研究内容包括：在不同强度氮沉降和CO2升高条件下，群落优势植物遗传结构（等位基因、基因多样性、基因分化系数和基因流、遗传距离和遗传一致度等）、形态结构（叶片、气孔、叶绿体和淀粉粒、基粒和基质类囊体膜特征等）、构件形态性状（株高、基茎、叶长、叶宽、节间长、节间数、侧叶数、叶片数等）等结构特征的变化；植物功能群组成、数量特征、多样性及功能群谱特征的变化；群落数量特征、多样性特征（α多样性、β多样性）等结构特征变化；群落初级生产力、水利用效率、温室气体（CO2、CH4、NO2）排放、物候期等群落功能特性变化规律。

全球大气CO2浓度增加和氮沉降已经成为不争的事实，在此背景下，项目以三江平原湿地优势植被－小叶章群落为研究对象，采用野外原位控制实验，研究小叶章群落结构与功能对不同N沉降水平（0,4,和8g N m-2a-1）和CO2浓度升高（550ppm和700ppm）的响应机制。为预测全球变化对湿地生态系统所产生的影响提供理论依据。主要研究结果如下：.1、12对SSR引物共检测到24个位点，多态位点百分率（PPB）达到66.7%，Shannon信息指数为0.3269。SSR分子标价方法揭示该物种具有较低的遗传多样性水平。Nei’s遗传结构结果表明小叶章的变异处于较低水平，并且主要是存在于种群间。.2、在不同氮处理下，CO2升高促进了小叶章高度、基茎、叶长、叶宽、节间长5个结构性状的生长。其中高度和叶宽对高氮处理较敏感，基茎、叶长、节间长对高氮和低氮处理差异不明显。.3、CO2浓度升高降低表皮细胞密度、气孔密度、中脉厚度、叶片总厚度、叶肉组织厚度，增加叶绿体数、叶绿体中嗜锇颗粒数目、叶绿体中淀粉粒，施氮起到促进作用，二者互作降低表皮细胞密度、叶绿体数、叶绿体中嗜锇颗粒数目、叶绿体中淀粉粒。.4、CO2浓度升高增加地下芽植物多度、盖度、高度、生物量，降低丰富度，施氮降低多度、盖度；CO2浓度升高增加地面芽植物和一年生植物多度、盖度、高度。.5、CO2浓度升高增加群落高度、盖度、密度、Simpson指数，降低SDR、Shannon-Wienner指数、Pielou指数和Cody指数，施氮降低群落物种丰富度、Simpson指数、Shannon-Wienner指数、Pielou均匀度指数，增加群落高度、盖度、密度和Cody指数，二者互作增加群落高度、盖度、密度、Simpson指数，降低SDR、Shannon-Wienner指数、Pielou指数和Cody指数。.6、CO2浓度升高、施氮及其二者互作增加了群落生物量。CO2浓度升高和施氮增加净生态系统CO2交换量和水分利用效率，施氮增加生态系统水分蒸发蒸腾损失量；CO2浓度升高增加了CO2、CH4排放通量，降低N2O排放通量，施氮增加CO2、CH4、N2O排放通量；CO2浓度升高延长了小叶章的抽穗时间，提前开花期和腊熟期，对返青期无影响，延迟枯萎期，施氮延迟抽穗期腊熟期、枯萎期、提前了开花期，对返青期无影响。