基于遥感的九段沙湿地植被群落动态变化分析

九段沙是长江口重要的新生湿地.作为主要地物类型之一的植被群落,是反映潮滩湿地生态环境变化重要而又敏感的指标因子.本文通过1987～2008年六景Landsat卫星遥感数据对九段沙植被群落进行了分类提取,并利用ArcGIS软件分析了长江口九段沙植被群落20年来的时空动态变化.结果显示1987～1997年间,九段沙湿地植被以先锋植被海三棱藨草为主,植被面积随潮滩不断淤涨而增长;1997年人工促淤种植了芦苇和互花米草,至2008年,芦苇、互花米草和海三棱藨草三种植被群落所占植被总面积百分比分别为31.47%、39.35%和29.17%,其中外来物种互花米草优势明显,当地植被海三棱藨草所占面积比例显著下降.     

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。     

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.     

互花米草入侵九段沙河口湿地对当地昆虫多样性的影响

为认识因互花米草(Spartinaalterniflora)入侵而给九段沙河口湿地昆虫多样性带来的影响,我们于2004年5月到2005年10月间用网捕和收割植株两种方法对3个典型植物群落中昆虫多样性作了连续调查。研究期间,共采集到昆虫11,300头。经鉴定为97个种,隶属于12目69科。互花米草群落中昆虫的物种数、个体数量以及Shannon-Wiener多样性指数均显著低于土著植物芦苇(Phragmitesaustralis)群落和海三棱藨草(Scirpusmariqueter)群落中的;而Simpson优势度指数较土著植物群落中高。聚类分析结果表明:芦苇与海三棱藨草群落中昆虫群落结构更为相似。互花米草的入侵将可能导致九段沙湿地昆虫多样性的降低和群落结构的改变。     

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.     

褐家鼠挖掘活动对上海九段沙湿地植物群落与土壤水盐的影响

上海九段沙是长江口的新生岛洲,目前处于草本植物群落演替阶段。为了探讨登岛褐家鼠的挖掘活动对九段沙湿地植物群落与土壤水盐的影响,我们调查了褐家鼠洞穴区的植物盖度、密度、高度、重要值、物种丰富度、物种均匀度、物种多样性、表层土壤含水量和电导率等与对照区的差异;同时,通过调查褐家鼠洞穴与潮沟在空间位置上的关系探讨了褐家鼠的栖息地选择策略。结果表明:在单一芦苇群落中,洞穴区芦苇的高度和盖度显著低于对照;在芦苇和海三棱藨草混合群落中,洞穴区芦苇的密度、相对密度、重要值和群落总盖度显著低于对照,而洞穴区海三棱藨草的密度、盖度、相对密度、相对高度和重要值显著高于对照;在碱菀和互花米草优势群落中,洞穴区碱菀的相对密度、相对盖度、重要值和群落的物种多样性指数显著高于对照,而互花米草的密度和盖度、芦苇的盖度、高度和相对盖度以及群落总盖度显著低于对照。距洞穴区中心区域洞口不同距离梯度的表层土壤含水量和电导率差异均显著。褐家鼠偏向于将洞穴营造在邻近潮沟处,这有利于提高褐家鼠在九段沙湿地的适应能力。褐家鼠的挖掘活动有利于增加碱菀和互花米草优势群落的物种多样性,会降低植物群落总盖度和表层土壤的水盐含量,对九段沙湿地植物群落的组成与演替具有重要影响。     

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。     

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。     

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(p < 0.01)。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 (p < 0.01)。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。     

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。     

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。     

长江口九段沙湿地不同生境中大型底栖动物群落结构特征分析

2004年10月至2005年1月对九段沙湿地大型底栖动物的群落分布特征及环境因子进行了调查。选取6种主要生境的57个样方,分析大型底栖动物的种类、密度、生物量、多样性指数及均匀度指数等群落特征。共记录到28种大型底栖动物,主要由甲壳动物、环节动物、软体动物及昆虫幼体组成,优势种为谭氏泥蟹(Ilyrplaxdeschampsi)、光滑狭口螺(Stenothyraglabra)、堇拟沼螺(Assimineaviolacea)、绯拟沼螺(A.latericea)和霍甫水丝蚓(Limnodriuhoffmeisteri)。6种生境类型中以低潮位光滩大型底栖动物种类最为丰富,但其密度最低;海三棱藨草(Scirpusmariqueter)带底栖动物密度最高,并且其均匀度与其他生境存在显著差异;互花米草(Spartinaalterniflora)带下底栖动物的种类组成与其他生境有一定差异,但种类数、密度和多样性处于平均水平,总体群落结构没有显著差异。     

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.     

长江口湿地三个演替阶段大型底栖动物群落特征

2001—2005年对长江口新生沙洲九段沙(上沙、中沙、下沙)盐沼演替序列不同阶段[盐渍藻类阶段(SA)、海三棱草(Scirpusmariqueter)—草(Scirpustriqueter)阶段(MT)、芦苇(Phragmitesaus-tralis)—互花米草(Spartinaalterniflora)阶段(AA)]的大型底栖动物群落特征进行了分析研究。大型底栖动物群落的物种数、Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数、密度及生物量都是MT>AA>SA。SA、AA优势种的生活型分别是底内型、穴居型;MT优势种的生活型是底上附着型和穴居型。不同沙洲相同盐沼演替阶段大型底栖动物群落结构都较为相似,盐渍藻类阶段的相似性最高;不同演替阶段间差别明显,SA和AA间差别最大。不同盐沼演替阶段大型底栖动物群落特征的明显差异,既反映了环境沿盐沼演替序列的梯度变化,也体现了不同盐沼对底栖动物群落作用的差别,同时也显示了大型底栖动物对不同盐沼演替阶段生境的适应。     

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。