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周丛群落是水生生态系统生产力和食物网构成中的重要组分。基质是微生境中影响周丛群落生长、演替、行使功能的主要因子,基质与环境因子间的相互作用复杂。针对不同的环境条件和不同的研究目的,需要恰当的选择和利用基质。
本研究的主要目的就是考察、分析基质的变化是否会增加周丛群落对水体环境主要因子反应的异质性。本论文包括三方面的研究工作,现将它们的研究内容和主要结果分述如下:
(一)在富营养化的亚热带浅水湖泊中,考察不同基质上的周丛群落生物量、化学计量、生产力和组成对增高的富营养化水平(TP:148μg/L,620μg/L,1,550μg/L)的反应。本研究从四个方面考察基质的影响:浸没培育时间、化学性质、方向、形态。发现在滇池水体表层基质和超富营养水平都能造成周丛群落特征的变化。周丛群落的生物量积累,营养含量、面积比代谢、自养指数和N:P受到浸没培育时间的影响,而方向和形态对于生物量和化学计量的影响十分明显。在短期浸没培育的硬性表面上,基质类型的影响在所研究的超富营养水平上无法表现出来,但是在长期浸没培育的基质上,周丛生物量、化学计量和代谢的差异在三种基质类型间被观察到。无论哪种营养水平,生物量在水平表面上总是高于竖直表面,而自养指数总是低于竖直表面。不同的,周丛营养含量在水平表面上相对于竖直面的增加,只出现在最高的超富营养水平上。值得注意的是,基质形态对于周丛生物量和C:营养的影响甚至高于超富营养水平的影响,这些特征的值与C%的值在流线型基质上远高于在簇型基质上的值。应该认为,即使是在超富营养湖泊中,基质的影响也不应该被忽视。
(二)在温室水池中,建立无鱼的不同沉水植物(苦草、竹叶眼子菜和微齿眼子菜)占优的静水系统,长达半年添加铵态氮或硝态氮,考察两种天然基质(沙和石)和一种人工基质(塑料盘)上的周丛群落生物量、营养和组成结构间的差异。发现不同形态无机氮(DIN)长期输入和基质类型以及沉水植物种类的变化,都会对周丛群落产生影响。首先,不同形态DIN添加对周丛群落不同特征的影响不同,而且其作用受到基质和沉水植物的影响,但是周丛chla、单位面积N、P积累和N:P仍能反映出DIN处理间的差异。其次,水体占优沉水植物种类能够影响非植物基质上附生的周丛群落的营养状态和藻种结构,尽管其作用表现得不如其他两个因子明显。最后,基质的作用在本研究中最为明显,三种基质间周丛群落特征差异显著;基质的作用往往超出了DIN添加的作用。可以认为,在利用周丛群落来进行有关大型水生植物占优的静水水体中无机氮长期负荷的监测的工作中,对于微生境和基质选择的考虑应该是慎重的。
(三)在温室水池中,分别设置光照梯度(%遮阴)、沉积物营养梯度(%沙:泥)、水位梯度,考察苦草、竹叶眼子菜、微齿眼子菜附植藻生物量和组成结构对这些环境因子的反应差异。结果显示,遮阴程度对附植藻群落结构的影响大于宿主植物种类的影响;60%遮阴处理使附植藻的生物体积显著增高;30%遮阴处理使不同沉水植物间附植群落的结构趋同,也使附植藻群落内部的种类分布趋同;苦草附植藻的种多度、多样性随着遮阴程度的变化趋势与两种眼子菜有所不同,说明生长型或生活型的差异可以造成附植藻种类丰富度对光照反应的差异。沉积物营养对附植藻群落结构的影响因宿主植物种类而异;苦草和微齿眼子菜上的附植绿藻的相对丰度在0%泥质沉积物处理(全沙沉积物处理)中显著高于50%泥质沉积物处理;尤其引人注意的是,50%泥质沉积物处理中的苦草或微齿眼子菜附植藻结构与其他沉积物×植物处理组合差异极大,而竹叶眼子菜附植藻结构受沉积物营养的影响很小。水位水平、宿主植物种类共同影响附植藻群落结构;竹叶眼子菜和微齿眼子菜上的附植藻种多度在0.8 m的水位水平最高,0.4 m的水平最低;苦草和微齿眼子菜附植藻群落结构在0.8 m和1.6 m水位水平间的相似程度分别超过50%。这项研究工作所得结果可以为湖泊、湿地中的附植-大型水生植物关系的研究提供有益的参考。