崇明东滩盐沼植被扩散格局及其形成机制

长江河口盐沼植被的形成和演化是生物与其生长环境相互作用的结果。以崇明东滩盐沼植被典型扩散前沿为研究对象,2011至2012年期间调查了盐沼植被扩散前沿实生苗扩散、定居以及形成的扩散格局,同时测定了盐沼植被扩散前沿的潮滩冲淤动态和水文动力条件。研究结果表明,崇明东滩盐沼植被在扩散前沿形成了互花米草-光滩(Spartina alterniflora-Mudflat,SM)和互花米草-海三棱藨草-光滩(Spartina alterniflora-Scirpus mariqueter-Mudflat,SSM)两种典型的扩散格局。冲淤动态和水文动力条件是影响盐沼植被扩散格局的重要因子,尤其是在4—6月盐沼植物实生苗传播和定居的关键阶段。在此基础上,分析了东滩盐沼植被扩散前沿的生物-物理相互作用以及盐沼植被扩散格局的形成机制。研究结果不仅有助于理解长江河口地区盐沼植被扩散的生物物理过程,并对全球气候变化和海平面上升条件下滨海生态系统动态预测与湿地保护与管理具有重要的意义。     

气候变化影响下海岸带脆弱性评估研究进展

近百年来,全球气候系统正经历着以全球变暖为主要特征的显著变化。研究海岸带系统对气候变化的响应机制,评估气候变化对海岸带社会、经济和生态的潜在影响,提出切实可行的应对策略,是保障海岸带系统安全的重要前提。回顾了IPCC的四次评估报告,分析了全球气候变化对海岸带的影响。总结了海岸带脆弱性评估框架以及脆弱性评价指标体系,综述了国内外气候变化影响下海岸带脆弱性评估研究的进展。在综述国内外该领域研究进展的基础上,展望了气候变化影响下海岸带脆弱性评估研究。全球气候变化及其对海岸带的影响还有大量的科学技术问题需要进一步探讨,同时也需要对各种适应气候变化措施的可行性和有效性进行研究和验证。     

底栖生物影响下的潮滩微地貌演化数值模拟

潮滩是海岸带湿地的主要类型之一,其中分布的底栖生物对生态环境具有重要的调节作用。潮滩底栖微藻、泥沙与水动力之间存在相互作用,影响潮滩微地貌形态,明晰底栖生物对潮滩微地貌的演化机制至关重要。以黄河三角洲潮滩湿地为研究区,通过构建潮滩微地貌动力模型,探究底栖生物对微地貌格局演化的作用机制,分析底栖生物对微地貌系统稳定性的影响。结果表明(1)底栖微藻生长与泥沙扩散、水流再分配过程交互作用驱动下,潮滩上可形成底栖微藻覆盖的高丘与积水洼地交替分布的规则性微地貌斑图;(2)微地貌斑图的形成提高了潮滩生态系统初级生产力和泥沙淤积高度;(3)底栖微藻与泥沙、水流的交互作用使得潮滩微地貌系统对侵蚀扰动呈现非线性响应行为,系统存在临界点,且在一定侵蚀率范围内存在双稳态;(4)黄河口泥螺入侵使得微地貌系统抵抗侵蚀扰动能力减小,且系统稳定性随泥螺生物量的增加而降低。     

长江口滨海湿地原生海三棱藨草种群恢复的实验研究

我国滨海湿地外来物种入侵威胁较为严重。以长江口湿地为例, 快速蔓延的互花米草(Spatina alterniflora)逐渐替代了中国特有的原生种-海三棱藨草(Scirpus mariqueter Ts. Tang & F.T. Wang)。基于正在实施的外来入侵种生态控制工程, 开展了海三棱藨草在新生湿地的种群恢复实验。实验采用两种恢复策略, 即建立种子库和植物球茎(地下繁殖体)种植, 并实施了低、中、高密度种植处理以比较其成本效益。研究结果表明, 海三棱藨草种子在实验室条件下有较高的出苗率, 且5 cm的种植深度最佳。但由于潮滩湿地泥沙淤积的掩埋胁迫, 在5 cm 的种植深度下, 即使采用高密度种植处理也仅有极少数种子能萌发生成植株, 且不同种植密度处理间的幼苗存活率和植株密度没有显著差异。而将海三棱藨草球茎作为植被恢复的种植材料时, 其出苗率和植株密度远优于种子种植策略, 多数球茎能实现出苗和定 居, 并通过地下分蘖和地下根茎发育迅速形成密集的种群。密度处理结果表明, 中密度和高密度种植处理下的生长季后期的植株密度没有显著差异, 说明在滨海湿地原生植物种群重建时宜选择经济高效的中密度种植策略。据此可为大规模的长江口原生植被恢复工程提供参考。     

基于胁迫梯度假说和互惠理论的海三棱藨草种群恢复技术

滨海湿地生态修复已成为阻止海岸带生态系统退化、保护生物多样性以及提供生态服务的关键措施。以长江口原生盐沼植物海三棱藨草(Scirpus mariqueter)为研究对象,选取崇明东滩新生滩涂湿地为研究区域,通过沿潮滩高程梯度的海三棱藨草植株斑块的移植实验,探究胁迫梯度假说和互惠理论(即种内的正相互作用)对长江口海三棱藨草种群恢复的指导意义。研究结果显示:(1)在一定的胁迫梯度范围内(潮滩高程2.0 m以上),增大种植斑块可以促进海三棱藨草的种内正相互作用,显著提高种植斑块的存活率和植株密度(P0.05);(2)潮滩水文动力沉积条件与潮滩高程梯度密切相关(P0.05),水文动力沉积作用对海三棱藨草定居和生长的胁迫随高程梯度下降而增强。潮滩高程2.0 m以下处强烈的水文动力条件干扰限制了生物-物理因素的正反馈作用。滨海湿地盐沼植被修复工作的成功率可以通过改进种植方式,增强种内的正相互作用得到极大的提高。研究可为开展大规模滨海湿地盐沼植被修复工程和提高生态修复效率提供科学依据和技术支持。     

潮间带盐沼植物种子及实生苗漂浮起动临界剪切应力研究

盐沼是分布在海陆过渡区域,以大型草本植物为优势种的潮间带生态系统。在潮间带生态系统中,盐沼植物的种子和实生苗在潮流作用下的漂浮起动是盐沼植物自然扩散的重要前提,决定了盐沼植物能否实现有效扩散和长距离传播。然而,目前缺乏有关盐沼植物繁殖体在复杂潮滩环境下漂浮起动扩散过程的定量研究。以长江口典型盐沼先锋物种海三棱藨草(Scirpus mariqueter)为研究对象,应用U-GEMS微观侵蚀系统,测定了在不同沉积物底质条件下,海三棱藨草种子及不同萌发阶段实生苗漂浮起动时的临界剪切应力,定量分析不同萌发阶段和沉积物底质对海三棱藨草种子和实生苗漂浮起动的影响。研究结果表明：(1)不同种子萌发阶段和沉积物底质对海三棱藨草种子和实生苗漂浮起动的临界剪切应力均有极显著影响(P<0.01);(2)随着萌发阶段的进展,海三棱藨草实生苗漂浮起动所需的临界剪切应力逐渐减小,因而随潮流漂浮起动进而扩散的机会也相应增大;(3)相比于淤泥质潮滩底质,海三棱藨草种子和实生苗在粉砂质潮滩更易于漂浮起动。研究结果丰富了盐沼植物在潮间带自然扩散过程和机理的研究,也为今后长江口及其他区域开展高效、低成本、以种子为修复...