湿地是地球上重要的生态系统，具有固碳、净化水质、调节气候、维持生物多样性等生态功能。湿地植物作为生态系统的主要生产者，直接影响着这些生态功能的发挥随着全球变暖加剧，降雨变化、地下水位波动及土壤水盐条件改变等环境因素变化正深刻影响着湿地植物群落结构与功能。近日，中国科学院烟台海岸带研究所韩广轩研究团队依托中国科学院黄河三角洲湿地生态试验站，开展了芦苇（Phragmites australis）基因型丰富度控制实验、模拟降雨量变化实验、地下水深度调控实验以及不同植被类型下土壤有机碳（SOC）动态研究，揭示了湿地植物如何响应环境变化，并进一步探讨了植物群落的变化如何影响湿地生态系统多功能性、净生态系统CO₂交换（NEE）及SOC空间分布。

基于中国科学院黄河三角洲滨海湿地生态试验站，研究人员开展了同质园实验，探讨了芦苇（Phragmites australis）基因型丰富度其与生态系统多功能性之间的关系（图1）。研究结果表明，黄河三角洲滨海湿地芦苇基因型丰富度对生态系统功能（EFs）的影响存在差异，尤其在土壤细菌丰富度方面，芦苇遗传丰富度表现出显著的负向效应。进一步分析发现，随着基因型丰富度的增加，生态系统平均多功能性指数呈现下降趋势，这可能归因于不同基因型间的竞争，导致了生态系统多功能性的降低。此外，在不同生态系统功能阈值（即功能指标达到其最大值的比例，分别为20%、40%和60%）时，较高的基因型丰富度促进了更多生态系统功能指标达到最大值，而更高的阈值水平（80%）下，较高的基因型丰富度反而减少了达到最大值的生态系统功能指标数量。因此，植物基因型丰富度的增加可能会削弱生态系统的多功能性，引入新的基因型时应谨慎评估其潜在影响，以避免降低生态系统多功能性（Zhang et al., 2025, Global Ecology and Conservation）。

图1. 遗传多样性与生态系统功能（EFs）之间的关系

依托降雨量梯度变化控制实验平台，对生态系统净CO₂交换（NEE）和植物群落生命形式（多年生/一年生）组成开展了为期三年（2020-2022）的监测分析（图2）。结果表明，所有处理下湿地均表现为CO₂吸收汇（NEE＜0）。降雨量变化引起的土壤盐分变化是引起植物群落生命形式组成改变的关键。降雨量增加带来的土壤脱盐有利于芦苇和白茅等多年生植物生长，这类植物普遍具有较高生物量，进而通过提高初级生产力促进NEE。相反，降雨量减少会造成土壤盐胁迫，个体矮小、繁殖速度更快的一年生植物（盐地碱蓬、碱菀）表现出更强耐盐性，取代多年生植物成为优势物种，但这类植物生物量低下，会抑制初级生产力进而减少NEE。总之，降雨量变化导致的植物生命形式组成差异会对NEE产生重大影响，相关结果对于简化生态系统研究、提升未来湿地生态管理水平具有重要参考价值（Liang et al., 2025, Agricultural and Forest Meteorology）。

图2. 降雨量变化对湿地植物群落生命形式组成及NEE的影响机制

地下水控制试验平台的观测结果表明，湿地植物群落的生物量分配变化主要受优势物种的影响（图3）。随着地下水深度的减少，湿地土壤电导率升高，植物多样性下降，群落优势物种由芦苇转变为盐地碱蓬，促使植物群落将更多的生物量分配给地上结构。这是因为较浅的地下水位增加了土壤盐度与土壤微生物量碳、总氮以及总磷等土壤养分，有助于植物增加地上生物量投入以获取种群竞争优势。此外，随着地下水深度的减少，植物群落地上生物量分配的增加与植物多样性的减少及群落物种组成变化相关。这说明，土壤特性与植物多样性协同驱动了植物群落的生物量分配对地下水深度变化的响应，符合最优分配理论（He et al., 2025, Plant and Soil）。

图3. 湿地植物群落的生物量分配对地下水深度变化的响应机制

潮汐湿地作为全球碳循环的重要“蓝碳”资源库，其固碳能力备受关注。潮间带由海到陆水盐梯度差异塑造了不同的植被类型，探究不同植被类型下有机碳动态对于理解和预测全球碳循环、制定海岸带生态系统管理和保护策略具有重要意义。基于黄河三角洲潮汐湿地四种典型植被区域的研究发现，不同植被类型沿陆海梯度其SOC水平存在显著差异，其中，低潮潮滩碱蓬表现出最高的SOC水平，中高潮潮滩芦苇最低。此外，研究还发现在1米范围内，不同植被类型的SOC存在垂直变化，基于Mantel分析和结构方程模型（SEM），进一步揭示了土壤水分含量（SWC）通过影响植被类型来调节SOC含量的机制（图4）（Jia et al., 2024, Marine Pollution Bulletin）。

图4. 不同植被类型下土壤性质对有机碳的影响机制

相关成果发表在Global Ecology and Conservation、Agricultural and Forest Meteorology、Plant and Soil和Marine Pollution Bulletin上。这些研究为湿地生态系统保护提供了重要的理论支持和实践指导。

相关论文：

Zhang LW*, Zhao LJ, Lan SQ, Chen L, Han GX*, 2025. Genotypic richness of Phragmites australis negatively impacts ecosystem multifunctionality in the coastal wetland of Yellow River Delta, China. Global Ecology and Conservation 60, e03609.

Liang ZH, Song J, Li XG, Zhao ML, Chu XJ, Wang XJ, Li PG, Zhang XS, Song WM, Wei SY, Sun RF, Jiang CS**, Han GX*. 2025. Plant life form determines net ecosystem CO₂ exchange in a salt marsh under precipitation changes. Agricultural and Forest Meteorology 369, 110572.

He YJ, Zhao ML, Wang LJ, Chu XJ, Wang XJ, Li PG, Zhang XS, Song WM, Hao QJ, Zhao YQ, Jiang CS**, Han GX*. 2025. Reduced groundwater depth decreases plant diversity but increases plant aboveground biomass allocation in a brackish wetland. Plant Soil.

Jia WL, Chu XJ, Wang XJ, Li PG, Lu AB, Zhao ML, Lu F, Huang WX, Yu DX, Song WM, Zhang XS, Liu HF, Han GX*. 2024. Spatial distribution of soil organic carbon across diverse vegetation types in a tidal wetland. Marine Pollution Bulletin 209, 117203.