三江湿地小叶章群落光合生理生态特性对氮沉降和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，通过野外原位控制实验，探讨氮沉降和CO2浓度升高条件下，优势植物和群落的光合特性变化规律和光合产物积累、分配格局与源－汇作用，以及与生态因子相互关系的响应机制。为湿地植被对全球变化的适应过程提供理论依据。主要研究内容包括：不同氮沉降水平和CO2升高条件下，优势植物光合速率、光合色素含量和组成、气孔导度、蒸腾、水分利用效率等变化；群落的净生态系统气体交换量、生态系统呼吸量、土壤水分蒸发蒸腾损失量、生态系统水分利用效率的动态变化。生物生产力动态及其时空（地上/地下、根、茎、叶、繁殖器官）配置格局；光合产物种类组成（淀粉、糖类、蛋白质等）、比例、配置格局与源-汇关系及其物质积累速率；主要矿质营养元素（C、N、P、K）的积累量、分配量及其配置格局。探讨湿地群落光合作用与主要生态因子（土壤养分、水分）变化的关系。

本项目以三江平原湿地优势植被-小叶章群落为研究对象，通过野外原位控制实验，探讨不同氮沉降水平（0,4,和8g N m-2a-1）下，CO2升高（550ppm和700ppm）对优势植物和群落的光合特性、光合产物以及矿质元素积累、分配格局，以及对土壤环境因子的影响。主要研究结果如下：.(1)在对照氮沉降水平下，CO2升高在生长前期促进了优势植物小叶章叶片的净光合速率，但随着CO2熏蒸时间的延长，则出现了光合下调趋势，最大羧化效率（Vc,max）显著降低。但在低氮和高氮沉降两个水平下，光合下调趋势不明显，Vc,max也未发生显著降低的趋势，说明施氮有利于减缓小叶章光合下调趋势。另外，CO2升高降低了气孔导度和蒸腾速率。.(2)CO2升高也降低了净生态系统碳通量（NEE）。NEE的降低是由于CO2升高导致生态系统呼吸（ER）增加的幅度高于生态系统生产力（GEP）增加的幅度。氮沉降不仅增加了生态系统碳通量，而且也削弱了CO2升高对NEE影响的负面效应。我们的研究结果表明三江平原湿地生态系统碳循环对CO2升高的响应在很大程度上依赖于未来氮沉降的程度。.(3) CO2升高对群落生物量积累的影响因氮沉降水平而异。在对照和低氮沉降条件下，CO2升高显著降低了地上生物量，但在高氮水平下，则没有明显变化。CO2升高对地下生物量的影响都不显著。在相同CO2条件下，氮沉降均增加了地上生物量、地下生物和总生物量；在高氮沉降条件下，C-N交互作用明显促进了生物量的积累。 .（4）CO2浓度升高处理下小叶章器官总淀粉含量、根中淀粉含量都显著增加，但对小叶章叶片中淀粉含量的影响并没有明显差异。另外，CO2浓度升高显著增加了叶片中可溶性糖的积累，这可能是引起小叶章光合下调的主要原因。另外，在天然氮沉降水平下，CO2升高降低了可溶性蛋白含量；但在低氮和高氮水平下，CO2升高使得小叶章叶片可溶性蛋白显著增加。.(5)另外，在长期高浓度CO2 处理下, 小叶章叶片多数矿质元素浓度都未发生显著下降，尤其P和K含量不仅未下降反而呈现升高的趋势。这与很多研究结果不同，可能是由于CO2升高导致生物量降低以及土壤含水量增加导致的。.(6)CO2升高未对土壤碳含量造成显著影响，但在一定程度上增加了土壤氮和磷含量。另一方面，在相同CO2浓度下，氮沉降明显增加了土壤氮含量；对土壤全磷和全钾的含量没有显著影响。