Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Phản ứng của các loài cỏ đối với việc ngâm nước thử nghiệm vào mùa hè: những tác động đối với việc quản lý các dòng chảy không theo mùa trong các con sông đã được điều tiết
Hydrobiological Bulletin - 2020
Tóm tắt
Việc điều tiết sông đã làm thay đổi thời gian theo mùa của dòng chảy ở nhiều con sông trên toàn cầu, ảnh hưởng đến sự sống sót và tăng trưởng của các loài thực vật cây ven sông. Tại đông nam Australia, nhu cầu về nước tưới vào mùa hè thường dẫn đến dòng chảy cao trong một mùa mà lẽ ra sẽ trải qua dòng chảy thấp. Mặc dù dòng chảy cao không theo mùa vào mùa hè được cho là ảnh hưởng đáng kể đến các tuyến đường thủy, nhưng tác động của chúng đến hệ thực vật vẫn chưa được định lượng chính xác. Chúng tôi đã nghiên cứu phản ứng của năm loài cỏ thường gặp ở khu vực ven sông đối với các thời gian ngâm khác nhau vào mùa hè. Chúng tôi đã thử nghiệm về phản ứng của ba loài cỏ ngoại lai và hai loài cỏ bản địa đối với bốn điều trị ngâm nước (4 tuần, 8 tuần, 2 đợt ngâm và không ngâm), cùng với hai mức độ che bóng (không che bóng và giảm 80% ánh sáng), trong thời gian 8 tuần vào mùa hè và đầu mùa thu. Tất cả các điều trị ngâm nước, bao gồm cả đợt ngâm 2 tuần, đều dẫn đến cái chết của tất cả các cây của ba loài (Bromus catharticus, Dactylis glomerata và Rytidosperma caespitosum). Lolium perenne có tỷ lệ sống sót trung bình trong các điều trị ngâm không có che bóng thời gian ngắn hơn, trong khi Poa labillardierei phần lớn đã sống sót qua tất cả các điều trị. Các phản ứng tương tự giữa các loài cũng được ghi nhận đối với chiều cao và khối lượng sinh khối của cây, mặc dù chiều cao thường tăng lên trong khi sự phát triển khối lượng sinh khối bị giảm do che bóng. Những kết quả này cho thấy ngay cả những thời gian ngâm 2 tuần vào mùa hè cũng có thể làm giảm sự phát triển và gây ra cái chết của một số loài cỏ ven sông. Mặc dù một số loài có thể sống sót qua những khoảng thời gian ngâm lâu hơn, tác động đến những khía cạnh khác của sức sống, cũng như các tác động tiếp diễn của việc ngâm nước không theo mùa lặp lại, vẫn chưa chắc chắn. Nghiên cứu của chúng tôi nhấn mạnh rằng tác động của các dòng chảy không theo mùa cần được điều tra thêm và quản lý cẩn thận.
Từ khóa
#dòng chảy không theo mùa #thực vật ven sông #phản ứng của cỏ #ngâm nước #quản lý tài nguyên nướcTài liệu tham khảo
Bailey-Serres J, Voesenek LACJ (2008) Flooding stress: acclimations and genetic diversity. Annu Rev Plant Biol 59:313–339. https://doi.org/10.1146/annurev.arplant.59.032607.092752
Banach K, Banach AM, Lamers LPM et al (2009) Differences in flooding tolerance between species from two wetland habitats with contrasting hydrology: implications for vegetation development in future floodwater retention areas. Ann Bot 103:341–351. https://doi.org/10.1093/aob/mcn183
Bates D, Machler M, Bolker B, Walker S (2015) Fitting linear mixed-effects models using lme4. J Stat Softw 67. https://doi.org/10.18637/jss.v067.i01
Birch JL, Berwick FB, Walsh N et al (2015) Distribution of morphological diversity within widespread Australian species of Poa (Poaceae, tribe Poeae) and implications for taxonomy of the genus. Aust Syst Bot 27:333–354. https://doi.org/10.1071/SB14028
Bunn SE, Arthington AH (2002) Basic principles and ecological consequences of altered flow regimes for aquatic biodiversity. Environ Manag 30:492–507. https://doi.org/10.1007/s00267-002-2737-0
Bureau of Meteorology (2020) Climate data online. https://www.bom.gov.au/climate/data/. Accessed 28 Apr 2020
Casanova MT (2011) Using water plant functional groups to investigate environmental water requirements. Freshw Biol 56:2637–2652. https://doi.org/10.1111/j.1365-2427.2011.02680.x
Catford JA, Jansson R (2014) Drowned, buried and carried away: effects of plant traits on the distribution of native and alien species in riparian ecosystems. New Phytol 204:19–36. https://doi.org/10.1111/nph.12951
Clarke I (2015) Name those grasses. Royal Botanic Gardens Victoria, South Yarra
Colmer TD, Voesenek LACJ (2009) Flooding tolerance: Suites of plant traits in variable environments. Funct Plant Biol 36:665–681. https://doi.org/10.1071/FP09144
Cottingham P, Koster W, Roberts J, Vietz GJ (2018) Assessment of potential inter-valley transfers (IVT) of water from the Goulburn River. Report prepared for the Goulburn-Broken Catchment Management Authority.
Cottingham PD, Stewardson MJ, Roberts J et al (2010) Ecosystem response modelling in the Goulburn River: how much water is too much? In: Saintilan N, Overton IC (eds) Ecosystem response modelling in the Murray-Darling Basin. CSIRO Publishing, Canberra, pp 391–408
Crawford RM (2004) Seasonal differences in plant responses to flooding and anoxia. Can J Bot 81:1224–1246. https://doi.org/10.1139/b03-127
Das KK, Panda D, Sarkar RK et al (2009) Submergence tolerance in relation to variable floodwater conditions in rice. Environ Exp Bot 66:425–434. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2009.02.015
Denton M, Ganf GG (1994) Response of juvenile Melaleuca halmaturorum to flooding: management implications for a seasonal wetland, Bool Lagoon, South Australia. Aust J Mar Freshw Res 45:1395–1408
Gehrig S, Nicol J (2010) Aquatic and littoral vegetation of the Murray River downstream of Lock 1, the Lower Lakes, Murray Estuary and Coorong. A literature review. South Australian Research and Development Institute (Aquatic Sciences), Adelaide. SARDI Publication Number F2
Greet J, Cousens RD, Webb JA (2013a) More exotic and fewer native plant species: riverine vegetation patterns associated with altered seasonal flow patterns. River Res Appl 29:686–706. https://doi.org/10.1002/rra.2571
Greet J, Cousens RD, Webb JA (2012) Flow regulation affects temporal patterns of riverine plant seed dispersal: potential implications for plant recruitment. Freshw Biol 57:2568–2579. https://doi.org/10.1111/fwb.12028
Greet J, Cousens RD, Webb JA (2013b) Seasonal timing of inundation affects riparian plant growth and flowering: implications for riparian vegetation composition. Plant Ecol 214:87–101. https://doi.org/10.1007/s11258-012-0148-8
Greet J, Webb JA, Cousens RD (2011) The importance of seasonal flow timing for riparian vegetation dynamics: a systematic review using causal criteria analysis. Freshw Biol 56:1231–1247. https://doi.org/10.1111/j.1365-2427.2011.02564.x
Grill G, Lehner B, Thieme M et al (2019) Mapping the world’s free-flowing rivers. Nature 569:215–221. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1111-9
Grimoldi AA, Insausti P, Roitman GG, Soriano A (1999) Responses to flooding intensity in Leontodon taraxacoides. New Phytol 141:119–128. https://doi.org/10.1046/j.1469-8137.1999.00325.x
Hao F, Huang D, Lilburne P (2017) A preliminary investigation into the modelled impact of environmental flows on soil moisture content of stream banks in the Wimmera region, Victoria. University of Melbourne, Masters Thesis, Australia
Hu K, Lin A, Liu C (2017) Soil analysis and modelling of soil moisture response to environmental flow in the riparian zone of the Campaspe River. University of Melbourne, Masters Thesis, Australia
Humphries P, Lake PS (1996) Environmental flows in lowland rivers: experimental flow manipulation in the Campaspe River, northern Victoria. In: 23rd Hydrology and Water Resources Symposium, vol 1, pp 197–202
Imaz JA, Giménez DO, Grimoldi AA, Striker GG (2012) The effects of submergence on anatomical, morphological and biomass allocation responses of tropical grasses Chloris gayana and Panicum coloratum at seedling stage. Crop Pasture Sci 63:1145. https://doi.org/10.1071/CP12335
Jackson MB, Colmer TD (2005) Response and adaptation by plants to flooding stress. Ann Bot 96:501–505. https://doi.org/10.1093/aob/mci205
Jensen AE, Walker KF, Paton DC (2008) The role of seedbanks in restoration of floodplain woodlands. River Res Appl 24:632–649. https://doi.org/10.1002/rra.1161
Jones CS, Mole B (2018) Victorian Environmental Flows Monitoring and Assessment Program (VEFMAP) Stage 6: monitoring vegetation response to environmental flow delivery in Victoria 2017/18. Arthur Rylah Institue for Environmental Research, Melbourne
Kitanovic V (2019) Flooding tolerances of six riparian grass species subject to environmental flows. University of Melbourne, Masters Thesis, Australia
Lenth R (2019) emmeans: Estimated Marginal Means, aka Least-Squares Means. R package version 1.4.@@ https://CRAN.R-project.org/package=emmeans
Li F, Li Y, Qin H, Xie Y (2011) Plant distribution can be reflected by the different growth and morphological responses to water level and shade in two emergent macrophyte seedlings in the Sanjiang Plain. Aquat Ecol 45:89–97. https://doi.org/10.1007/s10452-010-9334-8
Lowe BJ, Watts RJ, Roberts J, Robertson A (2010) The effect of experimental inundation and sediment deposition on the survival and growth of two herbaceous riverbank plant species. Plant Ecol 209:57–69. https://doi.org/10.1007/s11258-010-9721-1
Maheshwari BL, Walkers KF, Mcmahon TA (1995) Effects of regulation on the flow regime of the River Murray, Australia. Regul Rivers Res Manag 10:15–38
McFarlane NM, Ciavarella TA, Smith KF (2003) The effects of waterlogging on growth, photosynthesis and biomass allocation in perennial ryegrass (Lolium perenne L.) genotypes with contrasting root development. J Agric Sci 141:241–248. https://doi.org/10.1017/S0021859603003502
Mommer L, Lenssen JPM, Huber H et al (2006) Ecophysiological determinants of plant performance under flooding: a comparative study of seven plant families. J Ecol 94:1117–1129. https://doi.org/10.1111/j.1365-2745.2006.01175.x
Nicol JM, Ganf GG, Walker KF, Gawne B (2018) Response of three arid zone floodplain plant species to inundation. Plant Ecol 219:57–67. https://doi.org/10.1007/s11258-017-0777-z
Nilsson C, Svedmark M (2002) Basic principles and ecological consequences of changing water regimes: riparian plant communities. Environ Manage 30:468–480. https://doi.org/10.1007/s00267-002-2735-2
Poff NL, Allan JD, Bain MB et al (1997) The natural flow regime: a paradigm for river conservation and restoration. Bioscience 47:769–784. https://doi.org/10.2307/1313099
Poff NL, Zimmerman JKH (2010) Ecological responses to altered flow regimes: a literature review to inform the science and management of environmental flows. Freshw Biol 55:194–205. https://doi.org/10.1111/j.1365-2427.2009.02272.x
Pyke DA, Thompson JN (1986) Statistical analysis of survival and removal rate experiments. Ecology 67:240–245
R Core Team (2019) R: a language and environment for statistical computing, version 3.6.1. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. https://www.r-project.org
Reid MA, Quinn GP (2004) Hydrologic regime and macrophyte assemblages in temporary floodplain wetlands: implications for detecting responses to environmental water allocations. Wetlands 24:586–599
Roberts J, Ludwig JA (2006) Riparian vegetation along current-exposure gradients in floodplain wetlands of the River Murray. Aust J Ecol 79:117. https://doi.org/10.2307/2260787
Striker GG, Ploschuk RA (2018) Recovery from short-term complete submergence in temperate pasture grasses. Crop Pasture Sci 69:745. https://doi.org/10.1071/cp18055
Stromberg JC, Lite SJ, Marler R et al (2007) Altered stream-flow regimes and invasive plant species: the Tamarix case. Glob Ecol Biogeogr 16:381–393. https://doi.org/10.1111/j.1466-8238.2007.00297.x
Therneau T (2015) A package for survival analysis in S, version 2.38. https://CRAN.R-project.org/package=survival
van Eck WHJM, Lenssen JPM, Rengelink RHJ et al (2005) Water temperature instead of acclimation stage and oxygen concentration determines responses to winter floods. Aquat Bot 81:253–264. https://doi.org/10.1016/j.aquabot.2004.10.006
van Eck WHJM, Lenssen JPM, Van De Steeg HM et al (2006) Seasonal dependent effects of flooding on plant species survival and zonation: a comparative study of 10 terrestrial grassland species. Hydrobiologia 565:59–69. https://doi.org/10.1007/s10750-005-1905-7
van Eck WHJM, van de Steeg HM, Blom CWPM, de Kroon H (2004) Is tolerance to summer flooding correlated with distribution patterns in river floodplains? A comparative study of 20 terrestrial grassland species. Oikos 107:393–405
VicFlora (2020) Flora of Victoria, Royal Botanic Gardens Victoria. https://vicflora.rbg.vic.gov.au. Accessed 30 Apr 2020
Vivian LM, Marshall DJ, Godfree RC (2014) Response of an invasive native wetland plant to environmental flows: implications for managing regulated floodplain ecosystems. J Environ Manag 132:268–277. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2013.11.015
Voesenek LACJ, Rijnders JHGM, Peeters AJM et al (2004) Plant hormones regulate fast shoot elongation under water: from genes to communities. Ecology 85:16–27. https://doi.org/10.1890/02-740
Webb A, Guo D, King E et al (2019) Commonwealth Environmental Water Office long term intervention monitoring project Goulburn River selected area: summary report 2017–18. Report prepared for the Commonwealth Environmental Water Office
Wickham H (2016) ggplot2: elegant graphics for data analysis. Springer-Verlag, New York
Ye X, Meng J, Zeng B, Wu M (2018a) Improved flooding tolerance and carbohydrate status of flood-tolerant plant Arundinella anomala at lower water temperature. PLoS ONE 13:1–12. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0192608
Ye X, Zeng B, Meng JL et al (2018b) Responses in shoot elongation, carbohydrate utilization and growth recovery of an invasive species to submergence at different water temperatures. Sci Rep 8:306. https://doi.org/10.1038/s41598-017-18735-7