崇明东滩湿地植被演替过程中生物量与氮含量的时空变化

研究了长江口东滩潮滩植物群落各演替阶段优势种的生物量与氮含量的季节变化以及演替过程中的空间变化格局。结果表明,潮滩植被生物量在生长季内随时间呈增长趋势,氮含量则在植被生长初期最大,生长末期最小。在演替过程中,植被总体生物量变化趋势为:演替中期>演替后期>演替早期。植物单位氮含量的变化是:地下部分氮含量随演替呈降低趋势,地上部分氮含量从演替中期开始随演替呈增长趋势。每1 hm2湿地植被氮含量平均值变化趋势为:演替晚期>演替中期>演替早期。根据计算,崇明东滩鸟类自然保护区内芦苇地上部分蓄积的氮含量为227.5 t,互花米草地上部分蓄积的氮含量45.9 t,海三棱草体内蓄积的氮含量为68.2 t。     

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。     

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。     

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。     

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(p0.01)。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(p0.01)。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。     

互花米草与海三棱蔗草的生长特征和相对竞争能力

外来物种互花米草(Spartina alterniflora)已对我国特有种海三棱蔗草(Scirpus mariqueter)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蔗草;海三棱蔗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(海三棱蔗草产生球茎),互花米草的种间竞争能力(相对邻里效应指数)显著大于海三棱蔗草。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蔗草群落中成功入侵。     

崇明东滩湿地营养盐与重金属的分布与累积

测定了崇明东滩湿地盐沼植物和沉积物中TN、TP、重金属Cu、Zn、Pb和Cd的含量,阐明了它们在湿地中的分布与累积特征,评估3种盐沼植物对营养盐和重金属的富集能力,并讨论了互花米草入侵对长江口湿地生态系统可能造成的影响.海三棱镳草地上部分的TN、Cu、Pb和Cd的含量均显著高于芦苇和互花米草（p＜0.01）,而地上部分TP和Zn却表现为：海三棱镳草和互花米草无显著性差异（p＞0.05）,但均显著高于芦苇（p＜0.01）.东滩湿地沉积物中TN和重金属的分布与累积特征为：芦苇带＞互花米草带＞海三棱镳草带＞光滩,即随着高程的增加,沉积物中TN和重金属的含量逐步上升;但沉积物中TP含量变化不大,基本维持在0.06%左右.基于盐沼植物地上部分的生物量,估算了3种盐沼植物地上部分的营养盐和重金属库,结果表明：互花米草地上部分的养分库和重金属库均大于芦苇和海三棱镳草,表明收获互花米草对环境的净化效果最佳,特别对磷的去除效率是最高的.     

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。     

崇明东滩湿地不同潮汐带入侵植物互花米草根际细菌的多样性

为了调查崇明东滩湿地入侵植物互花米草(Spartina Alterniflora)在不同潮汐带和季节根际细菌的多样性与丰富度,以本地植物芦苇、海三棱藨草(P. australis和 S.mariqueter)和光滩为对照实验研究,在崇明东滩湿地10样点采集根际土壤和光滩土壤,通过PCR-DGGE分子生物学等技术并结合传统培养方法对土壤细菌进行分析研究。研究表明:东滩湿地不同潮汐带的植物根际细菌群落丰富度和多样性不同,在夏季中潮带的根际细菌丰富度(P=0.021<0.05)较高,各个潮带的植物根际细菌在夏秋季有高多样性,其中中潮带的植物根际细菌平均多样性指数最高(H=4.20)。在中潮带入侵物种互花米草根际细菌的丰富度和多样性要显著高于本地植物芦苇和海三棱藨草,其中海三棱藨草的根际细菌在夏季略高。崇明东滩湿地入侵植物互花米草根际细菌与本地植物相比较具有较高的多样性,而且外来种互花米草对湿地土壤微生物群落结构有着较强影响;入侵种互花米草根际细菌的高丰富度和多样性可能是其成功入侵东滩湿地的一个重要因素。     

闽江河口湿地植物氮磷吸收效率的季节变化

以闽江河口湿地土著种芦苇与入侵种互花米草为研究对象,测定了二者地上生物量和氮、磷吸收效率.结果表明：芦苇和互花米草地上生物量的季节变化呈典型的单峰值曲线,芦苇夏季地上生物量最大,达到2195.33 g·m^-2,互花米草则秋季最大,达到3670.02 g·m^-2;不同季节芦苇和互花米草氮、磷吸收效率均呈单峰值曲线,芦苇氮、磷吸收效率分别在夏季和秋季达到最高(21.06 和1.12 g·m^-2),互花米草均在秋季达到峰值(26.76和3.23 g·m^-2);芦苇和互花米草的氮吸收效率极显著大于磷(P<0.01),且互花米草的氮、磷吸收效率显著大于芦苇(P<0.05);植物N/P、C/N和C/P对植物氮、磷吸收效率有一定指示意义.     

崇明东滩湿地芦苇和互花米草N、P利用策略的生态化学计量学分析

测定了崇明东滩湿地典型植物群落内芦苇和互花米草各器官及土壤中的N、P含量和N∶P,揭示了它们的季节性动态,并对其N、P利用对策进行了生态化学计量学分析.结果表明:两种植物的N、P含量差异显著且芦苇＞互花米草;不同植物以及同一植物不同器官的N、P含量随生长节律发生明显变化;N、P含量的器官分配模式对于芦苇和互花米草均是叶＞茎＞根;两种植物地上部分和地下部分N、P含量5月＞9月＞7月;芦苇N、P积累量＞互花米草;2种植物地上部分N、P含量差异显著;互花米草生境土壤各月份N含量均高于芦苇生境土壤;P含量仅在5月份高于芦苇生境土壤,其它月份均低于芦苇生境土壤.芦苇叶片N含量与生境土壤N含量相关不显著,叶片P含量与土壤P含量显著正相关;互花米草叶片N含量与土壤N含量极显著正相关,叶片P含量与土壤P含量相关不显著.芦苇和互花米草叶片N∶P与土壤N、P含量及N∶P间相关均不显著.芦苇在生长初期和生长末期的N∶P＜14,表明其生长受到N限制;处于生长旺季时,14＜N∶P＜16,表明其受到N、P共同限制.互花米草在各月份的N∶P＜14,说明其主要受到N限制.总体而言,N素是芦苇和互花米草净初级生产力的主要而经常性的限制因子.     

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。     

Salt tolerance and osmotic adjustment of Spartina alterniflora (Poaceae) and the invasive M haplotype of Phragmites australis (Poaceae) along a salinity gradient

An invasive variety of Phragmites australis (Poaceae, common reed), the M haplotype, has been implicated in the spread of this species into North American salt marshes that are normally dominated by the salt marsh grass Spartina alterniflora (Poaceae, smooth cordgrass). In some European marshes, on the other hand, Spartina spp. derived from S. alterniflora have spread into brackish P. australis marshes. In both cases, the non-native grass is thought to degrade the habitat value of the marsh for wildlife, and it is important to understand the physiological processes that lead to these species replacements. We compared the growth, salt tolerance, and osmotic adjustment of M haplotype P. australis and S. alterniflora along a salinity gradient in greenhouse experiments. Spartina alterniflora produced new biomass up to 0.6 M NaCl, whereas P. australis did not grow well above 0.2 M NaCl. The greater salt tolerance of S. alterniflora compared with P. australis was due to its ability to use Na(+) for osmotic adjustment in the shoots. On the other hand, at low salinities P. australis produced more shoots per gram of rhizome tissue than did S. alterniflora. This study illustrates how ecophysiological differences can shift the competitive advantage from one species to another along a stress gradient. Phragmites australis is spreading into North American coastal marshes that are experiencing reduced salinities, while Spartina spp. are spreading into northern European brackish marshes that are experiencing increased salinities as land use patterns change on the two continents.     

长江口九段沙植物群落研究

长江口九段沙属于发育早期的河口沙洲,植被完全保持着自然演替的早期状况。对九段沙湿地高等植物群落的结构特点及演替特征进行研究。研究结果表明：九段沙湿地植被分布几乎覆盖整个沙岛,生物量丰富。高等植物中多克隆植物,植物群落结构简单,生物多样性低,植被具原生性,群落演替的早期原生特征明显,演替过程在没有引种互花米草之前人为干扰少,互花米草的引种加速了九段沙湿地植被的陆地化演替进程。最后提出保护和开发利用九段沙植被的适应原则。     

丛枝真菌对互花米草和芦苇氮磷吸收的影响

互花米草(Spartina alterniflora Loisel.)是我国海滨盐沼的入侵植物,与土著种芦苇(Phragmites australis)形成了广泛的竞争;已知丛枝菌根(AMF)对不同植物的生长存在差异性影响;但其对互花米草与芦苇之间的种间关系,是否对互花米草入侵芦苇群体产生作用值得探讨.研究对两物种进行了丛枝菌根接种处理,种植模式处理和盐度处理的三因素实验.结果表明:盐度增加使得单种时芦苇、混种时互花米草的AMF侵染率显著下降(p<0.05),而混种时芦苇和单种时的互花米草AMF侵染率受盐度影响不显著(p>0.05).混种时,两种植物的丛枝菌根形成均受对方影响,并且盐度升高使两种植物之间对AMF侵染率的影响发生变化,在淡水生境下混种时,芦苇的AMF侵染率比单种时降低40.5%,互花米草的AMF侵染率比单种时提高了86.9%,均差异显著(p<0.05);在低盐度下混种时芦苇的AMF侵染率比单种时降低24.7%,差异显著(p<0.05),而对互花米草的影响不显著;在高盐度下混种对芦苇的AMF侵染率影响不显著,而使互花米草的AMF侵染率显著降低,降低率比例达78.7%.在淡水生境下,丛枝菌根对芦苇和互花米草的N、P吸收均有显著的促进作用;但是在咸水生境下生长时芦苇的N、P含量主要受盐度的显著影响(p<0.05),随盐度增加而增加;虽然在咸水生境下丛枝菌根仍旧促进芦苇的N、P吸收,但其影响远小于盐度的影响,并且促进效果受到盐度的抑制;但互花米草的N、P含量不受盐度影响.由此可见,接种AMF对这两种植物的氮磷吸收有着不同程度的促进,其作用大小与侵染程度有关,且受到盐度和种植模式的影响.