東北地理所在典型沼澤植物增殖調(diào)控方面取得進(jìn)展
由缺水事件所引發(fā)的植物繁殖過(guò)程阻滯問(wèn)題嚴(yán)重威脅著濕地生態(tài)系統(tǒng)健康。精準(zhǔn)補(bǔ)水措施可在緩解農(nóng)業(yè)-生態(tài)用水矛盾的前提下促進(jìn)退化濕地的近自然恢復(fù)。盡管精準(zhǔn)補(bǔ)水作為一種基于自然的濕地植被恢復(fù)解決方案的生態(tài)意義已被廣泛認(rèn)可，但以往的研究多關(guān)注于植物功能性狀對(duì)水文情勢(shì)變化的響應(yīng)，而關(guān)于精準(zhǔn)補(bǔ)水對(duì)植物增殖調(diào)控的作用機(jī)制仍然知之甚少，盡管其對(duì)植物繁殖和遺傳信息傳遞具有重要影響。
中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所科研人員以典型濕地植物-瘤囊薹草為研究對(duì)象，基于多年期野外觀測(cè)信息及微宇宙實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，比較了不同初始水文條件及分時(shí)補(bǔ)水措施下瘤囊薹草小穗發(fā)育和種子生長(zhǎng)特征差異，探究了精準(zhǔn)補(bǔ)水措施對(duì)瘤囊薹草繁殖器官發(fā)育的貢獻(xiàn)程度和作用機(jī)制，并以此為基礎(chǔ)靶向性提出基于農(nóng)業(yè)用水循環(huán)利用的濕地精準(zhǔn)補(bǔ)水策略。
研究結(jié)果表明，初始水文條件和分時(shí)補(bǔ)水措施顯著影響了瘤囊薹草的小穗發(fā)育、種子生長(zhǎng)、葉片發(fā)育以及光合色素積累。相較于其他處理，濕潤(rùn)條件結(jié)合第15天補(bǔ)水至初始水文狀態(tài)的水文情勢(shì)顯著增強(qiáng)了瘤囊薹草小穗發(fā)育特征、種子生長(zhǎng)特性，且葉片生態(tài)特征及葉綠素含量均高于其他處理?xiàng)l件。此外，小穗發(fā)育特征和種子生長(zhǎng)性狀與葉片生態(tài)特征和葉綠素含量表現(xiàn)出顯著的相關(guān)性。在驅(qū)動(dòng)機(jī)制方面，水文條件及補(bǔ)水情境直接影響了瘤囊薹草的小穗發(fā)育和種子生長(zhǎng)，同時(shí)還通過(guò)調(diào)控葉片寬度和葉綠素b含量從而間接影響小穗發(fā)育過(guò)程和隨后的種子生長(zhǎng)活動(dòng)。總體而言，精準(zhǔn)補(bǔ)水措施通過(guò)多種途徑顯著影響瘤囊薹草的小穗發(fā)育和種子生長(zhǎng)。結(jié)合半干旱區(qū)氣候特征及農(nóng)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r，實(shí)施洪水和融雪水資源集約化利用以及農(nóng)業(yè)-生態(tài)水資源共管可作為半干旱地區(qū)高效利用水資源的關(guān)鍵策略。
研究成果近期在線發(fā)表于國(guó)際期刊Journal of Environmental Management，本研究由東北地理所特別研究助理張洺也（第一作者）、安雨副研究員（通訊作者）、王國(guó)棟研究員、姜明研究員、佟守正研究員等共同完成。該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃青年科學(xué)家項(xiàng)目（2023YFF1305800）和吉林省科技發(fā)展項(xiàng)目（YDZJ202401477ZYTS）等項(xiàng)目共同資助。
圖1 典型沼澤植物增殖調(diào)控實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
圖2 不同補(bǔ)水措施下典型沼澤植物種子發(fā)育特征
圖3 典型沼澤植物種子發(fā)育活動(dòng)與葉片生態(tài)特征之間的關(guān)系
圖4 精準(zhǔn)補(bǔ)水措施對(duì)典型沼澤植物增殖擴(kuò)繁的驅(qū)動(dòng)機(jī)制
論文信息及鏈接如下：
Zhang,MY,Liu SC,An,Y,Zhang,DJ,Qi,Q,Jiang,M,Cui,G,Tong,SZ. 2024.Re-watering solution facilitates seed germination and seedling growth of Carex schmidtii: Implication for species re-introduction in degraded semi-arid wetlands. Journal of Environmental Management,362,121286. Doi:10.1016/j.jenvman.2024.121286.
Zhang,MY,Liu SC,Wang,GD,An,Y,Jiang,M,Zhang,DJ,Cui,G,Yan,L,Tong,SZ. 2025. Precision water recharge facilitates spikelet development and seed growth in Carex schmidtii: Implications for near-natural restoration of degraded semi-arid wetlands. Journal of Environmental Management,375,124338. Doi:10.1016/j.jenvman.2025.124338.
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