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.     

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.     

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。     

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。     

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。     

海三棱藨草的组织培养与快繁体系

以海三棱藨草(Scirpus × mariqueter)成熟种子为外植体, 通过无菌萌发、丛生芽诱导、增殖、壮苗、生根和移栽等过程, 建立了海三棱藨草的无菌快繁体系。结果表明: 丛生芽诱导和增殖的最适培养基为MS+2.0 mg·L^-1 6-BA+0.002 mg·L^-1 TDZ+0.2 mg·L^-1 IBA; 壮苗最适培养基为1/2MS+0.05 mg·L^-1 6-BA+0.01 mg·L^-1 IBA; 生根最适培养基为1/2 MS+0.2 mg·L^-1 IBA; 最适培养温度为30°C; 再生苗移入珍珠岩:草炭:蛭石=1:1:1 (体积比)的混合基质中, 移栽成活率可达85%以上。生根培养阶段选用容积较大的塑料容器育苗, 可以降低生产成本和提高生产效率。     

滨海湿地植被-土壤相互作用及其对沉积环境分异的响应格局

开展滨海湿地植被与土壤之间相互作用机制的研究对湿地植被修复工程的实践具有重要的指导意义。本文旨在解析海三棱藨草(Scirpus mariqueter)如何响应湿地土壤沉积环境的改变,并建立植被指数与土壤环境因子之间的统计关系模型。选择南汇东滩滩涂,采集了2015—2017年32个采样点的土壤理化参数数据及高程数据,以及7个采样点的海三菱藨草光谱反射率数据。采用相关分析、回归分析、ArcGIS空间分析等方法,探讨了植被指数、土壤理化参数及滩涂高程变化之间的相互作用。研究将高程变化与NDVI变化的幅度分为12个级别,取中值6作为分析的阈值。结果表明,高程变化值与NDVI变化值同时不低于6的区域占总区域面积的51.45%,主要集中在研究区东部,西部有小范围分布。80.45%的NDVI变化值为级别6及以上区域包含在滩涂高程变化值为级别6以上的区域里,同时,围垦后南汇东滩高程逐年增加,NDVI值也呈增加趋势。这表明,在一定范围里,滩涂高程与植被NDVI变化在空间动态里具有同步性。滩涂高程与土壤理化因子地统计分析表明,高程与土壤盐度、含水率具有统计显著性的空间相关性,土壤盐度、含水率是显著影响海三棱藨草群落空间分布的主导土壤因子。研究表明,沉积环境分异所导致的高程变化是海三棱藨草空间分布的主要控制因素,而基于NDVI的植被指数研究有利于从宏观上把握植被群落的变化及扩散的整体格局动态。     

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.     

盐度及种间相互作用对海三棱藨草、互花米草萌发及生长的影响

盐度和种间作用是影响湿地植物群落构建的关键因子。然而,已有研究主要集中于植物成体阶段,我们对生活史早期更新阶段的种间相互作用了解十分有限。崇明东滩国家级自然保护区是位于长江口的重要湿地,外来入侵植物互花米草对优势土著物种海三棱藨草的竞争排斥对当地生态系统造成了严重的负面影响。通过受控实验探讨了盐度及种间作用对海三棱藨草和互花米草种子萌发及生长的影响,以深入了解更新过程在盐沼湿地植物群落构建中的作用。结果表明,在培养皿中盐度对海三棱藨草的萌发有显著抑制作用,互花米草的萌发率受盐度影响不显著但萌发进程被延迟。混种处理对两者的萌发存在一定促进效应,且其作用强度受到盐度的调控。海三棱藨草与互花米草种子在萌发阶段的相互促进并非是通过化感作用实现的,可能是由于萌发过程对盐分的吸收减弱了盐胁迫的影响。盆栽条件下,两物种混种时的萌发及生长表现（高度、地上生物量）较单种时有所下降,但差异不显著。种间竞争受环境胁迫程度及生活史阶段的影响,竞争作用在胁迫较弱的淡水环境及生活史后期更强。盐沼湿地植物群落在形成早期受到盐度等环境因子的影响较大,不同植物对盐胁迫的响应是影响种群建成的主导因素,后期种间竞争的重要性不断增加,最终决定了植物群落的整体格局。     

崇明东滩鸟类栖息地优化区海三棱藨草野外恢复实践

中国滨海盐沼湿地受损严重，人工修复策略已成为保护滨海生境的主要措施之一。本研究探讨了在长江口上海崇明东滩鸟类国家级自然保护区，互花米草控制和鸟类栖息地优化工程项目内空白生境的本土盐沼植物高效恢复技术。通过野外小试和中试试验，分析了长江口盐沼湿地建群种海三棱藨草恢复过程中繁殖体种类和移植方式对恢复效率的影响，并评估了不同恢复策略的恢复成本和效率。结果表明：1)海三棱藨草球茎苗耐淹性较强，适用于环境异质性较高的优化区；2)在4种恢复海三棱藨草群落的处理中，最经济高效的处理为无泥低密度球茎苗的移植方式，其每公顷的投入成本约为10100元。相较之下，无泥高密度、带泥低密度及带泥高密度的处理每公顷所需成本分别为41100、30000和120100元；3)经过近5年的努力，海三棱藨草群落在崇明东滩优化区C3区域覆盖度已超过60%,是相对成功的大规模野外恢复示范。本研究可为大规模滨海盐沼植物的恢复工程提供依据及支撑。     

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。     

崇明东滩湿地高等植被演替特征

研究了崇明东滩湿地植被演替过程中生态特征以及重要值、地上部分生物量、植被地上部分氮含量以及氮容量的季节性变化.结果表明：随着高程的升高,演替早期的代表物种海三棱藨草（Scirpus mariqueter）的重要值逐渐减小,互花米草（Spartina alterniflora）和芦苇（Phragmites australis）的重要值增大.演替过程中植物的生物多样性逐渐增加.3种植物地上部分生物量在生长季节内（3—10月）均呈单峰变化,一般在夏季（7、8月）生物量最大.3种植物地上部分氮含量在生长季节内均呈降低趋势,氮容量在生长季节内呈单峰变化.估算每年崇明东滩保护区内芦苇地上部分蓄积的氮为383.4 t,互花米草为39.3 t,海三棱藨草为50.5 t.     

盐度和淹水对长江口潮滩盐沼植物碳储量的影响

盐生植物是盐沼有机碳储存的"临时库",也是土壤有机碳累积的主要来源,其碳储量大小对盐沼生态系统"碳汇"功能的发挥十分重要。以长江口潮滩本地种芦苇(Phragmites australis)和海三棱藨草(Scirpus mariqueter),及入侵种互花米草(Spartina alterniflora)为研究对象,采用单因素盆栽实验,模拟分析淹水盐度(0、5、10、15、25和35)、淹水深度(0、10、20、40、60cm和80cm)和淹水频率(每天、每3天、每7天、每10天和每15天)变化对各盐生植物地上、地下和总体碳储量大小的影响。研究结果表明,随着淹水盐度增加,芦苇、互花米草和海三棱藨草地上部分与总体碳储量均显著降低。土壤盐度可分别解释其地上部分碳储量变异的47.2%、66.5%和72.7%,与总体碳储量变异的34.7%、45.0%和62.0%。随着淹水深度增加,芦苇地上部分、总体碳储量和海三棱藨草地上部分碳储量均显著降低,其变异的68.6%、28.5%和71.1%可由淹水深度变化(10—80cm)解释。互花米草在80cm淹水深度下仍有较高的地上部分碳储量和总体碳储量。3种盐生植物碳储量对淹水频率变化的响应差异均不显著,所有处理地下部分碳储量差异也未达到显著水平。总体而言,互花米草对水盐胁迫的耐受性要强于本地种芦苇和海三棱藨草。尽管互花米草和芦苇具有相对较高的碳储量,但水盐胁迫对其碳储量的显著抑制作用不容忽视。海三棱藨草碳储量本就不高,输入土壤的有机碳量较为有限,海平面上升及盐水入侵等逆境胁迫会使其对盐沼"碳汇"贡献更加微弱。     

不同施氮水平对冬小麦生长期土壤呼吸的影响

在目前全球氮沉降不断增加的背景下, 研究农田土壤呼吸对氮沉降的响应有助于理解未来生态系统碳循环对全球变暖的潜在影响。为探讨不同施氮浓度对华东地区冬小麦(Triticum aestivum)生长期土壤呼吸的影响, 该实验设计了对照组(不施加氮肥)和3种浓度施氮处理组(低浓度施氮15 g·m^-2·a^-1, 中等浓度施氮30 g·m^-2·a^-1, 高浓度施氮45 g·m^-2·a^-1)。使用便携式土壤CO₂通量观测仪LI-8100测定不同施氮浓度处理下冬小麦生长期(2013年12月至2014年5月)的土壤呼吸速率, 并探讨土壤呼吸与土壤温度、湿度等环境因素的关系。结果表明: 低、中、高3种浓度施氮处理的土壤呼吸速率平均值分别为5.29、6.17和6.75 μmol·m^-2 ·s^-1, 与对照组(土壤呼吸速率平均值为4.90 μmol·m^-2·s^-1)相比, 分别增加了7.8%、23.6%和37.8%; 地上生物量分别增加39.9%、104.4%和200.2%, 并与冬小麦生长季的总土壤呼吸正相关。5 cm深度土壤的温度与土壤呼吸速率呈指数关系(p < 0.05), 土壤呼吸季节变化的65%-75%由土壤温度引起, 其温度敏感性为2.09-2.32。结果表明, 添加氮肥促进了植物的生长, 增加了生物量, 从而增加了冬小麦农田的土壤呼吸速率。     

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。     

三种植物对土壤磷吸收和富集能力的比较

筛选磷富集植物是磷矿废弃地土壤与植被修复的关键。该文以向日葵(Helianthus annuus)、苏丹草(Sorghum sudanense)、南瓜(Cucurbita moschata)为研究对象, 采用盆栽试验, 设置5个磷浓度(0、100、300、500和700 mg·kg^-1), 分别在3个不同生长时段(4周、7周、10周)内采样, 对这3种植物的磷吸收和富集能力进行了比较。结果表明: (1)在相同生长时间内, 向日葵、苏丹草、南瓜的地上部磷含量均随磷处理浓度的升高而增大, 最大值分别为9.67 g·kg^-1、4.86 g·kg^-1、6.32 g·kg^-1; 相同浓度下, 向日葵地上部磷含量随着生长时间的延长呈上升趋势, 苏丹草则呈下降趋势, 南瓜无显著变化; (2) 3种植物的地上部磷累积量均在磷处理浓度为700 mg·kg^-1时, 生长10周后达到最大值, 分别为217.83 mg·plant^-1、93.92 mg·plant^-1、135.82 mg·plant^-1; (3)各浓度处理下, 向日葵、苏丹草的地上部磷富集系数和转移系数均大于1.00, 南瓜的地上部磷富集系数和转移系数波动较大; 向日葵的富集系数和转移系数最大值分别达11.39和4.09。综合比较可知, 3种植物磷吸收和富集能力的大小顺序为: 向日葵>南瓜>苏丹草。向日葵各项富磷特征基本符合磷富集植物的筛选标准, 可作为磷矿废弃地土壤与植被修复的备选物种。     

海三棱蔍草种群的物候与分布格局研究

海三棱藨草群落是生长在海岸带滩涂原生裸地上的原生植被,在上海地区分布面积达20多万亩。本项工作研究了上海市南汇县东海农场海堤外侧滩涂上海三棱藨草种群的物候和分布格局。根据滩涂高程以及海三棱藨草种群生长状况,可以划分成三个地带,即地带A,海三棱藨草与芦苇群落交错区;地带B,海三棱藨草种群生长最适的中潮位地带;地带C,海三棱藨草种群定居地带。由于三个地带内,生境条件不同,海三棱藨草种群的物候有明显差异。从地带A至C,海三棱藨草种群的分布格局依次为随机分布、均匀分布和随机分布或群聚分布。其空间分布格局在随时间变化的同时也在空间上改变其位置。     

海三棱藨草种群的物候与分布格局研究

海三棱藨草群落是生长在海岸带滩涂原生裸地上的原生植被,在上海地区分布面积达20多万亩。本项工作研究了上海市南汇县东海农场海堤外侧滩涂上海三棱藨草种群的物候和分布格局。根据滩涂高程以及海三棱藨草种群生长状况,可以划分成三个地带,即地带A,海三棱藨草与芦苇群落交错区;地带B,海三棱藨草种群生长最适的中潮位地带;地带C,梅三棱藨草种群定居地带。由于三个地带内,生境条件不同,海三棱藨草种群的物候有明显差异。从地带A至C,海三棱藨草种群的分布格局依次为随机分布、均匀分布和随机分布或群聚分布。其空间分布格局在随时间变化的同时也在空间上改变其位置。     

崇明东滩春季鸟类群落特征

2003年春季对崇明东滩潮间带不同生境的鸟类群落进行了调查,共记录到鸟类64种,隶属7目15科。崇明东滩潮间带春季鸟类平均密度为14.60只/hm2,鸟类多样性指数2.08、均匀度指数0.49、优势度指数0.22。芦苇带、海三棱草带和盐渍藻类带是东滩潮间带典型的生境,各生境的鸟类种类、密度和多样性差异较大。其中芦苇带25种,平均密度2.56只/hm2;海三棱草带有48种,平均密度15.38只/hm2;盐渍藻类带36种,平均密度21.04只/hm2。3种生境中盐渍藻类带鸟类的生物多样性最高,海三棱草带最低。研究表明,滩涂围垦、人类活动干扰、互花米草的入侵是影响鸟类在东滩栖息的主要因素。