闽江河口红树林土壤微生物群落对互花米草入侵的响应

采用磷脂脂肪酸标记法(PLFA)研究外来入侵植物互花米草对闽江河口湿地红树林土壤微生物群落结构的影响,并探讨其主要影响因素。结果表明:从3种不同植被群落土壤(红树林群落MC、红树林-互花米草混生群落MS、互花米草群落SC)共检测到22种PLFA生物标记,MS土壤微生物PLFA生物标记总量明显高于其他植被群落,3种植被群落土壤理化性质和酶活性的变化趋势为:MCMSSC,表明互花米草入侵后土壤微生物量增加,而理化性质和酶活性均有明显下降,红树林湿地土壤质量发生了明显退化。3种植被群落土壤中含量最高的PLFA生物标记是16:0,16:1w7c,9Me15:0w,18:1w12c。土壤中特征微生物相对生物量存在明显差异,细菌分布量最大,其次是真菌和放线菌,原生动物分布量最小。群落多样性指数呈相似规律,MS土壤微生物类群多样性指数均小于MC,表明互花米草入侵后土壤微生物群落多样性指数均有下降。通过主成分分析,基本能区分出3种不同植被群落微生物群落的特征。土壤理化性质、酶活性间存在相关性,有机碳、全氮、蔗糖酶、过氧化氢酶与革兰氏阴性菌、放线菌呈显著或极显著正相关。研究结果表明互花米草入侵在一定程度上具有影响红树林群落土壤营养代谢循环的潜力,特别是关于碳、氮、磷等的循环及酶活性,改变部分有利于自身生长的土壤环境相关的微生物类群含量,竞争有利环境,迅速扩张实现入侵。     

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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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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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(Spartina alterniflora)草场土壤微生物生态分布及某些酶活性的研究

种植互花米草的盐沼土中,细菌、放线菌和真菌的数量比对照盐沼土中多。就不同深度来说,15—30厘米土层中,细菌数最多。细菌总数的增减趋势是:夏秋两季最多,冬春两季较少。在各生理类群中,氨化细菌占优势;固氮细菌、硝化细菌次之;反硝化细菌和硫酸盆还原细菌最少。内源呼吸作用强度、添加葡萄糖后的呼吸作用强度、氧化丙酮酸的能力和氧化多酚化合物的能力皆显示出同样的趋势,即三年生草场土壤中生物活性最强,光滩土壤中生物活性最弱。在光滩土壤中,脲酶和过氧化氢酶活性很低,而种植互花米草的土壤中这两种酶活性较强,但与种植年限和季节变化无显著相关性。     

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。     

互花米草(Spartina alterniflora)草场土壤微生物生态分布及某些酶活性的研究

种植互花米草的盐沼土中,细菌、放线菌和真菌的数量比对照盐沼土中多。就不同深度来说,15—30厘米土层中,细菌数最多。细菌总数的增减趋势是:夏秋两季最多,冬春两季较少。在各生理类群中,氨化细菌占优势;固氮细菌、硝化细菌次之;反硝化细菌和硫酸盆还原细菌最少。内源呼吸作用强度、添加葡萄糖后的呼吸作用强度、氧化丙酮酸的能力和氧化多酚化合物的能力皆显示出同样的趋势,即三年生草场土壤中生物活性最强,光滩土壤中生物活性最弱。在光滩土壤中,脲酶和过氧化氢酶活性很低,而种植互花米草的土壤中这两种酶活性较强,但与种植年限和季节变化无显著相关性。     

崇明东滩盐沼植被扩散格局及其形成机制

长江河口盐沼植被的形成和演化是生物与其生长环境相互作用的结果。以崇明东滩盐沼植被典型扩散前沿为研究对象,2011至2012年期间调查了盐沼植被扩散前沿实生苗扩散、定居以及形成的扩散格局,同时测定了盐沼植被扩散前沿的潮滩冲淤动态和水文动力条件。研究结果表明,崇明东滩盐沼植被在扩散前沿形成了互花米草-光滩(Spartina alterniflora-Mudflat,SM)和互花米草-海三棱藨草-光滩(Spartina alterniflora-Scirpus mariqueter-Mudflat,SSM)两种典型的扩散格局。冲淤动态和水文动力条件是影响盐沼植被扩散格局的重要因子,尤其是在4—6月盐沼植物实生苗传播和定居的关键阶段。在此基础上,分析了东滩盐沼植被扩散前沿的生物-物理相互作用以及盐沼植被扩散格局的形成机制。研究结果不仅有助于理解长江河口地区盐沼植被扩散的生物物理过程,并对全球气候变化和海平面上升条件下滨海生态系统动态预测与湿地保护与管理具有重要的意义。     

镜泊湖岩溶台地不同植被类型土壤微生物群落特征

为了探讨不同演替阶段植被类型土壤微生物群落特征,分别选取镜泊湖岩溶台地草本、矮灌木、高灌木、小乔木与灌木混生(简称混生)群落、落叶阔叶林及针阔混交林6种典型植被类型,进行植物群落调查和对土壤微生物生物量、群落结构和多样性指标、土壤物理化学性质的测定。结果表明：从土壤微生物量、土壤微生物群落组成、土壤微生物代谢动力学过程和代谢功能多样性的角度来看,各种植被类型土壤微生物群落具有明显的差异。演替前期的草本群落土壤微生物量碳氮、细菌生物量、真菌生物量,代谢活性及丰富度指数均最低,但Shannon-Wiener多样性指数和均匀度指数显著(P<0.05)高于其他植被类型。矮灌木土壤微生物群落组成显著受植被类型的影响。高灌木群落和混生(小乔木与灌木混生)群落具有极强的相似性, 但在碳源利用类型上两者表现出一定的差异。落叶阔叶林代谢活性最高,碳源利用能力最强,能利用BIOLOG微孔板中的所有31种碳源,这与其具有较高的微生物量碳氮和细菌生物量一致,其代谢功能丰富度最高。演替后期的针阔混交林下的土壤pH最低,真菌比例升高,在碳源丰富的条件下具有极强的竞争优势(仅次于落叶阔叶林),但在碳源贫瘠的条件下其利用碳源能力较弱(仅高于草本)。植被可能主要通过土壤全磷和有机质影响土壤微生物代谢功能多样性。     

江苏如东海岸互花米草盐沼沉积物叶绿素a分布特征

潮间带沉积物叶绿素a(Chl-a))是潮间带生态系统底栖微藻初级生产力的表征因子.为了解互花米草盐沼沉积物Chl-a的分布,于2010年夏季及秋季对江苏如东海岸11个站位的表层底质(0～8 cm)内Chl-a含量进行了分析.结果表明:垂直方向上,除10月1～5站位垂直分层不明显外,整体变化趋势为,在0 ～2 cm,随深度的增加而锐减,2～8 cm,变化较小,光照的垂直递减是造成这一趋势的原因;在水平方向上,夏季,沉积物Chl-a含量在互花米草盐沼高于光滩,秋季则相反;光照和沉积物组成的季节变化是造成沉积物Chl-a水平方向分布格局的直接原因;互花米草枝叶对光照的遮挡及对细颗粒物质的圈闭作用随植株生长阶段而变化;互花米草一方面通过促进细颗粒沉积物堆积影响底质的粒度组成,另一方面通过其枝叶生长影响滩面接受的光照,直接影响潮间带微藻的生长,继而影响底栖生态系统的初级生产力.     

盐城滨海滩涂湿地典型植物群落土壤微生物组成与结构特征

土壤微生物是生态系统维持正常结构与功能的重要组成部分,为探究盐城滩涂典型湿地土壤微生物群落结构特征,以江苏盐城滩涂互花米草、藨草、盐地碱蓬、芦苇及淤泥质光滩5种典型群落为对象,采用16S rRNA高通量测序技术分析0—10 cm(表层)、10—30 cm(中层)、30—60 cm(深层)土壤微生物多样性及群落结构。结果表明：(1)几种植物群落间,土壤微生物群落结构差异较大,主要体现在细菌群落结构的差异性,古菌群落结构差异相对较小。光滩与植物群落间,在土壤细菌种类及相对丰度上差异相对较大,互花米草群落与本土植物群落间,在微生物群落的细菌种类组成上存在较大差异;藨草群落土壤表层微生物群落结构与互花米草群落相似,深层与盐地碱蓬、芦苇群落相似。(2)同一群落不同层次土壤微生物群落结构相似,差异小于不同群落间土壤微生物群落的结构差异性;不同群落对应层次间,表深层土壤中五种群落土壤微生物多样性存在显著差异,中层土壤中五种群落微生物多样性差异不显著。总体上,植物群落类型对土壤微生物群落结构的影响大于土壤深度;与本土植物群落相比,互花米草群落土壤主要优势门微生物种类差异较小,但部分优势门微生物相对丰度...     

科尔沁沙地小叶锦鸡儿固沙群落土壤微生物功能多样性

为探讨科尔沁沙地流动沙丘上建立小叶锦鸡儿固沙植被后土壤微生物群落代谢功能的变化,采用Biolog-ECO微平板检测法,研究了9、16和26年生人工群落以及流动沙丘和天然小叶锦鸡儿群落土壤微生物碳源代谢的多样性变化特征.结果表明:在培养的264 h内,流动沙丘土壤微生物平均颜色变化率,以及对羧酸类、糖类、多聚物类、氨基酸类、胺类和芳香类化合物类的代谢能力明显高于人工群落;随着人工群落年龄的增加,土壤微生物代谢碳源种类增加,26年生人工群落土壤微生物的碳源代谢模式已接近天然群落.流动沙丘建立小叶锦鸡儿植被后,土壤微生物群落碳源代谢功能多样性和均匀度指数下降;随着植物群落发育年龄的增长,微生物功能多样性逐渐提高.     

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.     

盐城海滨盐沼湿地及围垦农田的土壤质量演变

通过对盐城海滨盐沼湿地进行植被调查与土壤样品分析,利用土壤质量评价体系对各样点的土壤质量状况进行评价,探讨盐沼植被演替过程中和围垦成农田后的土壤质量演变规律.结果表明:随着盐沼植被的发育演替,湿地土壤的物理性状得到改善,有机碳含量增加,氮、磷等养分得到积累,土壤微生物生物量和酶活性均得到明显提高;同时,不同植被类型及发育时间导致土壤性状间的差异.与盐沼湿地相比,围垦农田土壤含盐量下降到0.01%～0.04%,微生物和酶的活性均得到提高,土壤质量明显改善.土壤质量综合指数(SQI)由低到高依次为光滩(0.194)<碱蓬滩(0.233)<白茅滩(0.278)<互花米草滩(0.446)<玉米地(0.532)<棉花地(0.674)<大豆地(0.826).自然植被的正向演替是提高盐沼湿地土壤质量的有效途径.     

Spartina alterniflora invasion increases soil inorganic nitrogen pools through interactions with tidal subsidies in the Yangtze Estuary, China

Invasive alien plants increase both plant N and soil inorganic N pools in many terrestrial ecosystems. This is believed to be the result of altered plant-soil-microbe feedbacks that accelerate N cycling. However, it may also be due to the greater ability of invasive species to uptake lateral N subsidies that can modify ecosystem N dynamics. We conducted manipulative field experiments to determine the impact of smooth cordgrass (Spartina alterniflora) invasion on the N cycling of salt marsh ecosystems in the Yangtze Estuary, China. The results showed that the aboveground plant N and soil inorganic N pools in S. alterniflora marshes, 14.39 and 3.16 g N m(-2), were significantly higher than those in native common reed (Phragmites australis) marshes, 11.61 and 2.29 g N m(-2). These increases after invasion were explained by a significantly higher uptake of dissolved inorganic N (DIN) from tidal subsidies in S. alterniflora marshes (6.59 g N m(-2)) than from those in P. australis marshes (1.61 g N m(-2)), and not by soil organic N mineralization, which was not significantly different between S. alterniflora (6.45 g N m(-2)) and P. australis marshes (6.84 g N m(-2)) during the growing season. Our study indicated that the ecosystem engineering effects of S. alterniflora, which increases the interception of external N input, can be an alternative mechanism that increases plant N and soil inorganic N pools--especially in ecosystems with ample anthropogenic N subsidies, such as the coastal wetlands of China.     

崇明东滩自然保护区盐沼植被的时空动态

盐沼植被是滩涂湿地的重要组成部分,其动态变化直接影响着湿地的生态服务功能和价值。通过对1998~2005年间4景不同时相的LandsatTM遥感影像的解译分析,结合历史资料数据和近年来的现场调查,分析了崇明东滩鸟类自然保护区自建立以来,盐沼植被的时空演替动态过程。结果显示,随着滩涂的淤涨,东滩盐沼植被的面积从1998年的2478.32hm2增加到2005年的4687.74hm2,而互花米草(Spartina alterniflora)自人为引入至2005年,其面积已增加到1283.4hm2,其增加速率显著高于土著种芦苇(Phragmites australis)和海三棱藨草(Scirpus mariqueter),并且已在东滩保护区相当区域内形成单优势种群落。受1998年和2001年两次高滩围垦和互花米草入侵影响,崇明东滩的芦苇群落面积大大减少,虽随着滩涂的淤涨,芦苇群落的面积逐年有所增加,但增加的速度缓慢。互花米草有着更广的生态幅和竞争优势,是滩涂中扩散最快的植被,而淤涨型滩涂为其提供了可扩张的空生态位,如不加以控制和治理,其快速扩散将会对崇明东滩保护区的生态系统造成更大的威胁和影响。     

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.     

中国滨海盐沼湿地碳收支与碳循环过程研究进展

滨海盐沼湿地由于其较高的初级生产力和较缓慢的有机质降解速率而成为缓解全球变暖的有效蓝色碳汇,近年来引起全球范围内的热切关注.我国滨海盐沼湿地分布较广,国内学者对滨海盐沼湿地碳循环及碳收支研究取得了一定进展,深入研究滨海盐沼湿地碳循环有助于对全球碳循环及全球变化的理解,并为利用滨海湿地进行碳的增汇减排提供科学依据.主要从我国滨海盐沼湿地碳循环主要观测方法、碳收支与碳循环过程及特点、碳库的组成与影响因素、气态碳的输入输出、潮汐作用对其碳收支的影响这5个方面出发,对国内的滨海盐沼湿地碳循环与碳收支的研究进展进行了归纳总结,并对今后的研究方向给出如下建议:(1)加强滨海盐沼湿地土壤碳库在深度上和广度上的研究;(2)标准化滨海盐沼湿地碳储量、碳通量的量化方法和观测技术;(3)在研究尺度上要宏观、微观并重,同时加强长期原位监测湿地碳通量的变化与室内模拟研究;(4)量化在潮汐影响下滨海盐沼湿地碳与邻近生态系统之间的横向交换通量.只有对我国滨海盐沼湿地碳库收支进行更准确的评估和长期的碳库动态变化监测,方可进一步认识我国盐沼湿地对全球气候变化的影响及其反馈作用,这对于预测全球变化及制定湿地碳储备功能的提升策略具有重要的意义.     

上海地区外来种互花米草的分布现状

遥感技术(RS)现已广泛应用于海岸带资源调查、资源与环境动态监测以及滩涂植被定量分析。作者应用2003年8月2日Landsat5-TM多光谱遥感影像,利用遥感处理软件ERDASImagine8.6TM,经几何校正和分幅裁剪等图像预处理后,采用监督分类和目视解译相结合的方法对上海地区互花米草(Spartinaalterniflora)扩散现状进行解译分析,并结合全球定位系统(GPS)样点定位,对解译结果进行全面的野外验证和修正。同时,应用地理信息系统(GIS)对解译结果进行数据合成,统计出互花米草分布区域及面积等数据。实际调查与分析统计显示:上海地区互花米草群落总面积(2003年)为4,553.37hm2,占滩涂植被总面积的22.1%。除了崇明西滩和横沙岛外,互花米草群落已广泛分布于长江河口地区,其中南汇边滩最多,为2,069.01hm2,其次是崇明东滩和九段沙,分别为910.17hm2和769.05hm2。人工引种是互花米草种群在上海地区滩涂成功扩散的重要原因。大尺度的上海滩涂互花米草群落空间分布现状及其数量调查为外来物种的宏观定量调查提供了有效的手段,也为上海市滩涂资源生物多样性保护和可持续开发利用提供了科学依据。     

Phosphorus and DOC availability influence the partitioning between bacterioplankton production and respiration in tidal marsh ecosystems

The organic carbon consumed by aquatic bacteria (BCC) is partitioned between bacterial production (BP) and respiration (BR), but the factors that determine BCC and its partition into BP and BR are not well understood. We explored the coupling between BR, BR and BCC, and their links to dissolved organic carbon (DOC) and nutrient availability in natural and restored tidal marshes and in the adjoining waters of Delaware Bay estuary. Labile DOC (LDOC) ranged from 3% to 22% of the DOC pool, and explained more of the variance in both BR and BCC than did bulk DOC. Bacterial growth efficiency (BGE) was highly variable (0.09-0.58), and natural Spartina alterniflora marshes had consistently higher BGE than both restoration marshes and tidal floodwaters. BGE was negatively related to the ratio of LDOC to total dissolved phosphorous, which was highest in natural marshes. The enhancement of BP observed in the marshes relative to the estuarine floodwaters had different origins: In natural marshes it was mostly due to increases in BGE, whereas in restored marshes it followed increased BCC. These results highlight the importance of P in regulating microbial metabolism in coastal areas, and the need to understand the pathways that lead to BP in these systems.