水位周期与氮供应对扁秆藨草和芦苇的差异化影响机制及其生态意义

推荐：为解决农业回流水导致湿地水位上升和氮富集对关键植物物种的影响，研究人员通过模拟实验探究了扁秆藨草(Bolboschoenus planiculmis)和芦苇(Phragmites australis)对水位周期(hydroperiod)和氮供应(TN)的响应差异。结果表明，芦苇通过地上生物量积累适应深水环境，而扁秆藨草生长受抑制，氮添加未能缓解其负面效应。该研究为湿地植被动态预测提供了科学依据。

　　

湿地生态系统面临农业活动带来的双重压力：水位波动加剧和氮营养输入增加。在中国东北莫莫格国家级自然保护区(MNNR)，稻田回流水导致湿地水位在植物生长旺季从30 cm骤升至100 cm，同时水体总氮(TN)浓度达1.153±0.112 mg/L。这种生境变化对湿地优势物种——具有重要生态功能的扁秆藨草(Bolboschoenus planiculmis)和芦苇(Phragmites australis)产生深远影响。扁秆藨草的块茎是极危物种白鹤(Leucogeranus leucogeranus)的主要食物来源，而芦苇则通过强大克隆繁殖能力形成单优群落，二者对水文变化的响应差异直接关系到湿地生态系统的稳定性。

中国科学院东北地理与农业生态研究所(IGA, CAS)的研究团队通过控制实验，首次系统比较了两种植物对动态水位和静态水位的差异化响应机制。研究发现，芦苇表现出典型的"逃避策略"(escape strategy)，在动态水深(30-100 cm)下生物量、株高和分株数显著高于30 cm静态水深；而扁秆藨草则呈现"静止策略"(quiescence strategy)，相同条件下生长指标显著低于10 cm静态水深。氮添加(0.5-1.7 mg g^-1 TN)虽能提升扁秆藨草的地下生物量和块茎数量，但无法抵消水深增加的负面影响。该成果发表于《Aquatic Botany》，为预测农业排水影响下的湿地植被演替提供了关键参数。

研究采用人工池塘模拟自然水位变化，设置静态(芦苇30 cm/扁秆藨草10 cm)和动态(30-100 cm)两种水位处理，结合低(0.5)、中(1.1)、高(1.7 mg g^-1)三级氮梯度。实验材料采自MNNR缓冲带，通过测定生物量分配、株高、分株数和块茎数等指标，采用双因素方差分析(ANOVA)解析交互效应。

【物种对水位周期的响应差异】

芦苇通过增加气腔(aerenchyma)发育适应深水环境，动态水深下地上生物量提高45.6%，分株数增加82.3%，符合湿地植物对缺氧环境的典型形态适应。而扁秆藨草在动态水深下总生物量下降225.8%，块茎数减少662.2%，其有限的通气组织导致光合作用受抑制，证实该物种仅适应浅水环境。

【氮添加的调节作用】

中等氮水平(1.1 mg g^-1)使芦苇株高达到峰值，但高氮引发土壤酸化反而抑制生长。扁秆藨草虽在所有氮水平下均显示株高增加，但动态水深下的绝对值仍比静态条件低177.2%，证实"水文过滤"效应强于营养促进作用。

【生物量分配策略】

芦苇根冠比随氮添加降低9.9%，体现资源向光合组织的优先分配；而扁秆藨草在动态水深下根冠比反增82.8%，反映其通过扩大块茎存储维持生存的保守策略。

讨论部分强调，尽管氮富集可部分缓解环境压力，但水位上升仍是决定扁秆藨草分布的关键限制因子。该发现解释了MNNR湿地近年出现的芦苇扩张现象，为制定白鹤栖息地保护措施提供了量化依据：维持10 cm左右的静态水位和0.5-1.1 mg g^-1的土壤氮水平最有利于扁秆藨草群落保育。研究同时指出，未来需关注农业排水中的磷、农药等复合污染对湿地植物的协同效应。