互花米草入侵对滨海湿地生态系统的影响研究进展

滨海湿地受海、陆生态系统的交互影响,是典型的生态脆弱带和敏感区。互花米草是全球海岸带最为成功的外来入侵物种,对滨海湿地生态系统已经产生了重要的影响。本文对已有相关研究进行了系统梳理,揭示了互花米草入侵对滨海湿地生态系统生物地球化学循环(碳循环、氮循环、磷循环及土壤重金属迁移)和入侵地生物群落(微生物、植物和动物)的影响。并在此基础上对今后研究的重点提出了展望: 加强互花米草入侵对滨海湿地生态系统健康影响机制研究;重点关注全球变化背景下互花米草群落与湿地环境互馈耦合;开展长时序定位监测,厘清滨海湿地生态系统对互米草不同入侵阶段的响应差异,以期对互花米草的生态利用和治理提供指导。     

互花米草入侵对土壤生态系统的影响

互花米草是全球海岸滩涂湿地生态系统最成功的入侵植物之一,对中国沿海湿地土壤生态系统也产生了重大影响.本文主要从入侵地土壤生态系统的结构组分(土壤微生物和土壤动物)与物质循环(土壤碳循环、氮循环、磷循环和重金属元素)两大方面,综述了近年来国内外互花米草入侵对沿海滩涂与河口地区土壤生态系统的影响.此外,本文还指出了未来互花米草的研究方向,包括加强互花米草对入侵地土壤微生物的影响的研究,整合互花米草对地上、地下资源竞争和生态过程影响的研究,以及互花米草在全球变化大背景下入侵动态预测.     

生境异质性及源株密度对互花米草入侵力的影响

外来物种互花米草(Spartina alterniflora)被引种到我国海岸带后,已带来一系列生态危害,严重影响了入侵地生态系统结构和功能,深入了解其入侵机制是实施有效控制的基础和理论依据。长江口的滩涂湿地是我国典型的异质潮滩,拥有多种生境。为了探究异质潮滩环境中互花米草初始源株对其入侵力的影响,研究通过野外移栽实验,模拟不同源株密度,探讨潮滩湿地生境异质性及源株密度对互花米草定居、生长和扩散的影响。结果表明:1)生境异质性及源株密度均对互花米草存活率、株高及种群增长率有极显著影响(P0.01)。2)至生长季末,植被区内互花米草存活率、株高均显著高于前沿光滩(P0.05)。此外,淤泥质潮滩植被区内互花米草株高、种群增长率也显著高于粉砂质潮滩植被区(P0.05)。3)互花米草入侵植被区不受源株密度的限制,但随源株密度增加,互花米草种群增长率显著降低(P0.05),而株高无显著差异(P0.05);在光滩区,只有高源株密度才可入侵成功。4)异质生境的冲淤动态、淹水时间和淹水深度是影响互花米草存活和生长的主要环境因子。丰富了河口湿地互花米草入侵力的机理研究,也为我国开展互花米草防控及海岸带保护、修复和管理提供了科学依据,具有重要的理论和实践意义。     

海三棱藨草及互花米草对模拟盐胁迫的响应及其耐盐阈值

盐度作为滨海湿地的关键环境因子之一,影响盐沼植物的存活、生长及分布。未来海平面上升引起的盐水入侵,将导致滨海湿地的盐沼植物面临高盐胁迫的挑战,进而影响滨海湿地生态系统的结构和功能。本研究选择长江口中低潮滩的主要先锋植物海三棱藨草(Scirpus mariqueter)和互花米草(Spartina alterniflora)为对象,通过人工控制实验,比较不同盐度处理下两种盐沼植物存活、营养生长及繁殖的响应,并确定两种盐沼植物存活的耐盐阈值,从而比较未来盐水入侵背景下,本地物种海三棱藨草及外来物种互花米草对盐胁迫的响应和适应性。结果表明:(1)海三棱藨草和互花米草的存活率随着盐度的增加均呈下降趋势,相同盐度处理下互花米草的存活率显著高于海三棱藨草的存活率(P0.05);(2)盐胁迫明显影响了海三棱藨草和互花米草的生长,随着盐度的增加,海三棱藨草株高、地上生物量及地下生物量均呈逐渐下降的趋势,而互花米草株高、地上生物量及地下生物量呈先增加后下降的趋势,均在盐度为10‰时最高;(3)海三棱藨草和互花米草的分蘖数及结穗率均随着盐度增加呈下降趋势,盐胁迫在一定程度上抑制了两种植物的繁殖能力;(4)互花米草存活的耐盐阈值为43‰,高于海三棱藨草存活的耐盐阈值(21‰);(5)外来物种互花米草比本地物种海三棱藨草具有更强的耐盐性,未来海平面上升引起的盐水入侵将对本地物种海三棱藨草产生更加严重的影响。     

互花米草入侵对盐沼和红树林滨海湿地底栖动物群落的影响

盐沼和红树林等滨海湿地支持着丰富的生物多样性和复杂的食物网,其中底栖动物群落在滨海湿地食物网中起着不可替代的营养枢纽作用,但也极易受到外来干扰的影响而发生变化,进而影响整个滨海湿地的生物多样性及物质循环和能量流动。作为中国滨海湿地面临的严重威胁之一,互花米草入侵对底栖动物群落结构和食物网关系的影响需要引起关注。互花米草入侵滨海湿地生态系统会对其底栖动物群落结构和食物网关系造成影响,但具体的入侵后果和影响程度受到诸多因素制约。本文主要从原生植被覆盖状况、入侵时间、互花米草生长特征以及底栖动物类群等多个角度探讨了互花米草对滨海湿地底栖动物群落结构的影响,并阐述了互花米草入侵导致的底栖动物食物网关系的变化及其潜在机制,指出了当前研究的不足,并对未来滨海湿地管理中应予以关注的研究内容提出了建议。     

互花米草入侵对鸟类的生态影响

生物入侵威胁本地物种生存,破坏生态系统的结构和功能,是导致全球生物多样性丧失的重要原因之一。外来植物是入侵生物中的重要一类,可以显著改变本地植被群落,并影响其他生物类群。鸟类作为生态系统中的较高营养级,对由入侵植物引起的栖息地变化十分敏感。互花米草自引入中国沿海以来,其分布区域不断扩散,多数研究认为互花米草入侵造成本地生物多样性降低和生态系统退化。系统梳理了互花米草入侵对鸟类栖息地、食物资源、繁殖、群落等方面的生态影响。主要负面影响有:(1)植被群落结构不利于鸟类栖息、筑巢、觅食;(2)鸟类食物资源丰度和多样性下降;(3)本地鸟类种群数量和物种多样性显著下降。在我国东部沿海湿地,互花米草入侵已经显著改变了植被与鸟类分布格局。但随着入侵历史的增长,少数小型雀形目鸟类却可以逐渐适应互花米草生境。互花米草入侵为某些非本地鸟类提供了空白生态位,在一定程度上丰富了本地物种多样性,对互花米草的快速清除反而可能不利于已适应并依赖互花米草生境的鸟类。综上,认为互花米草入侵对鸟类群落甚至整个生态系统的影响可能需要更多研究进行综合评价,应开展长期、大尺度、多因子的监测研究和多物种比较研究,建立生态评价模型并制定科学有效的互花米草管理对策。     

互花米草入侵影响下闽江河口湿地土壤有效硅的时空变化特征

2016年1—12月,选择闽江河口鳝鱼滩的短叶茳芏湿地、互花米草湿地以及二者的交错带湿地为研究对象,采用定位研究方法探讨了互花米草入侵影响下湿地土壤有效硅含量的时空变化特征。结果表明:互花米草入侵影响下3块湿地土壤有效硅含量随时间推移整体呈波动上升趋势;互花米草入侵显著提高了鳝鱼滩湿地30—60 cm土层土壤有效硅含量(P0.01),与短叶茳芏湿地相比,交错带湿地和互花米草湿地30—60 cm土层土壤有效硅含量分别增加了8.56%和19.97%,逐步线性回归分析表明土温和电导是影响其变化的重要因素(P0.01)。研究互花米草入侵影响下湿地土壤有效硅含量的变化特征,对于揭示湿地生态系统生源要素硅生物地球化学循环过程以及互花米草入侵及其扩张机制具有重要意义。     

互花米草入侵对黄河三角洲秋季底栖食物网的影响

为了保滩护岸,互花米草于1990年被引种至黄河三角洲,随后迅速蔓延,给滨海湿地生态系统带来了严重威胁。为了明晰互花米草入侵对黄河三角洲湿地底栖食物网结构的影响,本研究基于稳定同位素技术,于2020年11月对互花米草入侵区域大型底栖动物的潜在食源、营养级和食物网结构进行了采样分析。结果表明: 调查区域潜在食源δ¹³C平均值的变化规律为沉积物(SOM)>互花米草>底栖微藻>悬浮颗粒物(POM)>盐地碱蓬,潜在食源δ¹⁵N值的变化范围为1.24‰～9.03‰,且不同食源间的δ¹⁵N值存在差异。调查区域大型底栖动物的营养级范围为1.73～4.19,其中双壳类的营养级最低;互花米草及其腐败后的碎屑是大型底栖动物的重要食源之一,但对大型底栖动物的营养级结构没有显著影响。互花米草入侵通过上行效应改变了底栖生物的食源组成,进而可能影响黄河三角洲湿地食物网的结构。     

滩涂湿地入侵种互花米草植被覆盖度的高空间分辨率遥感估算

互花米草是沿海滩涂生态系统的重要入侵物种,其分布状况和覆盖度是湿地生态研究的重要参数和基础。以宁德三沙湾(三都澳)滩涂湿地为研究区,以SPOT6 6 m空间分辨率卫星影像为数据源,对互花米草分布和植被覆盖度进行研究,并与同期10 cm空间分辨率无人机影像进行比较验证。结果表明,影像覆盖区域内互花米草总面积为20.19 km~2,其中蕉城区互花米草分布较广,面积为9.63 km~2,占研究区互花米草总面积的47.70%。互花米草植被覆盖度整体上以40%-60%和60%-80%的中、高覆盖度分布为主,其分布面积分别为5.44 km~2和4.95 km~2,占互花米草总分布面积的26.92%和24.52%,而40%以下的低覆盖度和80%以上较高覆盖度分布相对较少。SPOT6遥感影像估算得到的互花米草植被覆盖度具有较好的精度,与无人机影像值之间的均方根误差RMSE为0.117,线性回归决定系数R~2为0.918,可用于滩涂湿地植被覆盖度分析。     

1989—2020年长江口九段沙湿地格局演变及影响因素

河口湿地受流域和海洋环境变化及人类活动的共同影响,脆弱而敏感,演变机制复杂。九段沙湿地是长江河口面积最大的河口沙洲湿地,受流域来沙减少和外来物种互花米草入侵的影响,其湿地格局正在经历快速演变。本研究通过遥感解译、野外调查、地形资料分析等方法,分析了1989—2020年九段沙湿地格局演变过程,结合大通水文站的水文数据和九段沙互花米草入侵历史,重点分析了流域减沙和互花米草入侵对九段沙湿地的影响。结果表明: 1991年以来,九段沙湿地总面积(-5 m以上)先增后减,在2005年湿地总面积最大(421.16 km²);1989—2020年,九段沙0 m以上潮滩湿地和湿地植被面积呈持续增长趋势,分别增加了1.5和47.1倍;流域来沙减少导致九段沙0 m以上潮滩湿地面积和植被面积的增速下降,而-5 m以上湿地总面积呈减少趋势;1997年以来引种外来物种互花米草的快速扩张已严重侵占了本地物种的生存空间,成为九段沙湿地中面积最大的优势植物。流域减沙和互花米草入侵正导致九段沙湿地结构发生快速演变,为避免其生态服务功能退化,应积极采取湿地保护和修复措施,维持九段沙湿地生态系统的稳定与健康发展。     

北部湾大风江口互花米草湿地有机碳储量的分布特征

互花米草被引入我国滨海地区后,经过多年的生长与演替,改变了潮间带原有生态系统的碳储量,而影响机制仍有待深入研究。为进一步探讨互花米草入侵后潮滩有机碳储量演变特征,该文以广西北部湾大风江口入侵约6 a的互花米草湿地为研究对象,分析了2018年8月、11月及2019年1月、3月采集的样品中有机碳及相关理化指标。结果表示:(1)互花米草植物年均地上碳储量为9.68 t·hm~(-2),高于地下根系的5.56 t·hm~(-2);(2)互花米草入侵湿地土壤碳储量显著高于互花米草植物本身,且不同季节中春季土壤碳储量显著高于其他季节;(3)土壤的C/N比值为3.53～9.67,表明互花米草入侵群落有机碳受海源的潮汐输入影响较大;(4)互花米草生态系统总碳储量与土壤碳储量之间呈极显著正相关关系,且季节性变化规律一致;(5)随着入侵时间的延长,互花米草生态系统中有机碳储量呈逐渐增加的趋势,表明互花米草入侵提高了光滩的有机碳储量,并能提高光滩的固碳能力。该文可为科学评价互花米草入侵对光滩碳储量的影响提供参考。     

入侵植物互花米草——生物学、生态学及管理

近20余年来, 互花米草Spartina alterniflora Loisel.在我国沿海及河口滩涂快速扩散, 已成为我国海岸盐沼中最重要的入侵植物。本文介绍了互花米草的形态学、繁殖生物学、生物系统学、分布及全球范围内的入侵途径和历史, 探讨了互花米草与沿海滩涂非生物环境、生物环境之间的相互作用及人类活动在互花米草成功入侵中的作用, 并得出如下结论: 互花米草的成功入侵是在人类活动的影响下, 其入侵力(互花米草自身的生物学特性)与入侵生境的可入侵性(滩涂环境对入侵的抵抗力)相互作用的结果, 其入侵可能对被入侵地的自然环境、生物多样性、生态系统乃至经济生活带来一系列影响。最后, 提出对互花米草的控制只能通过早期预测并保持监控、一旦发现便及时根除的方法来进行。同时,我国应加强立法与相关知识的普及, 最大限度地降低互花米草乃至其他外来生物入侵的可能性。     

互花米草群落功率最大化倾向

植物新种进入新区域后,通过扰动或搅局,改变生态系统的结构,形成有特色的自组 织生态系统,趋向新条件下的功率最大化.本文应用能值分析的方法,分别对苏北互花米草 生态系统和光滩生态系统进行能值分析和系统评估.结果表明：互花米草生态系统每年能值 产出比光滩生态系统高1.52E+18 sej.能值密度是光滩的4.72倍,基础能值产出率约为光滩生态系统的5倍.互花米草生态系统能更有效地利用能量,增加系统内部的 能值贮存,实现系统内部的功率最大化.互花米草入侵某区域滩涂后,通过自组织促使整个互花米草生态系统趋于功率最大化,充分发挥生态服务功能,但由于其繁殖扩散过快,导致种群爆发,产生了一系列负面效应,如抑制本土物种、侵占航道、危害贝类养殖等.     

互花米草入侵对长江口九段沙湿地昆虫功能群组成特征及季节动态的影响

【目的】揭示互花米草Spartina alterniflora入侵对盐沼湿地昆虫不同功能群组成特征和时间动态的影响。【方法】于2015年的不同季节,在不同的样点沿10 m长的样线,以扫网法对长江口九段沙湿地不同样点的互花米草、芦苇和藨草群落进行昆虫采集。采用非参数检验方法比较不同植物群落中不同昆虫取食功能群物种丰富度、个体多度和季节动态的差异,采用非参数多维度排序方法分析植物生境对各昆虫功能群组成的影响,并用指示种分析方法分析不同昆虫的生境偏好。【结果】共采集昆虫72科,188种,10 338头。互花米草群落昆虫物种丰富度和个体多度显著低于芦苇群落,藨草群落昆虫物种丰富度与互花米草群落差异不显著,但昆虫个体数显著多于互花米草群落。不同昆虫功能群分别比较表明,植食昆虫物种数和个体数在互花米草和芦苇群落间差异不显著,藨草群落植食昆虫物种数最少但个体数量最多。芦苇群落捕食/寄生昆虫物种数和个体数均显著多于互花米草和藨草群落。腐食/菌食昆虫物种数和个体数在不同植物群落无显著差异。季节动态分析显示,不同昆虫功能群物种数和个体数在互花米草群落的峰值均出现在春季,而在芦苇和藨草群落中则具不同趋势。根据非参数多维度排序分析结果,互花米草入侵显著改变了昆虫的群落结构,并对不同昆虫功能群的物种组成均产生了显著影响。指示种分析方法结果进一步表明,偏好互花米草的昆虫物种数最少,主要为广食性植食昆虫。偏好芦苇分布的昆虫物种数最多,主要为捕食/寄生昆虫和专食性植食昆虫。偏好藨草的植食昆虫虽为广食性,但指示值较高。【结论】互花米草入侵降低了盐沼湿地的昆虫多样性,并显著改变了盐沼湿地昆虫功能群组成特征和季节动态。相比植食昆虫,天敌昆虫对互花米草入侵的影响更为敏感。一些广食性的植食昆虫可能已对互花米草产生了适应机制,其可能造成的生态学后果应引起重视。     

互花米草入侵对滩涂湿地甲烷排放的影响

在浙江省台州市附近滩涂湿地设置3个不同互花米草入侵密度梯度,即仅有本土植物样地、互花米草与本土植物混生样地和互花米草单优群落样地,研究互花米草入侵对滩涂湿地CH₄排放的影响.结果表明: 3个样地CH₄排放通量为0.68～5.88 mg·m^-2·h^-1,CH₄排放通量随着互花米草入侵梯度的增加而显著升高,互花米草单优群落样地CH₄排放通量分别为本土植物样地和混生样地的8.7和2.3倍.互花米草入侵显著提高了产甲烷菌数量、产甲烷潜力、甲烷氧化菌数量、甲烷氧化潜力、植物生物量、土壤有机碳含量和土壤pH,降低了土壤全氮含量.CH₄排放通量与土壤全氮呈显著负相关,与产甲烷菌数量、产甲烷潜力、甲烷氧化菌数量、甲烷氧化潜力、植物生物量和土壤pH呈显著正相关.互花米草的入侵提高了滩涂湿地植物群落生物量和土壤pH,促进了产甲烷菌数量和产甲烷潜力,从而提高了滩涂湿地的CH₄排放.     

人工拔除互花米草对红树林大型底栖动物群落的影响

【背景】大型底栖动物群落是红树林生态系统结构与功能的重要组成部分。大型底栖动物群落及其所在的红树林生态系统正遭受严重的人类活动介导的多种侵扰,如烈性入侵植物互花米草的入侵。很多研究调查了红树林生态系统底栖动物群落对互花米草入侵的响应,但互花米草移除对生物群落的影响鲜有报道。【方法】选取位于山口国家级红树林保护区的3个断面(山角、永安和北界),分别在3个断面定量采集互花米草拔除前和拔除后的底栖动物,比较其物种组成、栖息密度和生物量,研究人工拔除互花米草对红树林大型底栖动物群落结构的影响。【结果】大型底栖动物群落在互花米草拔除前后发生了显著变化:在选取的3个断面上共观测到1~3种拔除前后共有的物种,且优势种在3个断面上均发生了变化;物种丰富度在2个断面(永安和北界)上略有增加,在一个断面(山角)上降低;在3个断面上,互花米草拔除后生物的栖息密度和生物量都显著降低。【结论与意义】底栖动物群落的这些显著变化会对其栖息地内以及周边红树林生态系统的食物网结构及红树林的生态功能产生重要影响,因此当大规模人工移除互花米草时,需充分考虑这些变化可能带来的负面影响,制定合理、有效的互花米草清除策略,保护脆弱的红树林生态系统。     

珠海市淇澳岛红树林湿地的研究进展与展望

至上世纪末,淇澳岛红树林湿地遭到严重的破坏,互花米草入侵滩涂,相关人士对淇澳岛红树林的恢复做了许多工作.通过对相关文献的查阅与实地调查,总结了淇澳岛红树林湿地的植被群落类型、红树和半红树植物的引种与栽培、互花米草的防治、引进种无瓣海桑在淇澳岛的扩散与入侵性、红树林湿地的生态服务功能以及08年寒害对淇澳岛红树林的影响等方面的研究成果,对华南其他地区红树林湿地的恢复具有一定的指导作用.     

互花米草入侵对大型底栖动物群落垂直结构的影响

2012年8月,在浙江省玉环县漩门湾国家湿地公园,利用自制分层采样器,以5 cm为单位对0—25 cm泥层进行分层取样,研究潮间带互花米草滩涂和自然滩涂两种生境中大型底栖动物的垂直分布情况,以及互花米草入侵对大型底栖动物垂直结构的影响。两种生境中共获得大型底栖动物40种,其中软体动物18种,甲壳动物13种,环节动物4种,其他类群5种。在自然滩涂生境中获得的物种数为30种,互花米草生境为31种,两种生境的共有种有21种。互花米草和自然滩涂生境平均栖息密度分别为222.6株/m2和1052.8株/m2。研究结果表明:(1)大型底栖动物主要栖息在0—10 cm泥层深度;(2)大型底栖动物群落沿泥层深度存在分层分布现象;(3)互花米草入侵缩短了底栖动物的垂直分布距离,但对其主要栖息深度影响不大;(4)互花米草入侵改变了原来生境特征,导致大型底栖动物的群落结构发生变化。     

互花米草入侵对胶州湾河口湿地土壤总铁分布的影响

互花米草是胶州湾滨海湿地典型的入侵物种,为进一步了解互花米草入侵对胶州湾河口湿地土壤总铁含量分布的影响,于2017年3月、5月、7月、9月和11月分别在互花米草湿地和光滩采集土壤样品,并对土壤总铁含量、有机质含量、土壤可溶性盐、pH、含水率、容重和土壤粒度进行测定与分析。结果表明:互花米草入侵显著提高了土壤总铁含量,两样区0—50 cm土层土壤总铁含量差异显著(P0.05),5月和7月互花米草湿地总铁含量在垂直方向上呈先上升后下降趋势;与光滩在同一采样月份相比,互花米草湿地土壤总铁含量增幅分别为25.36%、29.50%、17.52%、30.28%和14.48%。相关性分析表明,互花米草湿地和光滩土壤总铁含量均与有机质含量和可溶性盐呈显著正相关(P0.01);并且光滩土壤总铁含量与含水率呈显著正相关(P0.01),与容重呈显著负相关(P0.01),表明两样区土壤总铁含量受有机质含量和可溶性盐影响较大。     

互花米草入侵下湿地土壤碳氮磷变化及化学计量学特征

为阐明外来物种入侵对生态系统的改变,对闽江河口区本土植物短叶茳芏和不同入侵年限的互花米草湿地土壤总碳(TC)、总氮(TN)、总磷(TP)含量进行了测定与分析.结果表明: 互花米草入侵后0～50 cm深度各层土壤TC、TN和TP含量均有不同程度的增加,其中TC、TN的变化比较一致,而TP的变化滞后;TC的增加引起土壤C/N持续增加,而TP是调节互花米草入侵过程中湿地土壤C/P和N/P的关键因子,C/P和N/P的变化基本一致.土壤TC、TN、TP的变化受到土壤盐度、容重、含水量和黏粒组成的影响,而它们之间计量比主要受土壤盐度、粒径组成的影响;C/N和C/P对互花米草湿地的土壤固碳效应具有良好的指示作用.互花米草入侵引起生物量和湿地生境改变,导致土壤碳氮磷含量及其生态化学计量比发生显著变化,且随入侵时间延长表现出不同的变化特征.