基于MaxEnt模型的黄河三角洲滨海湿地优势植物群落潜在分布模拟

采用千米网格的方法,对黄河三角洲滨海湿地进行土壤采样和植被群落调查,利用MaxEnt模型和GIS空间分析技术,模拟该地区优势物种的潜在分布,定量分析优势物种的主导环境影响因子及其生态位参数.结果表明: 黄河三角洲滨海湿地的优势物种为柽柳、芦苇和盐地碱蓬.影响柽柳、芦苇和盐地碱蓬潜在分布的主导环境因子分别为硝态氮、盐分、坡度、镁、海拔和铵态氮,硝态氮、盐分、全磷、pH、海拔和铵态氮,硝态氮、盐分和铵态氮.黄河三角洲滨海湿地优势物种的存在概率与盐分呈正相关,与其他主导环境影响因子呈负相关.黄河三角洲滨海湿地优势物种的潜在核心适生区主要分布在滨海地区,芦苇的分布范围较柽柳和盐地碱蓬更广泛.     

降雨量增减对黄河三角洲滨海湿地土壤呼吸和芦苇光合特性的影响

滨海湿地地下水位浅,淡咸水垂直交互作用明显,全球气候变化背景下降水变异改变其土壤表层水盐状况,从而影响植物光合作用与土壤呼吸.为探究降雨量变化对黄河三角洲滨海湿地土壤呼吸和光合特性的影响,采用固定式遮雨顶棚和雨水输送管道相结合的方法设置增减雨处理小区,于2015年生长季测定土壤呼吸和光合作用光响应曲线,同时连续测定土壤温度、土壤含水量、土壤含盐量等土壤环境因子.结果表明: 根据土壤含水量波动情况可将生长季分为3个阶段:干旱期、湿润期、淹水期. 不同土壤水分阶段,土壤呼吸和芦苇光合特性对降雨量增减的响应不同. 在干旱期,增雨处理下土壤呼吸速率显著提高了31.8%,同时芦苇叶片气孔导度和光合能力显著增强;减雨处理下土壤呼吸速率降低41.1%,芦苇叶片气孔阻塞,光合能力降低. 在湿润期,增雨和减雨处理使土壤呼吸速率及其温度敏感性指数(Q₁₀)均出现下降,但二者未对芦苇各光合参数和净光合速率产生显著影响. 在淹水期,增减雨处理未对土壤呼吸产生显著影响,但芦苇对淹水胁迫较为敏感,增减雨分别加重和降低了淹水对芦苇植株的伤害,光合速率由高到低为减雨>对照>增雨.     

黄河三角洲两种水盐生境下芦苇植被根系特征差异研究

为了研究芦苇在黄河三角洲潮水和淡水两种生境条件下的生长差异, 特别是根系生态特征差异, 分别在潮水区和淡水区选取长势均匀的芦苇群落, 测量不同土层电导率、pH值, 芦苇株高、密度、茎叶及不同土层主根、须根生物量、离子含量等指标。结果表明, 两个区域的表层土壤(0-10 cm)电导率均大于下层土壤, 并在20-30 cm土层处电导率测得最小值, 而在更深的土壤呈现出随土层深度增加, 电导率上升、pH值下降的趋势。潮水区芦苇的平均株密度和株高分别为(20.80±5.93) 株·m-2, (35.70±16.01) cm, 淡水区芦苇的平均株密度和株高分别为(309.60±39.15) 株·m-2, (91.48±13.09) cm。在生物量分配上, 潮水区芦苇的主根、须根、茎、叶生物量分配比例分别是79.70%、11.88%、6.79%和1.64%, 而淡水区芦苇在这四个部位生物量分配比例分别是66.77%、8.76%、18.54%和5.92%。淡水区芦苇主根生物量主要集中在0-30 cm土层, 须根生物量主要集中在0-10 cm土层(68.18±38.99) g·m-2; 潮水区芦苇主根生物量主要集中在20-30 cm土层(146.57±109.94) g·m-2。离子含量结果表明, 潮水区芦苇主根平均Na+和K+含量分别为(6.38±1.56) mg·g-1和(1.08±0.17) mg·g-1 , 并且Na+与Cl-分布呈极显著正相关(P<0.01)。淡水区芦苇主根这两种离子平均含量分别为(2.82±0.56) mg·g-1和(3.93±1.10) mg·g-1 。以上结果表明芦苇能够改变株高、密度、各部位生物量分配比例以及离子分布来适应不同水盐环境, 这也是芦苇能够在高盐环境下长期生存的适应机制     

珠江河口区大型底栖动物群落结构

河口区大型底栖动物具有的重要群落特征往往可以反映群落所经历的环境污染。为更好地了解珠江河口区大型底栖动物群落结构, 作者于2014年11月至2015年8月进行了4个季度的大型底栖动物调查, 并利用PRIMER 6.0软件进行群落生物多样性指数计算、群落等级聚类(Cluster)和非度量多维标度排序(nMDS)分析。研究结果显示: 珠江河口区共获得大型底栖动物52种, 优势种包括光滑河篮蛤(Potamocorbula laevis)、中国绿螂(Glaucomya chinensis)、焦河篮蛤(Potamocorbula ustulata)和羽须鳃沙蚕(Dendroneris pinnaticirrus)。大型底栖动物年平均密度为269.3 ind./m ², 年平均生物量为129.61 g/m ²。12个站次的丰富度指数(D)、均匀度指数(J')和Shannon-Wiener多样性指数(H')平均值分别为1.81 ± 1.38、0.50 ± 0.27和1.60 ± 1.13。该结果显示除P01断面的秋季和冬季环境质量为优良外, 其他站位在不同季度都显示出轻度到重度的污染。Cluster聚类分析和nMDS标序结果表明, P01断面与P02和P03断面群落相似度较低, 与断面地理分布情况一致; P02断面和P03断面存在交叉聚集, 群落相似度较高。结合环境因子结果可知, 沉积物理化因子与群落分布特征相关性较大, 其中最能解释珠江河口区群落多样性分布特征的环境因子为盐度和pH值。     

木霉对盐渍逆境下枸杞根系氮素吸收和氮素利用效率的影响

本研究采集滨海盐渍土开展盆栽试验,分析施加有机肥、木霉菌剂及菌肥对枸杞氮素吸收、同化、积累和利用效率的影响,以揭示木霉对盐渍逆境下枸杞的促生机理。有机肥为木霉菌肥的灭菌物,不含木霉活菌,但两者氮、磷、钾等养分含量无显著差异。结果表明: 施加有机肥、木霉菌剂和菌肥处理较对照均显著提高了根系分生区NO₃^-、NH₄⁺内流速率和成熟区NO₃^-内流速率,且施加菌肥的提升幅度高于施加有机肥。与对照相比,盐渍土壤施加木霉菌剂及菌肥显著增加了根、茎、叶生物量和氮含量以及植株氮累积量,增强了枸杞根和叶中硝酸还原酶、亚硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性,提高了枸杞氮素吸收效率、光合速率、稳定碳同位素丰度值和光合氮素利用效率,而且施加菌肥的效果明显优于施加有机肥。综上,木霉能增强盐渍逆境下枸杞氮素吸收、同化和积累,提升光合固碳能力和氮素利用效率,最终促进植株生长。     

滨海盐沼湿地蓝色碳汇功能、形成机制及其增汇潜力

盐沼湿地具有很高的碳捕获与存储能力, 是缓解全球变暖的有效蓝色碳汇(蓝碳)。未来气候变暖和海平面上升可能增加盐沼湿地的固碳能力, 其蓝碳功能越来越受到国际社会的重视。该文重点围绕盐沼湿地蓝碳形成的关键过程、光合碳分配过程及影响机制、碳沉积埋藏特征及其来源解析、盐沼湿地土壤碳库稳定性及其微生物机制、盐沼湿地蓝碳过程动态模拟及其增汇潜力等5个方面进行综述。在此基础上, 针对当前研究的不足, 提出今后的研究中需要进一步探究盐沼湿地植被海陆梯度分布格局对碳吸收能力和碳分配的影响, 土壤有机碳沉积和埋藏速率及其对全球变化的响应, 盐沼湿地土壤碳库的稳定性及其横向碳流动, 气候变化和海平面上升背景下盐沼湿地蓝碳模拟与增汇潜力评估, 以及盐沼湿地蓝碳的增汇技术和途径。以期为深入理解盐沼湿地蓝碳形成过程与机制, 预测全球变化背景下盐沼湿地蓝碳功能的潜在变化趋势和制定蓝碳增汇途径提供理论支持, 助力碳达峰、碳中和目标实现。     

外来入侵种互花米草防治研究进展

互花米草在其原产地具有保滩护堤、促淤造陆等生态功能,但在被引入其他地区后,常给当地生态系统带来诸多负面影响,因此,互花米草常被视为入侵种,对互花米草的入侵性以及防控方面的研究成为一大热点.本研究从物理防治、化学防治、生物防治、生物替代防治、综合防治和防控策略6个方面综述了互花米草防治的最新研究进展,对各类措施的理论基础、技术方案、防治效果和环境影响等方面进行了分析,指出了现有防治技术的不足,并提出生态风险分区防控等建议.     

短期模拟增温对黄河三角洲滨海湿地芦苇光响应特征的影响

黄河三角洲滨海湿地地下水位浅,淡咸水交互作用明显,其土壤水盐状况成为影响该地区生态系统关键过程的主要因子。另外,随着气候变暖,黄河三角洲在过去50年(1961—2010年)进入显著升温阶段,温度升高直接或间接影响着植物的光合作用和光响应特征,从而影响黄河三角洲滨海湿地的演变。采用红外辐射加热器模拟增温,分析了增温对黄河三角洲滨海湿地生长季(2015年5月初—2015年10月底)芦苇光响应特征的影响。根据土壤含水量波动情况生长季可分为3个时期,即干旱期、淹水期和湿润期。结果表明,干旱期,10 cm土壤温度升高3.3℃,土壤水分含量升高了9.4%,土壤盐分含量升高了16.7%;盐分增加使芦苇叶片在强光下发生光抑制,并且显著降低最大光合速率(Pnmax)、暗呼吸速率(Rd)、光补偿点(LCP)和光饱和点(LSP)。淹水期,增温对10 cm土壤温度、湿度和盐分均无显著影响,过饱和的水分状况限制叶片光合速率,使得Pnmax达到最低。湿润期,10 cm土壤温度显著升高3.0℃,土壤含水量升高了2.9%,土壤盐分无显著差异;这一阶段,温度升高促进中强光下芦苇叶片的光合速率;同时叶片Pnmax、Rd和LSP分别增加27.7%、14.9%和23.3%。从整个生长季来看,增温使土壤温度显著升高2.9℃,土壤盐分含量升高7.0%,而对光合参数无显著影响。由此可见,在滨海湿地生态系统中,增温对光合作用的影响受土壤水盐状况的控制。     

调水调沙工程黄河口近岸沉积物重金属和砷含量的空间分布及其生态风险评估

为了明确调水调沙工程长期影响下黄河口近岸沉积物中重金属含量的分布特征及其生态风险,基于2012年黄河口近岸27个站位的表层沉积物样品,通过ICP-MS测定重金属(Zn、Cr、Ni、Pb、Cu、Cd)和砷(As)含量,并运用潜在生态风险指数法(RI)对其进行生态风险评估。结果表明:近岸沉积物中重金属和As的平均含量表现为AsZnCrNiPbCuCd。Cr、Ni、Cu和Pb四种元素的分布规律较为一致,整体呈现出近岸和近黄河口高而远离河口和岸线低的空间分异特征。Ni、Cu、Pb、Zn与粘土均呈极显著或显著正相关(P0.01或P0.05),而Cd、Cr和As与其相关性均未达到显著水平(P0.05)。近岸沉积物中6种重金属和As的平均单项潜在生态风险指数大小顺序整体表现为CdAsNiPbCuCrZn。就潜在生态风险(RI)而言,研究区域18.52%的站位属轻微生态危害,70.07%的站位属中等生态危害,7.41%的站位属强生态危害,Cd和As是造成危害的两种主要元素。近岸沉积物中重金属和As的来源复杂且多样,主要是由于农业化肥使用、海上石油开采和泄漏、化石燃料燃烧以及河口污染物输入所致。对比研究发现,随着调水调沙工程的长期实施,除Cd和As外沉积物中其他重金属含量均呈下降趋势,说明二者的生态风险将会随调水调沙的长期实施呈增加趋势,而其他重金属的生态风险将呈降低趋势,故未来应重点关注近岸沉积物中Cd和As的生态毒理风险。     

氮磷供应条件对黄河三角洲滨海湿地植物群落结构的影响

人类活动已从氮磷供应总量和供应比例两方面改变了环境的氮磷供应条件,进而影响到生态系统的结构与功能。本研究以氮、磷分别供应量的几何平均值作为氮磷供应总量的度量,设置3个氮磷供应总量水平及3个氮磷供应比例(5∶1、15∶1和45∶1),通过连续两年(2015—2016年)的野外控制试验,研究了氮磷供应条件变化对黄河三角洲滨海湿地植物群落结构的影响。结果显示:氮磷供应总量对黄河三角洲滨海湿地物种多样性影响显著,氮磷供应比例对其则无显著影响且与供应总量无显著交互作用;物种丰富度和Shannon指数均以中供应量下最高,Pielou指数则为低供应量下最高。氮磷供应条件对该区优势物种影响差异明显,碱菀(Tripolium vulgare)、鹅绒藤(Cynanchum chinense)和芦苇(Phragmites australis)重要值受氮磷供应总量和供应比例影响均不显著,碱蓬(Suaeda glauca)和盐地碱蓬(Suaeda salsa)重要值只受氮磷供应总量显著影响,随着供应量的增加,碱蓬重要值显著上升而盐地碱蓬重要值显著下降。氮磷供应条件变化下,碱蓬对群落物种多样性的影响最大,盐地碱蓬次之,芦苇则对其无显著影响。物种多样性和优势物种重要值对氮磷供应条件变化的反馈在年度间存在不同程度的差异,表明黄河三角洲滨海湿地植物群落结构对氮磷供应条件变化的响应也受气温、降雨等自然条件变化的影响。