稳定同位素在滨海湿地生态系统研究中的应用现状与前景

滨海湿地生态系统位于海陆交错地区,具有独特的生态系统特征、很高的服务功能和巨大的资源潜力,但同时也受到人为活动的严峻威胁.作为天然示踪物的稳定同位素为研究滨海湿地生态环境问题提供了重要手段.本文着重探讨了稳定同位素在滨海湿地动物食物源和食物网结构、滨海植物水分来源和利用效率、环境污染和生物入侵等全球变化对滨海湿地结构和功能的影响等方面的应用,指出了当前应用中存在的不足,如食物网研究中样品处理方式和富集度的确定,水分来源研究中水分抽提方法和仪器选择等,展望了稳定同位素在滨海湿地生态系统修复评价以及碳循环和温室气体排放研究中的应用前景.     

互花米草入侵对红树林底栖甲壳动物和鱼类功能群及生态位的影响

为了解互花米草入侵对红树林湿地生态系统底栖甲壳动物和鱼类的影响,本研究利用地笼方式于2020年8月、2021年1月和4月对福建漳江口2个原生红树林样地(白骨壤和秋茄)、2个互花米草入侵样地以及1个光滩样地的底栖甲壳动物和鱼类进行采样调查。采用相对重要性指数、Shannon多样性指数、Pielou均匀度指数和Margalef丰富度指数分析底栖甲壳动物和鱼类的优势种及物种多样性,统计其功能群,并计算其生态位宽度和生态位重叠指数。结果表明: 3个季节共采集到底栖甲壳动物和鱼类种类37种,隶属于2门2纲8目17科,其中大多数为暖水性和广盐性物种,且以肉食性和杂食性功能群为主。双因素方差分析和非度量多维尺度分析结果表明,相比光滩,互花米草入侵后,底栖甲壳动物和鱼类的群落多样性指数变化不显著,但功能群发生了显著变化,浮游生物食性功能群以及肉食性和植食性功能群物种均有一定程度的增加。相比红树林样地,互花米草样地内底栖甲壳动物和鱼类物种丰富度更高。优势物种的时空生态位宽度变化范围在0～1.4186,其中棱鮻最高(1.4186),其次是中华乌塘鳢(1.0168)、刀额新对虾(0.9469)、脊尾白虾(0.8922)。     

石莼和海马齿对海水养殖水体的单一及协同净化效果

为探究水生植物对海水养殖水体的净化作用以及不同水生植物之间的协同净化效果,本研究开展了石莼单一处理、海马齿单一处理以及海马齿与石莼协同处理海水养殖水体实验。结果表明:不同种植密度的石莼均可显著改善水质,其中2.0 g·L~(-1)的种植密度最为合适,处理12 d后,对COD、无机磷、铵氮和总氮的去除率分别达到41.7%、76.9%、81.8%和67.2%;不同种植密度的海马齿同样显著改善水质,其中4.8 g·L~(-1)的种植密度最为合适,在处理12 d后,对COD、无机磷、铵氮和总氮的去除率分别达到49.0%、20.8%、98.5%和55.9%;海马齿与石莼协同处理对COD、无机磷、铵氮和总氮的去除率分别达到了36.7%、100.0%、100.0%和88.8%,表明不同类型水生植物混合种植能够有效提高其对养殖水体的净化能力。本研究表明,石莼及海马齿均能改善养殖水体水质,且适当的密度与合理的搭配能够有效促进植物修复效果。     

中国漳江口红树植物秋茄茎流特征及其影响因子

利用Granier热消散式探针法对福建漳江口国家级红树林自然保护区内红树植物秋茄的树干茎流密度(SFD)进行1年(2010年10月至2011年10月)的连续监测.结果表明: 季节和树干径级对秋茄树干茎流密度均有显著影响.在夏季,胸径(DBH)为8～10 cm时秋茄树干最外层2 cm处的SFD达到最大,为38.21 g·m^-2·s^-1,这与其他红树物种以及湿地乔木物种的茎流密度相当.不同径级(小、中、大径级分别为2～4、4～8、8～10 cm)秋茄每日整树蒸腾量(即水分日利用量)也呈现明显的季节变化,从冬季到夏季的波动值分别为0.14～0.19、0.94～1.45、1.96～3.43 kg·d^-1.通过整合各个径级秋茄树的日蒸腾量推算得到秋茄林的日蒸腾量,再全年累加计算得到秋茄林年总蒸腾量为100.38 mm,不到当地年降水量的6%.主要环境因子对秋茄林蒸腾速率(E_s)均有极显著影响(P<0.001),其中,光合有效辐射(PAR)和饱和水汽压差(VPD)是E_s最主要的驱动因子,解释了E_s 60%～92%的季节变异,且夏季秋茄E_s 对PAR和VPD的依赖性大于冬季.秋茄E_s与环境因子之间存在明显的时滞现象,需要在解释秋茄林E_s季节变异时加以考虑.     

互花米草入侵对盐沼和红树林滨海湿地底栖动物群落的影响

盐沼和红树林等滨海湿地支持着丰富的生物多样性和复杂的食物网,其中底栖动物群落在滨海湿地食物网中起着不可替代的营养枢纽作用,但也极易受到外来干扰的影响而发生变化,进而影响整个滨海湿地的生物多样性及物质循环和能量流动。作为中国滨海湿地面临的严重威胁之一,互花米草入侵对底栖动物群落结构和食物网关系的影响需要引起关注。互花米草入侵滨海湿地生态系统会对其底栖动物群落结构和食物网关系造成影响,但具体的入侵后果和影响程度受到诸多因素制约。本文主要从原生植被覆盖状况、入侵时间、互花米草生长特征以及底栖动物类群等多个角度探讨了互花米草对滨海湿地底栖动物群落结构的影响,并阐述了互花米草入侵导致的底栖动物食物网关系的变化及其潜在机制,指出了当前研究的不足,并对未来滨海湿地管理中应予以关注的研究内容提出了建议。     

海蜇养殖对池塘底泥营养盐和大型底栖动物群落结构的影响

2009年5-9月,对荣成靖海湾大型养殖池塘海蜇(Rhopilema esculentum Kishinouye)养殖期间与养殖期前后底泥营养盐及大型底栖动物群落结构变化进行了研究。结果表明,7月份海蜇养殖期间,由于海蜇的避光性而产生的上下浮动的行为特征造成了对水体的扰动作用, 与海蜇的生物沉积作用共同导致养殖海区(实验点)与邻近非养殖海区(对照点)之间各项底泥营养盐指标均存在显著性差异,其中,实验点氨氮(NH₄-N)、硝氮(NO₃-N)和沉降速率(sedimentation rate, SR)显著高于对照点,实验点叶绿素a(Chla)、总有机物(TOM)和总有机碳(TOC)含量显著低于对照点。多变量聚类分析结果表明,海蜇养殖对养殖池塘的大型底栖动物群落结构产生显著影响,并且7月份实验点大型底栖动物生物多样性指数(H')和均匀度指数(J) 随海蜇放养显著增大,并显著高于对照点。大型底栖动物群落多样性指数与沉降速率(SR)和底泥TOM含量分别表现出显著正相关和负相关,而与其他营养盐指标无显著相关性。     

天然及人工红树林土壤微生物群落结构分析

应用高通量测序和OTU 分析法比较了红树植物人工修复区(Transplant-, TP)与天然区(Natural-, NA)土壤微生物的群落结构差异。结果显示: 从群落组成来看, 细菌在天然林和人工林主要由27 个门类的菌群组成, 优势菌群包括变形杆菌(Proteobacteria)、拟杆菌(Bacteroidetes)、绿弯菌(Chloroflexi)、酸杆菌(Acidobacteria)、浮霉菌(Planctomycetales)。古菌的组成在纲的水平上主要以盐杆菌(Halobacteria)、热原体(Thermoplasmata)和甲烷菌(甲烷微菌Methanomicrobia、甲烷杆菌Methanobacteria、甲烷球菌Methanococci)为主, 其中盐杆菌占的比重最大(约19%-37%)。从结构来看, 多样性指数(H)和丰富度指数(Schao)表明: 天然林和人工林细菌的多样性和丰度均高于古菌, 天然林多样性及丰度均高于人工林(NA>TP)。此外, 对采集的样本进行主成分分析(PCA)显示细菌聚成两大类: 源自外周土壤的菌群聚成一类, 源自根际土壤的菌群聚成另一类; 古菌则按生境聚成三类: 分别是天然林、人工林和采自非红树区的基围鱼塘。对细菌来说, 经长时间修复的人工林与天然林的外周土壤群落结构差异不大, 显示出了趋同性; 但同一环境下的根际与外周土壤群落结构差异较大, 体现了明显的根际效应。古菌结构受根际效应的影响较小, 受环境因素影响较大。     

广东惠州3类海洋经济物种体内重金属含量分析和健康风险评估

海洋渔业资源是自然资源的重要组成部分,海洋经济物种体内重金属含量直接影响到人们身体健康。利用2018年春季惠州市海洋渔业资源调查样品,分析了贝类、甲壳类、鱼类等3类27种海洋经济物种体内重金属Cu、Pb、Cd的含量特征,利用单因子污染指数(SFI)、金属污染指数(MPI)和目标危险系数(THQ)分别进行了重金属污染水平评价和健康风险评估,并探讨了海洋经济物种体内重金属的来源及影响因素。结果显示,(1)2018年春季,惠州海域3类海洋经济物种体内重金属元素含量由大到小皆为Cu>Pb>Cd。不同类海洋经济物种对同种重金属的富集能力有明显差异,方差分析显示,贝类体内Cu含量显著高于鱼类,Cd含量显著高于甲壳类和鱼类。(2)惠州海洋经济物种体内3种重金属元素含量的Pearson相关分析结果显示,Cu与Pb、Cd显著正相关,反映其具有同源性和类似生物地球化学行为,受到人为活动的影响。(3)SFI值反映,3类海洋经济物种体内Cu含量为正常背景值水平,Pb含量为轻度污染;贝类、鱼类体内Cd含量分别为轻度污染和中度污染,值得引起重视。MPI值由大到小为贝类>甲壳类>鱼类。整体说明,不同海洋经济物种体内重金属含量特征对生存环境质量有明显响应。(4)根据《无公害食品水产品中有毒有害物质限量》(NY 5073-2006),从1996年到2018年春季,惠州海域海洋经济物种体内Cu含量稳定,无超标样品;甲壳类、鱼类体内Pb、Cd含量超标需引起关注。(5)3类海洋经济物种的THQ值皆<1,由大到小顺序为贝类>甲壳类>鱼类,对人身健康无影响。