刈割加遮荫对互花米草生长和存活的影响

该研究比较了在5月份实施刈割加不同程度遮荫处理后,互花米草地上部分和地下根茎6个月内的生长与死亡状况。结果表明:(1)单纯刈割处理在前2个月显著降低互花米草株高和生物量等生长指标(P0.05),随后地上部分生长和开花特征逐渐恢复并接近对照水平;而地下根茎存活率一直呈下降趋势;(2)刈割后加不同程度遮荫处理均可以有效抑制互花米草的生长并导致植株死亡,抑制效果显著高于单纯刈割的处理(P0.05),且遮荫程度越高抑制作用越明显。(3)刈割后加1层遮荫、2层遮荫和3层遮荫处理的平均透光率分别为15.27%、2.29%和0.31%,分别于11月份、7月份和7月份时导致互花米草地上部分全部死亡,至11月份时地下根茎存活率分别为3.68%、2.09%和1.70%,接近全部死亡。综合考虑治理费用、治理所需时间和治理效果,刈割后加1层遮荫是经济、有效的控制互花米草的方法。     

刈割加遮荫综合治理互花米草(Spartina alterniflora)

互花米草(Spartina alterniflora)是我国危害最严重的外来入侵植物之一,探索经济有效的控制治理技术对保护我国海滩生态环境具有重要意义。本研究集成了刈割与遮荫2种物理控制方法综合治理互花米草,并与单一刈割的治理效果进行对比。结果表明:单一刈割虽然显著降低了互花米草植株的节数、株高和地上生物量等个体生长特征(P0.05),但对互花米草植株的节长、基茎、种群密度、结穗率和穗长等特征没有显著影响(P0.05),6个月后互花米草刈割种群的无性生长和有性生殖特征与对照种群已无显著差别。而刈割加遮荫综合处理不仅显著抑制了互花米草节数、节长、基茎、株高、生物量等生长指标(P0.05),而且有效抑制了幼苗形成,完全抑制互花米草的有性繁殖,显著降低种群密度(P0.05),最后导致植株地上部分全部死亡,其控制效果远优于单一刈割处理。刈割与遮荫综合控制的方法主要适用于去除入侵早期、小面积分布的单一互花米草种群并恢复为沙滩,也可以作为生物替代方法的前期处理。     

刈割加淹水对互花米草萌发和幼苗生长的影响

互花米草(Spartina alterniflora)是我国危害最严重的外来入侵植物之一,探索环保、经济、有效地防治互花米草的技术对保护我国海滩生态环境具有重要意义。本研究通过人工气候室(20~25℃)的盆栽实验,研究刈割与淹水对互花米草萌发和幼苗生长的影响。实验持续4个月,对互花米草地上部分进行了2次刈割,首次刈割是在互花米草生长季结束时,3个月后进行第二次刈割。首次刈割后持续淹水至实验结束,淹水处理设计0、5、10、20 cm四个淹水深度。首次刈割后各淹水处理互花米草根茎上迅速萌发克隆苗,种子的萌发比克隆苗晚约3个月。不同淹水深度对克隆苗的萌发和生长均有抑制作用,克隆苗株数、株高和地上生物量均随淹水深度增加而减少。第二次刈割后各淹水处理均没有再萌发克隆苗,但有少量种子实生苗,其中20 cm水深处理的实生苗数量最少。刈割加淹水可以很好地抑制互花米草的萌发和幼苗生长,据此建议互花米草防治方案为:在春季萌芽前,修筑堤坝,保持淹水20 cm,在营养生长期后期贴地刈割互花米草,继续淹水,第二年重复同样的刈割和淹水。为防止二次入侵,需要在邻近的互花米草分布区同时进行治理。     

刈割与水位调节集成技术控制互花米草(Spartina alterniflora)

治理和控制外来物种互花米草（Spartina alterniflora）对维护崇明东滩自然保护区生物多样性具有重要的意义和必要性。研究在上海崇明东滩鸟类国家级自然保护区建立的受损滩涂湿地生态修复示范样地中开展“刈割与水位调节集成技术”治理互花米草的物理控制实验,以期寻求有效治理互花米草的控制技术。示范研究结果表明,单一的水位调节方法虽然可以降低互花米草群落的密度和叶面积指数（LAI）,但至水淹处理100d后,处理样区内互花米草的生长和生物量已与对照区无显著差异。单一的水位调节方法不能达到有效快速控制互花米草的效果。通过在互花米草生长关键期（7月的扬花期）刈割＋水位调节集成技术处理后,互花米草地上部分无再新生现象,至当年10月份（生长季末期）,样区内互花米草的地上部分和地下部分已完全死亡并开始腐烂,达到了有效控制互花米草的效果。因此,应用刈割＋水位调节集成技术治理互花米草,必须选择关键季节刈割互花米草地上部分,同时配合一定水位的持续淹水（约3个月）,才能有效发挥其迅速有效治理互花米草的效果。扬花期刈割＋水位调节集成技术可为沿海地区大范围防治互花米草扩散提供有效途径。     

不同互花米草治理措施对植物与大型底栖动物的影响

治理外来入侵植物互花米草（Spartina alterniflora）对保护河口湿地鸟类栖息地及生物多样性具有重要意义。研究在崇明东滩比较了淹水刈割、反复刈割及化学除草三种措施对大面积互花米草的治理效果及其对大型底栖动物与土著植物芦苇（Phragmites australis）的影响。结果表明,反复刈割措施对互花米草生长具有一定的控制作用,对底栖动物群落的影响较小;使用化学除草剂清除互花米草的效果不明显,对底栖动物群落的影响亦不明显;淹水刈割措施能长期有效地清除互花米草,但长期淹水对底栖动物群落的影响较大,同时亦对芦苇生长造成一定负面影响。因此,淹水刈割可能是在河口生态系统治理大面积互花米草最有效的方法,但是在后续管理中需要采取一定的措施来减小对底栖动物及土著植物的影响。       

不同互花米草治理措施对植物与大型底栖动物的影响简

治理外来入侵植物互花米草(Spartina alterniflora)对保护河口湿地鸟类栖息地及生物多样性具有重要意义。研究在崇明东滩比较了"淹水刈割"、"反复刈割"及"化学除草"三种措施对大面积互花米草的治理效果及其对大型底栖动物与土著植物芦苇(Phragmites australis)的影响。结果表明,反复刈割措施对互花米草生长具有一定的控制作用,对底栖动物群落的影响较小;使用化学除草剂清除互花米草的效果不明显,对底栖动物群落的影响亦不明显;淹水刈割措施能长期有效地清除互花米草,但长期淹水对底栖动物群落的影响较大,同时亦对芦苇生长造成一定负面影响。因此,淹水刈割可能是在河口生态系统治理大面积互花米草最有效的方法,但是在后续管理中需要采取一定的措施来减小对底栖动物及土著植物的影响。     

江苏滨海湿地芦苇和互花米草光合特性对模拟增温的响应

滨海湿地生态系统具有较高的初级生产力,是地球生态系统主要的碳库之一。然而,气候变暖和外来物种入侵通过改变植物光合特征性能使这一碳库的稳定性存在诸多的不确定性。利用在江苏盐城芦苇湿地和互花米草湿地建设的两个增温观测站,采用便携式光合荧光测量系统研究了本土植物芦苇（Phragmites australis）和入侵物种互花米草（Spartina alterniflora）光合特性对模拟增温的响应特征和机制。光合作用日调查变化曲线显示,增温使芦苇的净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、蒸腾速率（T_r）和水分利用效率（WUE）都发生了显著的下降,但互花米草的各同名参数却表现出相反的变化特征,表明增温使互花米草的生理机能增强,促进了光合作用;根据P_n和胞间CO₂浓度（C_i）的变化趋势推断互花米草和芦苇光合速率变化均为非气孔限制因素驱动。利用直角双曲线修正模型拟合的光响应曲线结果显示,芦苇增温组的光响应曲线位于对照组下方,互花米草增温组的光响应曲线位于对照组上方;增温降低了所研究植物的光补偿点（LCP）,表明增温可提高两种植物利用弱光的能力;增温增加了互花米草光补偿点（LCP）和光饱和点（LSP）间值域范围,从而揭示了增温可有效提高互花米草利用光合有效辐射的能力;增温降低了芦苇的暗呼吸速率（R_d）,芦苇受到增温的胁迫,在减缓新陈代谢的同时也减弱了光合作用,而互花米草表现出相反特征。由此推测增温条件下入侵植物互花米草同化大气CO₂的能力（即碳汇能力）优于本土植物芦苇,这也是互花米草成为入侵物种的主要原因之一。     

室内模拟波浪对2种典型滨海湿地挺水植物生物力学特征的影响

选取本地物种芦苇和入侵物种互花米草为研究对象,利用波浪装置对生长期的植物进行波浪处理后对其形态特征,根、茎、叶的拉力、弯曲特性进行研究,以探讨湿地植物对波浪作用的生物力学响应。结果表明,芦苇、互花米草经波浪处理后的茎直径均显著高于对照组（P=0.008,P=0.03）;互花米草总体呈现拉力或者弯曲载荷高于芦苇的现象（如茎秆）,但应力（根系）或静曲强度（茎秆）却要低于芦苇,即对应了互花米草比芦苇茎秆更粗壮的现象,但芦苇自身的强度会更强,其木质素和纤维素的结构成分显示出显著高于互花米草的现象（P<0.001,P<0.001）。总体来看,通过短时间的波浪模拟,植株在形态特征上发生了显著的变化,而植物自身的生物力学特性与形态、结构成分都息息相关。研究结果对于评价芦苇和互花米草在应对海浪影响的潜力、从植物生物力学角度探究滨海湿地的保护和修复都提供了一定的参考。     

基于高光谱数据的互花米草叶片功能性状反演

互花米草成功入侵的关键是其生长繁殖能力以及对环境的适应能力,叶片含水率、相对叶绿素含量、碳氮比、总氮、总磷以及比叶面积等叶片功能性状反应的是互花米草对资源的利用能力以及环境的适应能力。以江苏盐城滨海湿地为研究对象,进行互花米草叶片功能性状与高光谱数据的关系研究。通过对原始光谱数据以及一阶微分转换光谱数据进行主成分分析提取新的主成分变量作为自变量分别建立不同性状的逐步回归、BP神经网络、支持向量机、随机森林4种预测模型,通过比较构建模型的R²以及RMSE选择最优模型,进而基于相关性分析得到的敏感波段构建最优模型,验证其准确性和适用性。研究结果发现：（1）一阶微分数据的建模效果优于原始光谱数据;（2）通过对不同功能性状的预测建模,发现4种模型的预测效果排序为：随机森林>支持向量机>BP神经网络>逐步回归,其中随机森林模型的准确性高、稳定性强,明显优于其他3种模型,而逐步回归模型的效果最差,不适用于互花米草叶片功能性状的高光谱建模;（3）通过对相关性分析得到的敏感波段建立随机森林模型,建模R²均大于0.90,验证R²介于0.73-0.95之间,进一步证实了随机森林模型的准确性和稳定性。研究结果表明,高光谱数据可以作为快速监测互花米草生长状况的有力手段,而随机森林模型可以作为高精度模型实现对互花米草不同叶片功能性状的估测。     

滨海湿地植被地上生物量遥感反演

盐沼植被生物量是滨海湿地生态系统碳循环研究的重要参数,是湿地生态系统健康评价、资源可持续利用的关键指标,开展盐沼植被地上生物量监测方法研究具有重要意义。目前,遥感技术在湿地生物量监测领域已经得到广泛应用,但反演方法仍以统计模型为主,模型构建需要实测数据支撑,时空拓展性不强。选择江苏盐城丹顶鹤保护区为研究区,基于冠层辐射(PROSAIL)传输模型,通过局部和全局敏感性分析,对模型参数本地化,构建了互花米草地上生物量半经验反演模型,应用于Landsat 8 OLI遥感影像,获得了互花米草地上生物量的时空分布。研究结果表明,利用PROSAIL模型模拟互花米草冠层反射率,叶面积指数(LAI)、叶片干物质含量(Cm)、叶倾角分布参数(LIDF)、等效水厚度(Cw)、叶绿素含量(Cab)、叶片结构参数(N)为高敏感性参数,类胡萝卜素含量(Car)、土壤参数(P_soil)为低敏感性参数;利用不同时刻的遥感影像反演了地上生物量,遥感反演结果与实测数据对比,拟合度R²为0.83,均方根误差(RMSE)为0.43kg/m²,平均相对误差(MRE)为15.7%,精度较高,模型具有较好的时空普适性。研究发展了盐沼植被地上生物量遥感反演方法,解决了以往过于依赖现场实测数据构建反演模型的局限性,该方法可以为研究滨海湿地生态系统碳循环以及准确估算其碳汇潜力提供技术支持。     

除草剂对黄河三角洲入侵植物互花米草的影响

互花米草(Spartina alterniflora)作为我国危害最严重的外来入侵植物之一,严重威胁滨海湿地生态系统安全。筛选可高效灭除互花米草的除草剂,为互花米草防治提供技术支持。2017年7月在黄河三角洲潮间带对互花米草茎叶喷施不同除草剂,在施药当年和次年对互花米草生长状况和大型底栖动物密度进行跟踪调查。研究结果表明:1)高效氟吡甲禾灵对互花米草的灭除效果最好,既能杀死互花米草地上部分从而完全抑制有性繁殖,又可完全抑制次年的无性繁殖;2)氰氟草酯对互花米草的灭除效果也比较好,可以完全抑制互花米草的生长和结穗,但抑制根状茎无性繁殖能力的效果稍差,草甘膦可以完全抑制互花米草的有性繁殖,但无法抑制次年互花米草的无性繁殖;3)施用除草剂在短期内会毒害某些底栖动物,但在1年后底栖动物种群数量与对照处理无显著差异。除草剂对环境的影响程度与除草剂用量和施用时间息息相关,未来研究中,应在保证灭草效果的前提下,探索最佳用药时间和最低用量以最大限度地降低环境影响。     

Biomass and aboveground production of four angiosperms in Cantabrian (N. Spain) salt marshes

New data of aboveground biomass and production of four angiosperms over a 12 month period for the Cantabrian Sea salt marshes (Bay of Biscay, N. Spain) are presented. Based on harvest methods, maximum aboveground total biomass values for Spartina maritima (Curtis) Fernald, Spartina alterniflora Loisel, Salicornia ramosissima J. Woods and Halimione portulacoides (L.) Aellen were 628, 1109, 480 and 1267 gm^-2, respectively. We conclude that although a slight latitudinal gradient in biomass is revealed in the data compiled with reference to some of the species studied, more work is neccesary in order to assess the potential productivity of these ecosystems on the coasts of Europe and/or to make comparisons with salt marshes of the American coasts. Annual net aerial primary production estimates using Smalley's method were: 296, 1160, 486 and 952 gm^-2yr^-1, for Spartina maritima, Spartina alterniflora, Salicornia ramosissima and Halimione portulacoides, respectively. These results together with turnover rate estimates point to the lack of vigour of the native S. maritima, while the exotic S. alterniflora, which seems to be spreading along the Cantabrian estuaries, behaves like a veritable pionner throughout the low marshes in this region.     

入侵种互花米草空间扩张模式识别与景观变化模拟

在3S技术支撑下,通过景观格局指数、质心变化等方法,分析2006—2015年研究区内互花米草群落的景观空间分布特征,并利用2015年高分二号影像识别出扩张模式及预测扩张趋势。结果表明:(1)近年来,互花米草沼泽向陆扩张速度大于向海扩张速度,其质心不断向陆方向移动。(2)2006—2015年,互花米草斑块密度变大,面积加权平均形状指数也相应增大为8.63,景观形状越来越复杂。(3)利用LEI和PFD识别出互花米草的3种扩张模式,边缘扩张面积远大于外部隔离扩张面积,外部隔离扩张斑块数量远多于边缘扩张和潮沟引领式扩张斑块数之和,潮沟对互花米草的向陆扩张起到引领作用。(4)利用缓冲区分析模拟互花米草向陆扩张的趋势,未来5年碱蓬沼泽的面积将减少11.45%。研究可为进一步认识互花米草入侵碱蓬沼泽机制提供科学参考。     

闽江河口春季互花米草入侵过程对短叶茳芏沼泽土壤碳氮分布特征的影响

2014年4月,选择闽江口鳝鱼滩湿地中未被入侵的短叶茳芏群落(A)、互花米草入侵斑块边缘(B)以及互花米草入侵斑块中央(C)为研究对象,基于时空互代研究方法,探讨了互花米草入侵序列下湿地土壤碳氮空间分布特征的差异。结果表明,互花米草入侵显著降低了土壤的NO_3~--N含量(P0.05),但整体增加了NH_4~+-N含量,这与其入侵后导致湿地土壤颗粒组成发生显著变化(砂砾含量增加33.81%),进而促进了土壤的矿化作用和硝化作用,并有助于硝态氮的垂直淋失有关。互花米草入侵整体增加了土壤的碳氮含量和C/N比,与入侵进程和入侵前相比,互花米草入侵后湿地土壤的碳储量分别增加了8.73%和24.37%,氮储量则分别增加了10.22%和17.87%,这主要与其对闽江口湿地植物群落格局、养分生物循环以及强促淤作用引起的土壤颗粒组成等显著改变有关。研究发现,闽江口互花米草入侵对短叶茳芏湿地土壤碳氮含量的影响相对于江苏盐城、长江口以及杭州湾湿地的影响可能更为显著,其互花米草入侵较大改变了土壤中陆源和海源有机质的来源比例,使得入侵后湿地土壤养分的自源性增强。     

Lacunal allocation and gas transport capacity in the salt marsh grass Spartina alterniflora

Summary Lacunal allocation as the fraction of the total cross sectional area of leaves, stem bases, rhizomes, and roots was determined in both tall and short growth forms of Spartina alterniflora collected from natural monospecific stands. The results indicate that in both growth forms lacunal allocation is greater in stem bases and rhizomes than in leaves and roots and that tall form plants allocate more of their stem and rhizome to lacunae than short form plants.Measurements made in natural stands of Spartina alterniflora suggest that total lacunal area of the stem base increases with increasing stem diameter and that stem diameter increases with increasing plant height and above-ground biomass. However, the fraction of cross section allocated to lacunae was relatively constant and increased only with the formation of a central lacuna.Experimental manipulations of surface and subsurface water exchange were carried out to test the influence of flooding regime on aerenchyma formation. No significant differences in lacunal allocation were detected between plants grown in flooded (reduced) and drained (oxidized) sediments in either laboratory or field experiments. While aerenchyma formation in Spartina alterniflora may be an adaptation to soil waterlogging/anoxia, our results suggest that lacunal formation is maximized as a normal part of development with allocation constrained structurally by the size of plants in highly organic New England and Mid-Atlantic marshes.The cross sectional area of aerenchyma for gas transport was found to be related to the growth of Spartina alterniflora with stands of short form Spartina alterniflora exhibiting a lower specific gas transport capacity (lacunal area per unit below ground biomass) than tall form plants despite having a similar below-ground biomass supported by a 10 fold higher culm density. The increased specific gas transport capacity in tall vs. short plants may provide a new mechanism to explain the better aeration, higher nutrient uptake rates and lower frequency of anaerobic respiration in roots of tall vs. short Spartina alterniflora.     

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...     

Whole-plant gas exchange responses of Spartina alterniflora (Poaceae) to a range of constant and transient salinities

A two-chamber-system was used to study whole-plant gas exchange responses of Spartina alterniflora to long-term and transient salinity treatments over the range of 5 to 40 ppt NaCl. Lower photosynthetic rates, leaf water vapor conductances, belowground respiration rates, and higher aboveground respiration rates in plants adapted to 40 ppt NaCl were observed. Area-specific leaf weight increased with salinity, although the salt content of leaf tissues did not. A reduced rate of gross photosynthesis and higher aboveground respiration rate in 40-ppt NaCl plants significantly lowered the net whole-plant CO₂ gain below that of 5-ppt NaCl plants, while the net CO₂ gain of 25-ppt NaCl plants was intermediate. Within 6 hr of increasing the salinity of 5- and 25-ppt NaCl plants by 20 and 15 ppt NaCl, S. alterniflora responded by reducing leaf water vapor conductance, which in turn reduced the photosynthetic rate. This response was reversed by returning the plants to their original salinity, which indicates that S. alterniflora adjusts water loss and gas exchange in response to transient salinity stress by regulating stomatal aperture. On the other hand, decreasing salinity of the growth media of plants cultured at 25 and 40 ppt NaCl had little or no effect on gas exchange characteristics. This suggests that S. alterniflora adapts to constant salinity through fixed, salinity-dependent structural modifications, such as stomatal density.     

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。