氮磷输入对白洋淀湿地三种常见挺水植物叶片功能性状及光合作用的影响.pdfVIP

摘要

湿地在全球碳循环中扮演着重要角色，具有较强的固碳能力和碳汇潜力。然而，

在化肥大量施用和工农业废水排放等因素的共同作用下，越来越多的氮素、磷素输入

到湿地水体中，导致湿地富营养化问题日趋严重，显著影响湿地生态系统碳循环过

程，特别是植物叶片碳吸收强度。叶片功能性状和光合特性指标等能够较好地预测植

物光合速率变化。然而，水体氮磷输入情景下叶片功能性状如何调控光合作用尚不明

确，并且通过控制实验探索氮磷输入对多种挺水植物影响的研究相对较少。因此，本

研究基于一项设置在“河北雄安白洋淀湿地野外科学观测研究站”内的水体氮磷输入

实验平台，该实验模拟白洋淀湿地富营养化情景，包括四种处理：对照(无外源性氮磷

-1-1-1-1

输入)，氮输入1.5mgL、磷输入0.1mgL、氮输入1.5mgL和磷输入0.1mgL。

研究区域三种常见挺水植物包括芦苇、茨菇和泽泻，芦苇的生长期为3月至10月(选

取4-10月植物叶片超过水面的时期进行测定)，茨菇和泽泻的生长期为4月至9月凋零

(选取6-8月其植物叶片超过水面的时期进行测定)。2023年茨菇和泽泻在多块样地消

失，因此当年仅测定了芦苇的净光合速率及相关变量。2022−2023年间，通过测定叶

片养分(例如，叶片氮含量和叶片磷含量)、形态特征(例如，叶厚、叶干物质含量和比

叶面积)和生理特征(例如，叶绿素含量)等叶片功能性状以及气孔导度、胞间二氧化碳

浓度、蒸腾速率、最大羧化速率和最大电子羧化速率等光合特性指标，探究水体氮磷

输入对白洋淀湿地三种常见挺水植物叶片功能性状和光合作用的影响，揭示水体养分

输入条件下植物物种水平叶片功能性状变化和光合作用的适应策略，阐明水体氮磷输

入对白洋淀湿地植物碳汇功能影响的内在机制。主要研究结论如下：

(1)对于芦苇而言，两年单独的结果支持两年平均(2022−2023)的总体分析，氮输

入显著增加水体总氮浓度54.6%，并分别显著提高叶片氮含量、叶片厚度和叶干物质

质量15.2%、7.32%和7.84%，分别显著增加最大羧化速率和净光合速率58.9%和

3.47%。氮输入对叶片磷含量、比叶面积和叶绿素含量均无影响，对气孔导度、胞间二

氧化碳浓度、蒸腾速率和最大电子传递效率均无影响。对于茨菇而言，2022年，氮输

入分别显著提高叶片氮含量、叶厚和叶绿素含量51.7%、59.3%和12.4%，显著增加胞

间二氧化碳浓度3.55%，但不影响叶片磷含量、叶干物质质量、比叶面积、气孔导

度、蒸腾速率以及净光合速率。对于泽泻而言，2022年，氮输入分别显著提高叶片氮

含量、叶厚和叶绿素含量66.9%、12.0%和12.4%，并显著增加蒸腾速率和净光合速率

12.3%和14.7%，但不影响叶片磷含量、叶干物质质量、比叶面积、气孔导度和胞间二

氧化碳浓度。

(2)对于芦苇而言，两年单独的结果支持两年平均(2022−2023)的总体分析，磷输

入分别显著提高水体和芦苇叶片磷含量428%和47.2%，并显著提高蒸腾速率和净光合

速率0.44%和2.68%，但降低比叶面积3.81%。此外，磷输入不影响叶片氮含量、叶

厚、叶干物质质量和叶绿素含量，且不影响气孔导度、胞间二氧化碳浓度、最大羧化

速率和最大电子羧化效率。对于茨菇和泽泻而言，2022年，磷输入对两种挺水植物叶

片性状和光合特征均无影响。

(3)氮磷输入协同促进水体总氮浓度，加速植物对氮的吸收。氮磷输入对三种常见

挺水植物叶片性状和光合特征均无交互作用。

综上所述，本研究全面量化了植物叶片功能性状对氮磷输入的响应，并进一步分

析挺水植物功能性状对光合作用的影响。研究结果可有效减少氮磷输入情景下预测湿

地生态系统光合速率变化的不确定性，为基于植物叶片功能性状预测淡水湿地碳吸收

能力提供崭新的视角。

关键词富营养化浅水湖泊叶片养分叶厚光合碳同化

Abstract

WetlandsplayanimportantroleindeterminingregionalandglobalCcycle.Primar