九段沙湿地植被群落演替与格局变化趋势

长江口新生湿地九段沙由上沙、中沙和下沙三部分组成。2004年对湿地植被群落的演替与格局变化进行了研究。结果表明,九段沙湿地植被群落由芦苇(Phragmites austra-lis)、互花米草(Spartina alterniflora)、海三棱藨草(Scirpus mariqueter)和藨草(S.triqueter)构成。芦苇和互花米草生长于潮滩高程,海三棱藨草和藨草生长于低潮位。1998—2004年,上沙植被覆盖面积年平均约增长17%,中沙22%,下沙38%~39%,植被群落处于快速增长演替状态,这可能与沙洲发育速度有关。由于在中沙、下沙人为种植过外来物种互花米草,其增长速度最快,覆盖面积占九段沙植被总面积的比例从1998年不足1%上升到2004年的22%,地上部分总生物量的年平均增长率为79.79%,互花米草对藨草-海三棱藨草的竞争压力较大。鉴于互花米草对九段沙的影响尚无定论,本文提出了初步的植被管理措施。     

崇明东滩湿地不同盐沼植物群落土壤碳储量分布

海岸带盐沼植被的高生产力对湿地土壤碳库的形成具有重要意义.本文研究了长江口崇明东滩湿地3种主要盐沼植物(芦苇、互花米草和海三棱藨草)群落生物量差异、土壤碳储量时空动态和垂向分布特征.结果表明： 湿地盐沼植被总生物量表现为互花米草群落(5750.7 g·m^-2)>芦苇群落(4655.1 g·m^-2)>海三棱藨草群落(812.7 g·m^-2),且地上生物量在夏、秋季最高,地下生物量在冬季最高.湿地土壤碳储量(0～50 cm)在春季最低,随后逐渐增加,至冬季达到最大值.土壤碳储量年增量从高潮滩向低潮滩递减,表现为芦苇群落(711.8 g·m^-2)>互花米草群落(646.2 g·m^-2)>海三棱藨草群落(185.3 g·m^-2)>光滩(65.6 g·m^-2).光滩土壤碳储量在25～30 cm处最高,海三棱藨草、互花米草和芦苇群落土壤碳储量分别在10～15、30～35和30～40 cm处达到最大值,且不同群落土壤碳储量与植被地下生物量具有显著的线性关系.     

互花米草与海三棱藨草的生长特征和相对竞争能力

外来物种互花米草(Spartinaalterniflora)已对我国特有种海三棱藨草 (Scirpusmariqueter)发生了竞争取代。作者通过在长江口崇明东滩湿地取样和盆栽竞争实验,比较了二者的主要生长特征和种间相对竞争能力。结果表明:无论是先锋种群还是成熟种群,互花米草的高度、盖度、地上生物量、地下生物量和平均每花序种子数都显著大于海三棱藨草;海三棱藨草的密度和单位面积结实枝条数显著大于互花米草。两种植物成熟种群的单位面积种子产量和种子的萌发率没有显著差异。种内竞争和种间竞争显著降低了两种植物的平均每株产生的无性小株数、结实株数、地上生物量和地下球茎数(海三棱藨草产生球茎),互花米草的种间竞争能力 (相对邻里效应指数 )显著大于海三棱藨草。互花米草在生长上的优势可能导致其在种间竞争上的优势,从而使互花米草能够在海三棱藨草群落中成功入侵。     

崇明东滩湿地自然植被演替过程中储碳及固碳功能变化

采用实地调查与实验室测定相结合的方法,研究了崇明东滩湿地植被演替过程中储碳、固碳功能的变化.结果表明：不同演替阶段的湿地植被的现存碳储量及其分配格局特征存在较大差异.先锋物种海三棱藨草的现存碳储量仅占芦苇现存碳储量的13%;地下根茎为芦苇现存碳储量的主要场所,而地上部分是海三棱藨草碳储量的主要场所.处于潮滩湿地演替中后期的芦苇群落比处在生态演替早期的海三棱藨草群落具有更强的固碳能力,芦苇群落和海三棱藨草群落的年固碳能力分别为(1.63±0.39) kg·m^-2和(0.63±0.28) kg·m^-2,说明随着海三棱藨草群落向芦苇群落演替,其固碳能力不断增强.     

崇明东滩南部盐沼植被空间分布及影响因素分析

崇明东滩南部滩面高程、土壤盐度在空间上呈明显的梯度变化规律。高程整体西高东低、北高南低, 盐度东北高、西南低, 两者共同限制着盐沼植物在空间上的分布。该文围绕崇明东滩南部主要植被类群及其空间分布, 探讨了土壤盐度、潮滩高程两大环境因子与植物种群分布的对应关系。基于2013年夏、秋季植被空间网格采样和空间插值, 分析了东滩南部植物的空间分布现状, 发现不同植物类群在高程和土壤盐度上存在极显著的差异(p < 0.01)。高程差异: 莎草科类群主要分布于高程区间2.93-4.07 m的低潮滩, 禾本科主要集中分布在高程3.13-4.31 m的中、高潮滩; 盐度差异: 海三棱藨草(Scirpus mariqueter)和互花米草(Spartina alterniflora)优势种群植被覆盖区表层30 cm的平均土壤盐度为(3.2 ± 0.6) g·kg^-1, 显著高于其他类群植物分布区的平均土壤盐度(2.0 ± 0.3) g·kg^-1 (p < 0.01)。崇明东滩湿地生态系统的关键种兼先锋种——海三棱藨草, 分布高程介于2.53-3.97 m, 而互花米草能适应海三棱藨草80%的高程区间, 两者在高程上存在竞争关系。统计数据显示, 研究区域中近90%的海三棱藨草分布在研究区东北部, 土壤盐度范围为1.6-4.5 g·kg^-1, 海三棱藨草、互花米草能较好地适应该空间内的盐度胁迫, 两种植物在此交替出现。但是在高程和土壤盐度的综合作用下, 互花米草的生长状况更好, 因此该区的海三棱藨草很可能会被互花米草逐步取代。对各类群植被分布和优势面积的研究发现, 海三棱藨草总分布面积为294 hm², 优势群落面积120 hm², 海三棱藨草仅占莎草科植物总优势面积的15.7%, 占研究区总面积的6.9%, 在6种主要植物(芦苇(Phragmites australis)、白茅(Imperata cylindrica)、互花米草、糙叶薹草(Carex scabrifolia)、藨草(Scirpus triqueter)、海三棱藨草)中比重最小, 这给保护区内海三棱藨草种群的恢复和保护带来极大的挑战。     

互花米草入侵九段沙河口湿地对当地昆虫多样性的影响

为认识因互花米草(Spartinaalterniflora)入侵而给九段沙河口湿地昆虫多样性带来的影响,我们于2004年5月到2005年10月间用网捕和收割植株两种方法对3个典型植物群落中昆虫多样性作了连续调查。研究期间,共采集到昆虫11,300头。经鉴定为97个种,隶属于12目69科。互花米草群落中昆虫的物种数、个体数量以及Shannon-Wiener多样性指数均显著低于土著植物芦苇(Phragmitesaustralis)群落和海三棱藨草(Scirpusmariqueter)群落中的;而Simpson优势度指数较土著植物群落中高。聚类分析结果表明:芦苇与海三棱藨草群落中昆虫群落结构更为相似。互花米草的入侵将可能导致九段沙湿地昆虫多样性的降低和群落结构的改变。     

长江口新生湿地大型底栖动物群落时空变化格局

为了解长江口新生湿地大型底栖动物时空变化格局,2004年11月—2005年10月对九段沙湿地的3个沙洲以及各主要生境进行了调查。结果表明:九段沙湿地大型底栖动物密度和生物量均呈春季最高,夏、秋季下降,秋季末和冬季回升的趋势,整体生物多样性水平较低,分布不均匀。夏季上沙和中沙底栖动物密度存在显著差异,四季生物密度和生物量空间梯度为下沙>上沙>中沙。由物种组成分析可知,九段沙湿地大型底栖动物群落时空变化与优势种的消长有关。各季海三棱藨草带和藨草带底栖动物密度和生物量最高,芦苇和互花米草次之,光滩区域最低,且群落季节波动大。外来物种互花米草生境下底栖动物群落特征与土著种芦苇生境下无显著差异。     

褐家鼠挖掘活动对上海九段沙湿地植物群落与土壤水盐的影响

上海九段沙是长江口的新生岛洲,目前处于草本植物群落演替阶段。为了探讨登岛褐家鼠的挖掘活动对九段沙湿地植物群落与土壤水盐的影响,我们调查了褐家鼠洞穴区的植物盖度、密度、高度、重要值、物种丰富度、物种均匀度、物种多样性、表层土壤含水量和电导率等与对照区的差异;同时,通过调查褐家鼠洞穴与潮沟在空间位置上的关系探讨了褐家鼠的栖息地选择策略。结果表明:在单一芦苇群落中,洞穴区芦苇的高度和盖度显著低于对照;在芦苇和海三棱藨草混合群落中,洞穴区芦苇的密度、相对密度、重要值和群落总盖度显著低于对照,而洞穴区海三棱藨草的密度、盖度、相对密度、相对高度和重要值显著高于对照;在碱菀和互花米草优势群落中,洞穴区碱菀的相对密度、相对盖度、重要值和群落的物种多样性指数显著高于对照,而互花米草的密度和盖度、芦苇的盖度、高度和相对盖度以及群落总盖度显著低于对照。距洞穴区中心区域洞口不同距离梯度的表层土壤含水量和电导率差异均显著。褐家鼠偏向于将洞穴营造在邻近潮沟处,这有利于提高褐家鼠在九段沙湿地的适应能力。褐家鼠的挖掘活动有利于增加碱菀和互花米草优势群落的物种多样性,会降低植物群落总盖度和表层土壤的水盐含量,对九段沙湿地植物群落的组成与演替具有重要影响。     

崇明东滩盐沼植被成带性对土壤因子的响应

对东滩湿地不同植被带与土壤环境因子的关系进行了探讨,分析植被成带性分布与土壤含水量、土壤盐度、土壤温度之间的关系,研究表明:(1)光滩(TF)、海三棱藨草(Sm)、互花米草带(Sa)土壤含水量差异显著(P0.05),随着土壤含水量的显著变化,海三棱藨草和互花米草种群分布呈现明显带状分布,土壤含水量对植被带的分布起到一定的平衡作用,在土壤经常性淹水下,互花米草种群的海向性拓殖受到一定抑制。(2)光滩带、海三棱藨草带、互花米草带之间的土壤盐分(NaCl)差异极显著(P0.001),从海向陆依次为:NaCl光滩带NaCl海三棱带NaCl互花米草带,NaCl含量增加土壤含水量相对减小,土壤盐度和含水量的差异极大影响了海三棱藨草和互花米草植被带的分布模式,从而进一步制约了其演替进程。不同植被带间温度差异显著,总体趋势为互花米草带最高而潮滩带最低,并且互花米草带土壤温度显著高于其它各带,小尺度空间上植被对环境因子的响应明显。(3)相对于7月份而言,5月份各带内土壤含水量显著较高,但植被带间没有显著性变化。光滩最高,依次为海三棱带和互花米草带。然而,7月份土壤盐度和温度显著大于5月份,互花米草带最高,依次为海三棱和光滩带。     

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。     

密度、物种比例对盐沼植物种子萌发阶段种内、种间相互作用的影响

种间相互作用是影响湿地植物群落构建的关键因子,其形式、强度和机制可能随着生长发育的过程而发生改变。种子萌发是植物生命周期的关键环节,一定程度上决定了植物种群分布和群落结构。野外种子萌发过程受到邻近同种或异种种子间相互作用的影响,但对于种子萌发过程中种内、种间相互作用强度及其影响因素的了解仍十分有限。该研究通过培养皿萌发实验探讨了种子密度(每皿80粒、每皿160粒)及比例(单种、3:1混种、2:2混种、1:3混种)对互花米草(Spartina alterniflora)、海三棱藨草(Scirpus×mariqueter)、芦苇(Phragmites australis)种子萌发率、平均萌发时间的影响,并采用相对邻株效应(RNE)评估了这3个物种的种内、种间相互作用强度。结果表明,密度对互花米草、海三棱藨草、芦苇种子的萌发率均有一定的促进作用。与互花米草混种时,芦苇种子在占比最低(25%)处理下的平均萌发时间显著长于单种及其他混种比例处理。3种植物种子的竞争能力没有明确的等级关系,存在非传递性竞争,萌发时海三棱藨草相对互花米草具有一定的竞争优势,互花米草相对芦苇具有一定优势,而芦苇的竞争能...     

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。     

崇明东滩南部河口盐沼植物群落种间关系的数量分析

对崇明东滩南部盐沼植物群落样方进行调查,基于现有17种高等植物,特别是8种常见植物的2×2联列表和植被盖度值,利用方差比率法、χ²检验以及Spearman秩相关分析对物种关联性和相关性进行分析.结果表明: 方差比率(VR=0.61)的检验统计量W=48.61,落在 χ² 2个临界值区间之外,因此该区域盐沼植物群落内植物整体关联度表现为显著负相关;依据各优势植物对环境的适应方式和生境的主导因素,参考Spearman秩相关分析的结果,将它们划分为4个生态种组: 芦苇、糙叶苔草-藨草-水莎草、互花米草-海三棱藨草、白茅-稗草.崇明东滩南部盐沼植物群落种间关系复杂,群落表现极不稳定,植物对于环境影响较为敏感.在明确物种之间关系的基础上,针对海三棱藨草的分布现状提出了相应种群的保护措施和建议.     

外来种互花米草和土著种芦苇空中凋落物氮动态的比较研究

土壤氮含量是限制植物生长的重要因素, 所以入侵植物要入侵成功必须突破土壤氮限制的瓶颈。近年来, 外来种互花米草(Spartina alterniflora)在中国海岸带盐沼中快速取代土著种芦苇(Phragmites australis), 引起了多方面的生态学后果。为了解互花米草与本地种芦苇空中凋落物的氮含量是否存在差异及产生这种差异的机制, 2003年11月至2004年4月, 作者在长江口九段沙湿地对互花米草与芦苇空中凋落物氮含量(单位面积凋落物的总氮量, N g/m²)进行了测定, 结果表明互花米草的氮含量比芦苇高。在空中分解过程中, 互花米草茎(包括叶鞘与秆)凋落物的氮含量显著上升, 但芦苇茎凋落物的氮含量显著降低。2006年1月, 又对中国海岸带6个地点的盐沼中互花米草的凋落物进行取样和氮浓度测定, 发现互花米草空中叶鞘与秆的老凋落物(2004年冬季产生)的氮浓度均显著高于其新产生的凋落物(2005年冬季产生), 表明在空中分解过程中, 互花米草叶鞘与秆凋落物氮含量增加具有普遍性。进一步的温室受控实验结果表明, 互花米草凋落物氮含量增加可能是由腐生固氮微生物引起的。以上结果表明,互花米草取代芦苇后, 改变了空中凋落物的氮动态, 增加了生态系统中氮的输入, 可能有利于互花米草的快速扩张。     

光照、水深交互作用对松嫩湿地芦苇种子萌发的影响

莫莫格国家级自然保护区位于松嫩平原西部, 以保护白鹤(Grus leucogeranus)等珍稀水禽及其栖息地为主要目的。扁秆藨草(Scirpus planiculmis)是莫莫格湿地的重要植物, 也是白鹤在该区停栖的主要食源植物。莫莫格湿地水文恢复后, 芦苇(Phragmites australis)等高大挺水植物大量出现, 阻碍了扁秆藨草的恢复。种子萌发是植物生活史的重要阶段, 对于认识野外植物群落动态和植被管理十分重要。该研究在人工气候箱模拟野外环境条件, 分析了光照(全光、遮阴、黑暗)、水深(0、5、15和30 cm)及其交互作用对芦苇种子萌发的影响。结果表明: 光照和水深变化明显影响芦苇种子的萌发; 最终萌发比例在遮阴和黑暗条件下明显比在全光下高, 在3种光照处理下较深水位(5-30 cm)均抑制了芦苇种子的萌发。芦苇种子萌发也明显受光照和水深交互作用的影响; 在全光条件下, 萌发比例在0 cm水深(86.67% ± 2.36%)显著高于其他较深水位; 在遮阴和黑暗环境下, 0 cm水深与其他水深处理间的差异明显缩小, 这应是在遮阴和黑暗条件下(不考虑水深)萌发比例较高的重要原因。因此, 在芦苇建群初期, 及时进行清除处理并保持一定地表水位可以限制芦苇通过有性繁殖更新, 同时改善地表光辐射等生境条件, 促进扁秆藨草恢复。     

土著昆虫素毒蛾在本地植物芦苇与入侵植物互花米草上的生活史

互花米草(Spartina alterniflora)入侵盐沼生态系统导致了土著广食性昆虫素毒蛾(Laelia coenosa)发生宿主转移。但是, 目前对素毒蛾在互花米草和芦苇(Phragmites australis)上的生活史规律的比较尚未见报道, 而此信息对评价素毒蛾能否持续利用互花米草具有重要的参考价值。为了明确素毒蛾在其原始宿主芦苇和外来新宿主互花米草上的生活史动态, 我们在上海崇明长江口盐沼湿地中, 对素毒蛾在芦苇和互花米草生境中的发生情况进行了系统调查。结果显示, 虽然素毒蛾在芦苇和互花米草上均一年发生3代, 并都以幼虫越冬, 但在互花米草生境中, 越冬代幼虫开始越冬的时间要比芦苇中晚20 d左右, 其他世代中的多个虫态在互花米草上持续出现的时间也比芦苇上延迟了约10 d。这些结果表明, 互花米草入侵后素毒蛾在外来植物上出现的持续时间虽然发生了延长, 但其年世代数未变化。我们推测素毒蛾在互花米草和芦苇上生长发育规律的差异可能受生境的资源可利用性及两种植物的营养与防御水平调控。     

基于无人机遥感监测滩涂湿地入侵种互花米草植被覆盖度

为了实现对沿海滩涂湿地资源与生态环境的有效管理与利用,需要对区域内的入侵种互花米草进行高精度的监测与分析.本文以福建三沙湾为试验区,以低空无人机获取的可见光和多光谱影像为数据源,对互花米草植被覆盖度进行监测与分析,通过NDVI指数模型获取了多光谱影像的植被覆盖度信息,以可见光影像为参考进行了精度检验.结果表明: 影像区互花米草植被覆盖度以40%～60%和60%～80%的中高和高等级覆盖度为主.NDVI模型估算值与真实值之间的均方根误差RMSE为0.06,决定系数R²为0.92,两者具有较好的一致性.     

胶州湾滨海湿地枯落物分解对土壤活性有机碳含量及其三维荧光特性的影响

通过室内试验模拟胶州湾滨海湿地碱蓬、芦苇、互花米草枯落物的分解过程,测定土壤活性有机碳(可溶性有机碳、微生物生物量碳)含量变化,并利用三维荧光技术对可溶性有机碳(DOC)进行光谱分析.结果表明: 土壤活性有机碳含量呈先增加后降低最终趋于稳定的变化趋势;不同枯落物类型和添加方式对土壤活性有机碳的影响不同,表现为碱蓬＞互花米草＞芦苇,且原状混合＞表面覆盖;光谱分析表明,分解过程各三维荧光光谱的荧光峰数量、荧光中心位置和荧光强度都存在一定差异,添加枯落物后土壤未发现类酪氨酸峰;芳香类蛋白物质占比最高,腐殖质类物质次之.枯落物分解是以微生物分解作用为主导、枯落物性质为本质要素、多重因子综合作用的结果,其对提高土壤活性有机碳含量、增强土壤碳库的稳定性具有促进作用;该过程通过改变DOC的结构和化学组分,提高其在土壤中的迁移转化能力,增强生物可降解性和可利用性,促进微生物内源DOC的产生,加快湿地土壤碳循环.     

闽江河口湿地植物与土壤灰分及其影响因子分析

以闽江河口鳝鱼滩湿地生长的芦苇(Phragmitesaustralis)和互花米草(Spartina alterniflora)为研究对象,并对相应的36个土壤剖面进行取样分析,揭示它们的(厂火)分含量分布特征,并对其影响因子进行分析。研究结果表明:闽江河口鳝鱼滩湿地芦苇和互花米草各个器官(厂火)分含量的差异性明显,芦苇各部位(厂火)分含量的平均值大于互花米草;芦苇和互花米草湿地土壤(厂火)分含量的垂直分布较为类似,芦苇湿地土壤(厂火)分合量略高于互花米草湿地土壤(厂火)分含量,但两种植物土壤(厂火)分含量的差异并不显著;芦苇和互花米草湿地土壤(厂火)分含量与土壤有机碳有极其显著的负相关关系,与土壤含水量的相关性也较明显;从单一的植物类型来看,互花米草湿地土壤(厂火)分含量与容重、碳含量、含水量和盐度呈显著的相关关系,芦苇湿地土壤(厂火)分含量与土壤pH值有明显的正相关关系。