氣候變化和人類活動加劇（如大壩建設）在一定程度上改變了湖泊固有的水文節律，使湖泊成為世界上最受威脅的生態系統之一。沉水植物作為湖泊中主要的初級生產者，對維持湖泊生態系統的穩定起重要調節作用。
2010年來，洞庭湖沉水植被退化嚴重，部分區域甚至消失，對湖區生態環境健康構成較大威脅。自三峽大壩運行后，洞庭湖水文情勢巨變，旱季延長，落水期提前，使以前未暴露的湖底出露時間延長，在旱季出現了大面積的底泥板結現象。然而，底泥板結如何影響沉水植被等尚不明確。
洞庭湖區的底泥板結。受訪者 供圖
針對上述問題，中國科學院亞熱帶農業生態研究所研究員謝永宏科研團隊依托中國科學院洞庭湖濕地生態系統觀測研究站，結合野外調查和受控實驗等方法，分析了底泥板結特性及對沉水植物生長的影響，同時探討了多種底泥修復措施對沉水植物生長的促進效果。
研究表明，底泥板結后0至10厘米沉積物層的土壤特征發生明顯變化，如大顆粒團聚體的比例在板結底泥較未板結底泥顯著增加，土壤TN、TP和SOC含量有所上升，土壤pH有所降低；板結底泥中細菌和真菌的豐富度顯著高于未板結底泥，真菌群落結構主要受板結程度影響，細菌群落結構則主要受垂直深度的影響。
謝永宏科研團隊開展沉水植物恢復實驗。受訪者 供圖
研究發現，底泥板結不利于沉水植物定植和建群，如降低了沉水植物的生物量，減少了最大根長但增大了平均根徑，同時板結和水位的共同作用導致沉水植物整體根系變短。
同時，底泥修復措施對沉水植物生長的促進效果不同，一方面單獨底泥疏松處理可增加沉水植物生物量，促進根系發育；另一方面底泥疏松+凋落物添加聯合處理在不同生長型沉水植物間表現出特異性響應。未來在恢復沉水植物時，可根據不同沉水植物生長型采取針對性的底泥修復措施，以達最佳效果。
上述結果近日分別發表于Plant and soil和Frontiers in Plant Science上，研究得到國家自然科學聯合基金和青年基金項目、湖南省重點研發計劃項目等資助。
相關論文信息：
https://doi.org/10.3389/fpls.2024.1450404
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