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冬季刈割对黄河三角洲芦苇生长及 氮磷生态化学计量特征的影响
郝春岩
Subtype硕士
Thesis Advisor王光美
2022-05-15
Training institution中国科学院烟台海岸带研究所
Degree Grantor中国科学院烟台海岸带研究所
Degree Name工学硕士
Degree Discipline环境科学
Keyword芦苇 冬季刈割 功能性状 生态化学计量特征 黄河三角洲
Abstract刈割是自然生态系统的重要管理方式。不同刈割强度和时间对生态系统中土壤性状、单个物种、生物群落结构、生物多样性和生产力等均有不同程度的影响,刈割引起的关键元素生态化学计量和分配的变化也可通过多年生根茎草植株大小的变化来调节。芦苇(Phragmites australis)是广泛分布于黄河三角洲地区的禾本科多年生草本植物,冬季进行刈割是当地常见的管理措施,并被认为是芦苇群落复壮的重要方法。然而,冬季刈割对不同地区芦苇生长的影响各异,刈割和由此引起的生物量存留分布对植物生长和群落多样性的影响需要进一步研究。本研究依托中国科学院黄河三角洲滨海湿地生态试验站,通过2018-2020年3年的野外定位控制实验,设置不刈割(CK)、冬季刈割后生物量移除(MY)和刈割后生物量保留(MN)3个处理,研究冬季刈割对芦苇群落土壤性质、群落多样性特征、芦苇个体性状和生态化学计量特征影响,以探讨其对黄河三角洲芦苇群落的生态环境效应,以期为黄河三角洲芦苇资源管理与可持续利用提供支撑。主要结果如下: (1)冬季刈割,无论是否保留地上部生物量,对3年试验期内土壤pH、EC、有机质以及全氮全磷含量均无显著影响,但上述指标在不同年份间差异显著,相比于2018和2020年而言,2019年土壤全氮和全磷含量显著降低,可能与2019年利奇马台风强风强降雨引起的氮磷流失有关。 (2)冬季刈割,无论是否保留地上部生物量,3年试验期内对芦苇群落物种组成、群落多样性指数、芦苇的重要值均无显著影响,但MY和MN处理各重复间变异明显高于CK(P<0.05),说明刈割可能会加大群落演替方向的偶然性。各处理间芦苇密度、生物量及其他物种生物量均无显著差异,群落总生物量则受冬季刈割影响显著,以MY处理最高,MN处理最低,两者之间差异显著(P<0.05),但与CK处理均无显著差异(P>0.05)。相对于CK,MY处理降低了处理间群落生物量的差异,但加剧了芦苇生物量和其他物种生物量的变异程度,MN处理芦苇群落性状在处理间的变异程度均明显升高。 (3)MY处理和MN处理对芦苇单株性状影响显著,均会导致芦苇植株矮小化。芦苇叶片磷含量比氮含量受刈割影响更大,3处理叶片N:P均大于16,表明芦苇生长受P限制。2019年MY和MN处理间性状和化学计量学特征差异较小,至2020年差异性提高,单叶质量、茎粗、茎质量、株高、个体生物量、叶片氮含量、叶片磷含量、全株芦苇磷含量和氮叶茎分配比例均为MY处理显著高于MN处理,但MN处理的茎N:P和全株芦苇N:P显著大于MY。MN处理下芦苇单株性状和生态化学计量特征的可塑性指数高于MY处理,刈割后生物量保留对芦苇单株性状的影响更大。冬季刈割后的芦苇表现出植株矮小化特征,但芦苇的群落生物量并未显著变化,这可能与刈割后芦苇的密度增加导致的种内竞争加剧有关,芦苇个体性状的变化可能是与群体密度之间的权衡。 (4)主成分分析(PCA)表明,总生物量、单叶质量、茎质量和株高是衡量芦苇植株大小的主要指标。至2020年,CK、MN和MY三处理间芦苇植株大小依次降低且差异显著。芦苇植株大小与植物组织中氮磷含量呈显著相关,随植株增大先升高后降低。地上部生物量氮磷比与植株大小无显著相关关系,茎氮磷比随植株增大先降低后升高,而叶氮磷比随植株增大逐渐升高,芦苇大小与氮、磷的叶茎分配比例无显著相关关系。 (5)刈割后生物量保留对芦苇单株性状的影响更大,且密度、生物量都相对较低。兼顾消除火灾安全隐患和芦苇复壮的考虑,冬季刈割后移除地上部是更好的管理方式,可以在一定程度上提高芦苇密度和生物量。然而,实际管理过程中,也要同生态效应相结合,比如有些鸟类的巢穴建在芦苇丛中,早春繁殖的鸟类也需要芦苇作为庇护场所,隔年或者分区块刈割对于科学管理芦苇资源可能具有现实意义。
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.yic.ac.cn/handle/133337/30824
Collection中科院烟台海岸带研究所知识产出
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GB/T 7714
郝春岩. 冬季刈割对黄河三角洲芦苇生长及 氮磷生态化学计量特征的影响[D]. 中国科学院烟台海岸带研究所,2022.
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冬季刈割对黄河三角洲芦苇生长及氮磷生态化(3552KB)学位论文 开放获取CC BY-NC-SAApplication Full Text
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