東北地理所在典型沼澤植物增殖調(diào)控方面取得進展
由缺水事件所引發(fā)的植物繁殖過程阻滯問題嚴重威脅著濕地生態(tài)系統(tǒng)健康。精準補水措施可在緩解農(nóng)業(yè)-生態(tài)用水矛盾的前提下促進退化濕地的近自然恢復(fù)。盡管精準補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)意義已被廣泛認可，但以往的研究多關(guān)注于植物功能性狀對水文情勢變化的響應(yīng)，而關(guān)于精準補水對植物增殖調(diào)控的作用機制仍然知之甚少，盡管其對植物繁殖和遺傳信息傳遞具有重要影響。
中國科學(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-瘤囊薹草為研究對象，基于多年期野外觀測信息及微宇宙實驗數(shù)據(jù)，比較了不同初始水文條件及分時補水措施下瘤囊薹草小穗發(fā)育和種子生長特征差異，探究了精準補水措施對瘤囊薹草繁殖器官發(fā)育的貢獻程度和作用機制，并以此為基礎(chǔ)靶向性提出基于農(nóng)業(yè)用水循環(huán)利用的濕地精準補水策略。
研究結(jié)果表明，初始水文條件和分時補水措施顯著影響了瘤囊薹草的小穗發(fā)育、種子生長、葉片發(fā)育以及光合色素積累。相較于其他處理，濕潤條件結(jié)合第15天補水至初始水文狀態(tài)的水文情勢顯著增強了瘤囊薹草小穗發(fā)育特征、種子生長特性，且葉片生態(tài)特征及葉綠素含量均高于其他處理條件。此外，小穗發(fā)育特征和種子生長性狀與葉片生態(tài)特征和葉綠素含量表現(xiàn)出顯著的相關(guān)性。在驅(qū)動機制方面，水文條件及補水情境直接影響了瘤囊薹草的小穗發(fā)育和種子生長，同時還通過調(diào)控葉片寬度和葉綠素b含量從而間接影響小穗發(fā)育過程和隨后的種子生長活動。總體而言，精準補水措施通過多種途徑顯著影響瘤囊薹草的小穗發(fā)育和種子生長。結(jié)合半干旱區(qū)氣候特征及農(nóng)業(yè)發(fā)展狀況，實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。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃青年科學(xué)家項目（2023YFF1305800）和吉林省科技發(fā)展項目（YDZJ202401477ZYTS）等項目共同資助。
圖1 典型沼澤植物增殖調(diào)控實驗設(shè)計
圖2 不同補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)育活動與葉片生態(tài)特征之間的關(guān)系
圖4 精準補水措施對典型沼澤植物增殖擴繁的驅(qū)動機制
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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