CN110754350B - 盐碱胁迫下三江藨草湿地的水深优化及快速恢复方法 - Google Patents

盐碱胁迫下三江藨草湿地的水深优化及快速恢复方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及盐碱胁迫下三江藨草湿地的水深优化及快速恢复方法，包括采集三江藨草球茎进行育苗，然后将其幼苗播种在不同培养钵内，并置于水箱中以制造水深梯度，添加不同浓度NaHCO3+NaCl的Hoagland半营养液进行培养；培养结束后，测定三江藨草地上、地下及球茎生物量，分析不同盐碱浓度下三江藨草生长的最适水深。结果表明：盐碱浓度为0时，调节水深至0 cm；盐碱浓度为2.5 g kg‑1时，调节水深至15–30 cm；盐碱浓度为5.00 g kg‑1时，调节水深至15 cm；当盐碱浓度>10.0 g kg‑1时，三江藨草无法生存。本发明通过研究不同盐碱胁迫程度下水深对三江藨草生长的影响，确定了不同盐碱浓度下三江藨草生长的最适水深，有效地提升了三江藨草的生物量积累，有利于三江藨草种群的快速定植与恢复。

Description

盐碱胁迫下三江藨草湿地的水深优化及快速恢复方法
技术领域
本发明属于生态恢复技术领域，具体涉及盐碱胁迫下三江藨草湿地的水深优化及快速恢复方法。
背景技术
三江藨草(Scirpus nipponicus)是莎草科莎草属多年生草本植物，是湿地挺水植物群落的优势种，多生长在稻田及内陆盐碱湿地中，我国东北地区是其主要分布区。三江藨草可以通过球茎进行快速的生长与繁衍，且其地下球茎也是全球濒危禽类白鹤(Grusleucogeranus)等植食性水鸟的重要食物来源。三江藨草湿地不仅是许多动物产卵地与栖息地，更是盐沼湿地关键的初级生产者，对原生态系统功能与结构的稳定至关重要。
然而，由于气候变化和人类活动的影响，土壤盐碱化日益严重，三江藨草湿地的生境质量遭到严重破坏，分布面积减少，球茎数量较少，对珍惜禽类白鹤的生存造成了威胁。在保护和重建该类湿地植被时，针对不同盐碱化程度的湿地确定其最适的水位来提高植物地上生物量和球茎生物量是至关重要的一个环节。但是，目前在进行湿地植被恢复时，主要考虑了三江藨草球茎埋深和水位波动对地上生物量和球茎生物量的影响，极少有人关注不同盐碱程度下三江藨草生长的最适水位，在一定程度上制约了退化湿地恢复效果。因此，本发明提供了一种不同盐碱胁迫深度下三江藨草幼苗生长的最佳水位优化方法，这对三江藨草的恢复效率及白鹤栖息地和食源的保护具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供盐碱胁迫下三江藨草湿地的水深优化及快速恢复方法。
第一方面，本发明提供了盐碱胁迫下三江藨草湿地的水深优化方法，具体包括如下步骤：
(1)挖取三江藨草球茎，避光湿润保存备用；
(2)挑选长势一致、健康完整的球茎冲洗干净，置于育苗钵中培育，获得三江藨草幼苗；
(3)将三江藨草幼苗播种在不同培养钵内，温室培养，培养钵内填充水洗砂作为基质；三江藨草幼苗埋深2–3cm，每个培养钵中种植5个球茎；
将培养钵放入300L水箱中，加入培养液对三江藨草幼苗进行处理，每星期更换一次培养液，所述培养液为添加了不同浓度NaHCO3+NaCl的Hoagland半营养液；
在水箱中垫方砖和泡沫板以调节水深；
(4)培养4周后，收获三江藨草地上部分、地下部分及球茎用清水洗净，然后烘干至恒重，称重，得到三江藨草的地上生物量、地下生物量及球茎生物量；
(5)采用SPSS进行单因素方差分析不同浓度NaHCO3+NaCl及水深对三江藨草幼苗生长的影响，事后多重比较采用图基检验，完成不同浓度盐碱胁迫下三江藨草湿地的水深优化。
本发明的方法，所述步骤(2)中，每日浇水保持钵内0–2cm的水深，得到2–5cm高的三江藨草幼苗。
所述步骤(3)中，培养钵高13cm、内径14cm，水洗砂基质填充高度为10cm。
所述Hoagland半营养液中各成分含量为：0.5mmol L-1NH4H2PO4、3mmol L-1K+、2mmolL-1Ca(NO3)2·4H2O、1mmol L-1MgSO4·7H2O、23.13μmol L-1H3BO3、4.57μmol L-1MnCl2·4H2O、0.382μmol L-1ZnSO4·7H2O、0.16μmol L-1CuSO4·5H2O、0.0695μmol L-1MoO3、9μmol L-1Fe-EDTA。
所述营养液中NaHCO3+NaCl添加量设置5个浓度梯度，分别为0、2.5、5.0、10.0、20.0g kg-1。
所述NaHCO3和NaCl的质量比为2:1。
所述步骤(3)中，设置4个水深梯度，分别为-5、0、15和30cm，以基质表面为基准。
第二方面，本发明提供了盐碱胁迫下三江藨草湿地的快速恢复方法，包括如下步骤：
(1)将三江藨草幼苗埋于恢复地，埋深2–3cm；
(2)检测土壤盐碱浓度，盐碱浓度为0时，调节水深至0cm；盐碱浓度为2.5g kg-1时，调节水深至15–30cm；盐碱浓度为5.0g kg-1时，调节水深至15cm。
本发明通过研究不同盐碱胁迫程度下水位对三江藨草幼苗生长的影响，确定三江藨草幼苗生长的最适水位，在恢复盐碱湿地的过程中，针对不同盐碱化程度的湿地选择不同的最适水位，可以有效地提升三江藨草生物量的积累，也有利于三江藨草种群的快速定植与建设，而且这样更具有针对性，效果更好；此外，本发明从提升湿地植物地上生物量和地下球茎形成的角度进行植被重建，能够更好地发挥湿地作为野生动物栖息地的功能，对植物种群更新扩展也有重要意义。
附图说明
图1是不同盐碱浓度下水深对三江藨草地上生物量、地下生物量和球茎生物量的影响(平均值±1SE，n＝3)。不同小写字母代表不同水深(cm)之间地上生物量、地下生物量和球茎生物量存在显著性差异(P<0.05)。
具体实施方式
实施例以吉林西部鹅头泡三江藨草分布区为例，对本发明的技术方案作进一步阐述。
实施例1
本发明的盐碱胁迫下三江藨草湿地的水深优化方法，包括如下步骤：
(1)在吉林西部鹅头泡三江藨草分布区挖取三江藨草球茎，避光湿润保存，得到待种植三江藨草球茎；
(2)挑选长势一致、健康完整的球茎冲洗干净，置于育苗钵中，每日浇水保持钵内0–2cm的水深，在温室中育苗，得到2–5cm高的三江藨草幼苗；
(3)将三江藨草幼苗播种在培养钵内，培养钵高13cm、内径14cm，内填充10cm高水洗砂；
三江藨草幼苗埋深2–3cm，每个培养钵中种植5个球茎；
将培养钵放入大水箱(300L)中，加入分别添加0、2.5、5、10、20g kg-1NaHCO3+NaCl(NaHCO3和NaCl质量比为2:1)的Hoagland半营养液对三江藨草幼苗进行处理，每星期更换一次Hoagland半营养液，在水箱中垫方砖和泡沫板来实现-5、0、15和30cm的水深，整个实验在温室中进行；
(4)培养4周后，收获三江藨草地上部分、地下部分及球茎用清水洗净，然后烘干至恒重，称重，得到三江藨草的地上生物量、地下生物量及球茎生物量；
(5)采用SPSS进行单因素方差分析，分析不同NaHCO3+NaCl浓度及水深对三江藨草幼苗生长的影响，事后多重比较采用图基检验，即完成不同盐碱胁迫程度下三江藨草湿地快速恢复的水深优化。
所述Hoagland半营养液中各成分含量为：0.5mmol L-1NH4H2PO4、3mmol L-1K+、2mmolL-1Ca(NO3)2·4H2O、1mmol L-1MgSO4·7H2O、23.13μmol L-1H3BO3、4.57μmol L-1MnCl2·4H2O、0.382μmol L-1ZnSO4·7H2O、0.16μmol L-1CuSO4·5H2O、0.0695μmol L-1MoO3、9μmol L-1Fe-EDTA。
实施例2
本实施例具体说明实施例1水深优化方法的实验结果及三江藨草湿地的快速恢复方法。
地上生物量的大小表示植株获取光照、氧气等资源的能力，地下生物量能够反映植株对水分和养分的吸收能力，球茎代表着三江藨草的资源贮存能力及后代繁衍能力的强弱，故通过地上生物量、地下生物量和球茎生物量均相对较大的水深作为各个盐碱浓度下三江藨草生长的最佳水位。
图1列举了利用实验例1中所述方法处理后三江藨草的地上生物量、地下生物量和新形成球茎的生物量。图中小写字母不同表示同一盐碱浓度下不同水深(cm)之间三江藨草地上生物量、地下生物量和球茎生物量的差异(P<0.05)。
统计分析表明，三江藨草地上生物量、地下生物量和球茎生物量均受到水深的显著影响(图1)。当盐碱浓度为0g kg-1时，地上生物量、地下生物量和球茎生物量在水深为0cm时达到最大值，-5cm水深时的地下生物量和球茎生物量与0cm水深时的没有显著差异，但0cm水深是的地上生物量显著小于-5cm水深时的地上生物量；当盐碱浓度为2.5g kg-1时，地上生物量、地下生物量和球茎生物量在水深为30cm时达到最大值，但15cm和30cm之间不存在显著性差异；当盐碱浓度为5.0g kg-1时，地上生物量、地下生物量和球茎生物量在水深为15cm时达到最大值，但-5cm、0cm和30cm之间不存在显著性差异；但当盐碱浓度大于10g kg-1时，三江藨草无法生存。这表明，在重建湿地植被时，针对不同盐碱化程度的湿地，控制水位在适宜的范围波动，可以促进三江藨草地上群落生产力和地下营养球茎的形成和生长，进而恢复水鸟赖以生存的栖息环境，达到保护生物多样性的目的。
故综合来看，为使三江藨草植物最大程度的进行生物量积累，保证三江藨草种群的延续与维持白鹤种群生境质量，当盐碱浓度约为0g kg-1时，调节水深至0cm；当盐碱浓度约为2.5g kg-1时，调节水深至15–30cm；当盐碱浓度约为5.0g kg-1时，调节水深至15cm；当盐碱浓度>10.0g kg-1时，三江藨草无法生存宜。因此，在对退化盐沼进行植株恢复时，针对不同盐碱化程度的湿地，选择适宜的水深进行恢复工作，实现恢复工程的最大效益。

Claims (2)

1.盐碱胁迫下三江藨草湿地的快速恢复方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)挖取三江藨草球茎，避光湿润保存备用；
(2)挑选长势一致、健康完整的球茎冲洗干净，置于育苗钵中培育，每日浇水保持钵内0–2cm的水深，得到2–5cm高的三江藨草幼苗；
(3)将三江藨草幼苗播种在不同培养钵内，培养钵高13cm、内径14cm，温室培养，培养钵内填充高10cm的水洗砂作为基质；三江藨草幼苗埋深2–3cm，每个培养钵中种植5个球茎；
将培养钵放入300L水箱中，加入培养液对三江藨草幼苗进行处理，每星期更换一次培养液，所述培养液为添加了不同浓度NaHCO3+NaCl的Hoagland半营养液；
营养液中NaHCO3+NaCl添加量设置5个浓度梯度，分别为0、2.5、5.0、10.0、20.0g kg-1；NaHCO3和NaCl的质量比为2:1；
在水箱中垫方砖和泡沫板以调节水深；设置4个水深梯度，分别为-5、0、15和30cm，以基质表面为基准；
(4)培养4周后，收获三江藨草植株，将三江藨草地上部分、地下部分及球茎用清水洗净，然后烘干至恒重，称重，得到三江藨草的地上生物量、地下生物量及球茎生物量；
(5)采用SPSS进行单因素方差分析不同浓度NaHCO3+NaCl及水深对三江藨草幼苗生长的影响，事后多重比较采用图基检验，完成不同浓度盐碱胁迫下三江藨草湿地的水深优化；
(6)基于水深优化结果对不同盐碱胁迫程度下三江藨草湿地进行快速恢复，包括：
a.将三江藨草幼苗埋于恢复地，埋深2–3cm；
b.检测地表盐碱浓度，盐碱浓度为0时，调节水深至0cm；盐碱浓度为2.5g kg-1时，调节水深至15–30cm；盐碱浓度为5.0g kg-1时，调节水深至15cm。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，Hoagland半营养液中各成分含量为：0.5mmol L-1NH4H2PO4、3mmol L-1K+、2mmol L-1Ca(NO3)2·4H2O、1mmol L-1MgSO4·7H2O、23.13μmol L-1H3BO3、4.57μmol L-1MnCl2·4H2O、0.382μmol L-1ZnSO4·7H2O、0.16μmolL-1CuSO4·5H2O、0.0695μmol L-1MoO3、9μmol L-1Fe-EDTA。
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