基于个体的空间显性模型和遥感技术模拟入侵植物扩张机制

基于个体的空间显性模型和遥感技术,以互花米草为例,模拟了自1997到2010年的种群扩张动态,揭示了土地利用变化与潮间带高程的影响;并通过全局敏感性分析揭示了种子扩散、成体存活率、有性和无性繁殖等种群统计学特征对互花米草种群扩张的相对重要性。研究结果发现:1)有性繁殖与无性繁殖共同决定互花米草种群快速扩张;2)潮间带高程和土地利用变化显著影响模型预测的精度,对互花米草种群扩张有非常重要的影响;3)成体存活率与种子长距离扩散是影响互花米草种群扩张速度最重要的因素;无性繁殖比有性繁殖对种群扩张的影响更大;种子长距离扩散比本地扩散更为重要,同时,小概率的种子长距离扩散事件对种群扩张有非常重要的影响。为了经济有效地控制外来入侵植物的扩张,应该抑制种子的长距离扩散和移除种子长距离扩散形成的位于入侵前沿的小斑块。     

盐度变化条件下芦苇对互花米草的化感效应

以芦苇凋落物为试材,采用溶液浸提法和厌氧腐解法,获得水提物和腐解产物两种浸提物母液;在5‰和10‰盐浓度下以两种浸提物母液和25%母液分别处理互花米草种子、刚萌发的幼苗以及互花米草滩涂中特有的互花米草益生菌,考察盐度变化对互花米草种子的萌发、幼苗生长以及菌落生长的影响.结果表明：盐处理能够显著促进互花米草种子的萌发、幼根以及互花米草益生菌的生长(P＜0.05).较高的盐浓度(10‰)下,芦苇水提物对互花米草的萌发、生长和互花米草益生菌的生长呈促进作用;当盐浓度降低至5‰时,该促进作用消失.在较低的盐浓度(5‰)下,芦苇腐解产物对互花米草萌发产生显著的抑制作用;在较高盐浓度(10‰)时,则对互花米草益生菌产生显著促进作用(P＜0.05);在试验的任一盐浓度下,芦苇腐解产物对互花米草幼苗和幼根的生长均存在显著的抑制效果(P＜0.05).     

综合物理防控技术对盐城大丰港互花米草的控制效果

互花米草是我国沿海滩涂典型外来入侵物种之一,该物种在江苏盐城大丰港形成了大面积入侵种群。在大丰港设置了刈割+遮荫和单纯刈割样方共9个,对比分析了不同防控技术以及不同遮荫持续时间对互花米草地上部分和地下根茎的影响,评估遮荫去除后互花米草生长状况、土壤氮磷含量、底栖动物生物量和密度的变化,以探索适合的控制技术和有效控制时间。结果表明：两种控制技术都极显著降低了互花米草地上部分株高、基径、密度和地上鲜重（P<0.01）,对已刈割的互花米草遮荫3个月、6个月、9个月和12个月后依次去除遮荫网,互花米草地上部分均全部消失,直至第二个生长季均未重新长出幼苗;两种控制技术显著降低了互花米草地下根茎存活率（P<0.05）,但控制技术之间和遮荫时间长短对根茎存活率的影响无显著差异;去除遮荫网后,底栖动物生物量显著增加（P<0.05）,但土壤氮磷含量无显著变化。研究发现在江苏盐城大丰港实施刈割+遮荫3个月后去除遮荫网,是治理互花米草、恢复本土动植物最高效的防控方法。     

不同纬度地区互花米草生长性状及适应性研究

互花米草是我国沿海潮间带分布面积最广的入侵植物, 研究不同纬度地区间互花米草的生长特征和适应对策有助于揭示该植物对大范围异质生境的入侵适应机制。对我国沿海10 个省市26 个地区互花米草生长情况的调查发现:1)不同地区间互花米草的株高、节长、基茎、单株地上生物量、种群密度等性状特征均存在显著差异(P<0.01), 其变化规律与纬度密切相关: 随着纬度的升高, 互花米草的株高、节长、基茎、单株地上生物量、种群地上生物量总体呈现先升后降的规律, 而种群密度呈现为先降后升的规律。2)边缘区的互花米草种群密度优势明显: 植物个体矮小细密,种群密度最高达到2668 株·m–2, 是分布区中部的20 多倍, 较高的种群密度大幅度增加了个体或分株数量, 提高了生存概率, 降低了因种群面积过小带来的种群灭绝风险; 分布区中部的互花米草植株个体优势明显: 植株种群密度较低, 但植株个体高大粗壮, 单株地上生物量最高达到48.81 g, 是分布区边缘的30 倍; 表明中心区和边缘区的互花米草种群分别表现出“表现最大化”和“种群维持”的适应对策。3)温度是影响不同地区间互花米草生长差异的主要因素, 降水次之, 而pH 和盐度影响较小。     

崇明东滩湿地芦苇和互花米草种群的分布格局及其与生境的相关性

应用GIS技术与实地调查相结合的方法,对上海崇明东滩湿地芦苇〔Phragmites australis(Cav.)Trin.exSteud.〕和互花米草(Spartina alterniflora Loisel.)种群斑块的分布格局和沿潮位梯度的分布特征及其与部分环境参数的相关性进行了研究。结果显示:在1 500 m×100 m尺度内共有42个斑块;其中,互花米草种群斑块数量较少(13个)但面积和周长均较大,呈集中化分布特征;芦苇种群斑块数量最多(25个)但面积和周长均较小,呈现破碎化特征;芦苇种群的斑块密度和边缘密度均大于互花米草种群,但二者的聚集度指数及连通度指数均较高。沿潮位降低,芦苇种群数量减少,互花米草种群数量增多;中、低潮位以互花米草种群为主,中、高潮位以芦苇种群为主。不同潮位二者活体与立枯体株数有明显差异且具有不同程度的相关性,其中,互花米草总株数与芦苇活体株数、互花米草立枯体株数与芦苇立枯体株数均呈显著负相关(P<0.05)。该区域内各景观和斑块类型格局指数数值均较高,Shannon多样性和均匀性指数均较大。不同潮位的环境参数差异明显且与距堤坝的距离有不同程度的相关性;中潮位相对高程最高(9.2 m),低潮位土壤盐度最高(37.17 ng.L-1);随潮位降低土壤总氮和总磷含量总体上下降,但中高潮位土壤总磷含量最高、高潮位土壤总氮含量最高。芦苇活体株数与距堤坝的距离及土壤盐度、互花米草活体株数与相对高程及土壤总磷含量、互花米草总株数与相对高程均呈显著负相关(P<0.05)。研究结果揭示:该区域景观已出现破碎化现象;互花米草种群规模逐年增大,与芦苇种群有明显的竞争,二者呈明显的镶嵌分布格局。高潮位的相对高程低而土壤盐度高,这种微生境有利于互花米草生长却能抑制芦苇生长,对二者的扩散和分布格局产生复杂的局部性影响。     

苏北海滨湿地互花米草种子特征及实生苗生长

摘　要　在江苏盐城新洋港滩涂由海向陆建立样地：零星互花米草(Spartina alterniflora)斑块(SAP)?稳定互花米草滩下边缘(SAFI)?2003年互花米草定居处(SAF03)?1989年互花米草定居处(SAF89),对互花米草的种子特征及幼苗生长进行了研究。结果表明：(1) 各样地种子产量有极显著差异(p< 0.01),大小顺序为SAP > SAF03 > SAFI > SAF89,种子产量与植株结实率、穗长、单穗种子数成正比。(2) 4月份SAP、SAFI、SAF03和SAF89互花米草短暂土壤种子库分别为673.7 /m2、2328.7 /m2、5948.8 /m2和3990.4 /m2,种子保存率分别为0.5%、3.9%、6.9%和15.8%,且在各样地差异极显著(p< 0.01)。(3) 7月份SAP、SAFI、SAF03和SAF89实生苗数分别为72 /m2、5 /m2、0和0。SAP与SAFI种子萌发率显著高于SAF03与SAF89(p< 0.01)。(4)表层土壤水分含量和种群内部光照衰减是影响实生苗生长的关键因素。在表层土壤水分含量高和低光照衰减的生境中种子繁殖对互花米草种群延续和扩张贡献较大。     

氮、硫互作对克隆植物互花米草繁殖和生物量累积与分配的影响

氮、硫均是影响入侵植物互花米草（Spartina alterniflora Loisel.）生长与繁殖的重要营养元素,研究其交互作用可能有助于揭示互花米草成功入侵机制。本文在人工控制条件下,以河沙为栽培基质,研究了氮、硫互作对互花米草繁殖和生物量积累与分配的影响。实验结果表明：中氮和高氮处理下的互花米草分支强度、初级分株数、次级分株数、根状茎数及其总长要显著高于低氮,不同硫水平及氮硫互作对互花米草无性繁殖没有显著影响;互花米草的种子数和种子生物量受硫以及氮硫交互作用的影响显著,在高氮水平下,中硫处理的互花米草种子数和种子生物量要远远高于其他处理。中氮和高氮处理下的互花米草叶、茎、根、根状茎和总生物量显著高于低氮处理;只有在高氮水平下,高硫处理的生物量才显著低于其他处理。在中氮和高氮营养条件下,高硫处理会促使互花米草对地上部分投入更多的生物量。中硫-高氮作用对互花米草有性繁殖的促进,使互花米草能在硫浓度较高的滩地保持高有性繁殖率;虽然过高的硫会抑制互花米草的有性繁殖,但却能促进根状茎数目的增加,从而加速其向外短距离扩张;这些特性均有利于互花米草对滨海盐沼的入侵。     

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。     

基于CA模型的上海九段沙互花米草和芦苇种群扩散动态

基于1997年以来上海九段沙栽种芦苇和互花米草种群扩散格局的多年现场调查与遥感解译分析,并结合3S技术,构建了适合滩涂盐沼植物种群动态的元胞自动机（CA）模型．结果表明：该模型能较好地模拟九段沙上芦苇和互花米草种群扩散的格局和趋势,并验证了互花米草和芦苇的空间抢先占有模型以及锋面状连续扩散格局;土著植物芦苇与外来植物互花米草占据相同的生态位,而互花米草的种群扩散速度是芦苇的3—5倍,随着九段沙的不断淤涨,互花米草种群的快速扩展还将持续．构建的CA模型有助于深入研究外来物种扩散格局与其生态学过程之间的相互关系,对湿地生物多样性保护和资源管理具有重要意义．     

互花米草生物量年动态及其与滩涂生境的关系

本文研究了不同滩涂生境对互花米草(Spartina alterniflora)群落特征及生物量的影响。其结果是：建立在小潮高潮线附近滩面的互花米草群落,其密度、高度、地上和地下生物量(本文生物量均为现存生物量),均比建立在偏低、偏高位置滩面的群落为高。在淡水、肥水来源丰富的河口潮滩上建立的互花米草群落,其群落特征更突出,生物量比建立在土壤肥力低、含盐量高的非河口潮滩上群落高。潮滩上的互花米草群落地下生物量随龄级的增加而增长,但地上生物量和总生物量以三年龄群落为最高,四年龄群落却比三年龄群落低。     

淡咸水轮换浇灌抑制互花米草的克隆生长和繁殖

作为典型的盐沼植物,入侵种互花米草(Spartina alterniflora)具有较强的耐盐性,能否以淡水或淡咸水的轮换浇灌扰乱其耐盐机制,降低其生态入侵性,进而寻求其控制对策是一个重要命题。为此,对互花米草进行了6种浇灌处理:单一的淡水(D)或咸水(X)浇灌;1次浇灌转换,即先淡水后咸水(DX)或先咸水后淡水(XD);2次浇灌转换,即由淡水开始转而咸水,再转而淡水(DXD),或由咸水开始转而淡水,再转而咸水(XDX)。结果显示,D处理的总生物量最高,与其它各处理均差异显著(p<0.05),且是X处理的1.67倍;DXD和XDX处理的总生物量最低,与D和X处理的差异显著(p<0.05),两者均约为D处理的50%。浇灌处理对根冠比、茎重比、叶重比和根茎重比的影响不明显,对根重比有较大影响,X处理的根重比最高,与D处理的差异显著(p<0.05),但与DX、XD、DXD和XDX处理之间的差异不显著。D处理的克隆生长新生总株数(Propagule)最多,与其它处理均差异显著(p<0.05),且是X处理的1.34倍;DXD和XDX处理的新生总株数最少,与D和X处理的差异显著(p<0.05),仅为D处理的55%。浇灌处理对分蘖的影响明显,DX和DXD处理的分蘖数分别是D处理的62%和50%;XD和XDX处理的分蘖数分别是X处理的50%和47%。就开花株数而言,X处理显著高于其它处理(p<0.05);DXD和XDX处理的开花株数为0。因此,持续的淡水浇灌可能会促进互花米草的生物量积累,并且采取快速的克隆生长为主的繁殖策略;而在淡水和咸水交替的生境下,互花米草的生物量积累、无性和有性繁殖能力都会受到抑制。     

Changes in biomass, chemical composition and nutritive value of Spartina alterniflora due to organic pollution in the Itanhaém River Basin (SP, Brazil).

We compared the values of the biomass, chemical composition and nutritive value of the emergent aquatic macrophyte S. alterniflora in a river affected by the discharge of domestic sewage (Guaú River) and in an unpolluted river (Itanhaém River). S. alterniflora, water and sediment samples were obtained in the two rivers in November, 2001. The Guaú River presented the highest levels of Total-N and Total-P in the water (415 and 674 microg.L(-1), respectively) and in the sediment (0.25 e 0.20% of the Dry Mass, respectively), when compared to the water (TN = 105 microg.L(-1); TP = 20 microg.L(-1)) and the sediment (NT = 0.12% DM; PT = 0.05% DM) of the Itanhaém River. Aerial (316 g DM.m(-2)) and subterraneous (425 g DM.m(-2)) biomass of S. alterniflora were significantly higher in the Guaú River than in the Itanhaém River (146 and 115 g DM.m(-2), respectively). In addition, the values of TN, protein, TP, lipids and soluble carbohydrates were significantly higher in S. alterniflora biomass from the Guaú River. On the other hand, the values of the polyphenols and the cell wall fraction were significantly higher in the biomass of S. alterniflora from the Itanhaém River. We concluded that domestic sewage discharge in water bodies may increase the biomass and change the chemical composition of S. alterniflora. The high N and P availability in the water of the Guaú River is probably the cause of the higher biomass, TN, TP, protein, lipids and soluble carbohydrates measured in S. alterniflora in this river.     

培养基质、储藏方式和盐度对三种海滨植物种子萌发的影响

研究了培养基质、储藏方式和盐度对3种海滨植物互花米草(Spartina alterniflora)、盐地碱蓬(Suaeda salsa)和芦苇(Phragmites australis)种子萌发的影响,探索在潮间带环境下海滨植物种子萌发适应策略。结果表明:3种植物的干藏种子和湿藏芦苇种子随着盐度的升高,萌发率和萌发速率均显著下降,湿藏互花米草和盐地碱蓬种子在各盐度下萌发率和萌发速率差异不显著。各盐度-土培-干藏互花米草,中、高盐度-土培-干藏盐地碱蓬,土培各处理,中、高盐度-水培-干藏,高盐度-水培-湿藏芦苇种子萌发失败。湿藏提高了各盐度处理下土培互花米草,中、高盐度-水培和土培盐地碱蓬,淡水、中盐度-水培芦苇种子的萌发率和萌发速率。干藏互花米草种子在中、高盐度和土埋条件下种子的萌发受到抑制,限制了互花米草向高潮带与潮上带的扩展;而经常受潮水浸淹保持湿润的种子能抵抗高盐和泥沙沉积,导致互花米草种群逐步向低潮带方向发展;湿藏芦苇种子在淡水中萌发率和萌发速率最高,当潮上带盐度降低时,芦苇具有很强的竞争优势,但是对盐度和土埋敏感,限制了其向海的拓展;盐地碱蓬在中、高盐度和土培条件下萌发速率最高,快速萌发的适应策略和广适应性在盐地碱蓬占据高潮带和中潮带广大区域的过程中起到了重要的作用。     

水分条件对干热河谷锥连栎种子萌发及幼苗早期生长的影响

对锥连栎(Quercus franchetii Skan)在4种施水量下的种子萌发、幼苗早期生长形态及生物量分配的响应特征进行了研究。结果表明,施水量对锥连栎的种子萌发过程具有显著影响。随着施水量增加,其种子萌发率、萌发指数以及萌发时间和萌发持续时间均呈明显的上升趋势,而萌发时滞和萌发速率系数呈下降趋势。锥连栎幼苗早期生长对施水量的适应幅度较大,每次施水4～12 mm时,幼苗均能存活,但生长状况存在明显差异,随着施水量的减少,幼苗生长和生物量的积累速度均出现显著减缓。同时,施水量对锥连栎幼苗生物量分配具有显著影响,随着施水量增加,幼苗根冠比呈显著下降趋势,表明在生物量分配上锥连栎幼苗具有极大的可塑性,施水量减少时,光合产物将向地下部分迁移,增加根冠比。     

湿地植物生长模型在红树林湿地人工恢复调控中的应用--以珠江口淇澳岛红树林湿地恢复为例

选取珠江口淇澳岛红树林人上恢复为例,借助湿地大型植物生长控制模型,通过3种不同预案的设置,定量分析外来种无瓣海桑与生态侵入种互花米草之间的竞争关系。研究表明：在有互花米草的滩涂上人工种植的无瓣海桑．在其生物量小于互花米草生物量时,初始生物量大的超过互花米草所需时问短于初始生物量小的;当无瓣海桑生物量超过互花米草生物量后．无瓣海桑生长基本小受互花米草的影响,同时互花米草的生物量开始下降。在人工付出劳动相同的情况下（即人人工割除互花米草的频度）．初始生物量大的无瓣海桑超过互花米草生物量所需的时间短于初始生物最小的无瓣海桑。     

干旱胁迫条件下AMF促进小马鞍羊蹄甲幼苗生长的机理研究

采用温室水分控制试验,在干旱胁迫条件下,定量化研究优势丛枝菌根真菌(AMF)影响优势乡土植物小马鞍羊蹄甲(Bauhinia faberi var.microphylla)幼苗生长的机理,主要通过研究干旱胁迫条件下摩西球囊霉菌(Funneliformis mosseae)与小马鞍羊蹄甲的共生关系,阐明AMF在植物生长初期的作用。结果表明,干旱胁迫条件下,摩西球囊霉菌能够很好地侵染幼苗,侵染率高达89%—97%,并且不受水分条件影响。接种的幼苗最大光合速率、水分利用效率随着干旱胁迫程度从重度到轻度(水分从低到高)逐渐增大,相反地,叶片脯氨酸含量逐渐减小。接种显著地促进幼苗株高、叶片数、叶面积、根长、根面积等生长指标,提高幼苗各部分生物量、地上地下磷(P)含量。当含水量为60%田间持水量时,AMF促进小马鞍羊蹄甲幼苗吸收P的效果最好。接种还显著影响幼苗的生物量分配,在重度干旱胁迫时影响P分配,水分条件也显著影响幼苗的生物量分配。此外,接种和水分的交互作用对叶生物量、总生物量、生长指标以及地上部氮(N)总量影响显著。结果表明干旱胁迫条件下菌根效应显著,并在干旱条件下显著促进了小马鞍羊蹄甲幼苗的生长,这为进一步干旱河谷植被恢复提供了理论依据。     

土壤水分条件对克隆植物互花米草表型可塑性的影响

在互花米草草滩挖掘沙蚕是海岸带常见的行为,会造成土壤结构松散,蓄水能力下降,局部土壤水分含量低.能否利用这些条件,降低互花米草种群的入侵性,并进而对互花米草的控制提供对策是一个重要的生态学命题.为此,实验模拟3种不同土壤蓄水条件,并测定互花米草在该条件下的形态与存活指标、克隆特征参数及生物量积累与分配格局.结果表明:土壤水分条件对互花米草的叶长和根状茎生物量均没有显著影响(p> 0.05);而其株高、分枝强度、克隆存活数、克隆存活率及地上生物量在各土壤水分条件间差异显著(p< 0.05);在低水分条件下,互花米草的芽数、基茎粗、地上生物量比和叶生物量比均显著低于其他两组处理(p< 0.05),地下生物量比则显著高于其他两组处理(p< 0.05);在中等水分条件下,互花米草的根状茎长、根状茎节数、地下生物量和茎生物量比与其他两组处理差异不显著(p> 0.05),而在其他两组处理间差异显著(p< 0.05);在高水分条件下,总生物量、茎生物量和根生物量显著高于其他两组处理(p< 0.05),根状茎生物量比则显著低于其他两组处理(p< 0.05),而这些指标在其他两组处理间均差异不显著(p> 0.05).由此推断,土壤水分条件适中有利于互花米草的生长扩张以占领有利的资源环境,而土壤水分条件低则抑制互花米草的生长繁殖,影响其种群延续.