闽江河口芦苇与短叶茳芏空间扩展对湿地系统磷赋存特征的影响

本研究选择闽江河口鳝鱼滩芦苇和短叶茳芏空间扩展前的芦苇湿地、短叶茳芏湿地,以及二者空间扩展形成的交错带湿地为对象,探讨了两种植物空间扩展过程中植物-土壤系统的全磷(TP)赋存特征及其主要影响因素。结果表明: 在空间扩展影响下,湿地植物和土壤的TP含量均发生了明显变化。其中,交错带湿地土壤的TP含量比芦苇湿地和短叶茳芏湿地土壤分别增加了20.0%和7.1%。这与芦苇和短叶茳芏空间扩展过程中土壤的颗粒组成以及植物的生物量、根冠比变化有关。除叶外,交错带芦苇不同器官的TP含量整体均低于短叶茳芏的相应器官。这与二者在交错带生境中对P养分吸收利用与转运方式的差异有关。另外,空间扩展导致的竞争作用使二者的P分配比也发生较大变化,与纯群落相比,交错带芦苇提高了根、叶的P分配比,而交错带短叶茳芏提高了根的P分配比。芦苇和短叶茳芏为了应对空间扩展过程中的竞争可能采取了不同的P养分利用策略,前者通过加强根部P养分吸收和提高叶片光合作用的方式来占据竞争优势,而后者通过提高根系生物量以增强对P养分吸收利用的方式来抗衡来自芦苇的竞争。     

闽江口芦苇与短叶茳芏湿地土壤无机硫形态分布特征及其影响因素

选择闽江口鳝鱼滩的芦苇湿地、短叶茳芏湿地以及二者交错带湿地为对象,研究了不同类型湿地土壤无机硫赋存形态的分布特征及其主要影响因素。结果表明,芦苇与短叶茳芏在空间扩展过程中形成的交错带湿地土壤的水溶性硫(H_2O-S)、吸附性硫(Adsorbed-S)和盐酸可溶性硫(HCl-Soluble-S)含量在0—40 cm土层上整体要高于芦苇湿地和短叶茳芏湿地,而盐酸挥发性硫(HCl-Volatile-S)含量则与之相反。在垂直方向上,不同类型湿地土壤的H_2O-S、Adsorbed-S和HCl-Soluble-S含量整体均自表层向下呈先降低而后增加的变化,而盐酸挥发性硫(HCl-Volatile-S)含量则与之相反。3种类型湿地土壤中不同形态无机硫平均含量整体均表现为HCl-Soluble-S H_2O-S Adsorbed-S HCl-Volatile-S,且其总无机硫(TIS)平均含量分别占全硫(TS)含量的22.29%—39.99%(芦苇湿地)、32.39%—33.33%(交错带湿地)和30.20%—30.86%(短叶茳芏湿地)。与芦苇湿地和短叶茳芏湿地相比,交错带湿地土壤的H_2O-S、Adsorbed-S、HCl-Soluble-S和TIS平均含量整体均呈增加趋势,增幅分别为36.94%和54.31%、34.84%和13.03%、73.25%和67.59%以及45.72%和45.28%;与之不同,HCl-Volatile-S平均含量则呈降低趋势,降幅分别为2.78%和22.24%。不同类型湿地土壤中H_2O-S、Adsorbed-S和TIS含量的变化主要受有机质含量和细颗粒组成的控制,而HCl-Soluble-S和HCl-Volatile-S含量主要受土壤氧化还原环境和金属元素分布的影响。研究发现,芦苇与短叶茳芏的空间扩展明显增加了交错带湿地土壤的H_2O-S、Adsorbed-S、HCl-Soluble-S和TIS含量,但降低了HCl-Volatile-S含量,说明二者的空间扩展在整体提高交错带湿地土壤有效硫供给能力的同时,亦降低了挥发性硫化物可能对二者生长产生的不利影响,这对于保持二者在交错带湿地中的竞争力具有重要生态意义。     

闽江口芦苇与短叶茳芏空间扩展对湿地土壤磷赋存形态的影响

选择闽江口鳝鱼滩的芦苇湿地、短叶茳芏湿地以及芦苇与短叶茳芏空间扩展形成的交错带湿地为对象,研究了不同湿地土壤磷赋存形态的分布特征及其主要影响因素。结果表明,不同湿地土壤中各形态磷含量整体表现为HCl-Pi > NaOH-Pi > Residual-P > NaHCO₃-Pi > NaOH-Po > Sonic-Pi > Resin-Pi > NaHCO₃-Po。其中,难分解态磷占TP的比例最高（Resin-Pi、NaHCO₃-Pi、NaHCO₃-Po）,为48.3%-51.1%;中等易分解态磷次之（NaOH-Pi、NaOH-Po、Sonic-Pi、Sonic-Po）,为37.4%-38.8%;而易分解态磷最低（HCl-P、Residual-P）,为11.5%-12.9%。交错带湿地土壤中易分解态磷、中等易分解态磷和难分解态磷含量相对于纯群落湿地均发生了明显改变,其值相比芦苇湿地分别提高了10.6%、19.2%和22.6%,相比短叶茳芏湿地分别提高了1.6%、11.5%和16.6%,原因主要与二者空间扩展过程中交错带湿地土壤的理化性质特别是粒度组成、pH以及Fe、Al含量均较纯群落湿地发生明显改变有关。芦苇与短叶茳芏的空间扩展整体改变了湿地土壤的全磷（TP）含量和储量,相对于芦苇湿地和短叶茳芏湿地,交错带湿地土壤的TP含量分别增加了20.0%和7.1%,而磷储量分别增加了12.0%和18.0%。研究发现,芦苇与短叶茳芏的空间扩展不但改变了湿地土壤中磷的赋存状况,而且亦可能改变不同磷形态之间的转化。交错带湿地土壤磷赋存状况有助于缓解芦苇与短叶茳芏空间扩展过程中对磷养分的竞争压力,从而可能在一定程度上维持交错带湿地系统的相对稳定。     

闽江口典型芦苇湿地与短叶茳芏湿地土壤碳氮含量的空间分布特征

以闽江河口鳝鱼滩湿地的芦苇湿地、短叶茳芏湿地以及二者交错带湿地为对象,研究了不同类型湿地土壤碳氮含量的空间分布特征。结果表明:土壤总氮(TN)和有机碳(SOC)含量在水平方向上整体表现为交错带湿地芦苇湿地短叶茳芏湿地,而在垂直方向上其在不同类型湿地土壤中的含量均随深度增加而降低;与芦苇湿地和短叶茳芏湿地相比,交错带湿地表层土壤的无机氮含量分别降低了15.78%、0.84%(NH4+-N)和13.04%、44.00%(NO3--N),而在下层土壤分别增加了30.00%、6.06%(NH4+-N)和43.75%、23.91%(NO3--N);芦苇湿地土壤NH4+-N含量主要受到有机质含量控制,短叶茳芏湿地土壤TN含量受到土壤盐分的重要影响,而土壤颗粒组成和水分是影响交错带湿地土壤的NH4+-N和NO3--N关键因子。研究发现,芦苇与短叶茳芏种群的竞争作用不但明显增加了交错带湿地土壤SOC和TN含量,而且也深刻改变了NH4+-N和NO3--N含量的空间分布特征,其可能通过改变土壤的细颗粒组成、氮矿化与硝化作用来影响土壤碳氮的空间分布。     

闽江河口湿地不同植被带土壤全硅的含量及分布特征

硅是湿地系统元素循环所关注的重要内容之一,土壤全硅的分布特征与湿地土壤-植物系统活跃程度密切相关。于2016年1—12月,以闽江河口鳝鱼滩湿地为研究对象,通过野外原位采样及室内实验分析,对短叶茳芏、短叶茳芏与互花米草交错带、互花米草3种植物类型湿地的土壤全硅含量和储量的变化特征进行观测。结果表明:短叶茳芏、短叶茳芏与互花米草交错带、互花米草湿地土壤全硅的年平均含量依次为197.67、201.21、210.33 mg/g,表现为由陆向海方向逐渐增加的趋势;季节上均呈现秋冬高于春夏的趋势;土壤全硅含量和储量均表现为上部土层(0—30cm)高于下部土层(30—60cm)。经统计分析发现,湿地土壤全硅含量与有机质显著负相关(P<0.05),与含水率和pH有极显著正相关关系(P<0.01)。除短叶茳芏湿地外,其余2种湿地土壤全硅含量与有效硅含量显著负相关(P<0.05)。研究闽江河口湿地不同植被带土壤全硅含量和储量及其分布特征,旨在揭示湿地土壤全硅水平在不同类型湿地植被生长影响下的变化过程,为本研究区的硅素研究补充关键数据。     

闽江口互花米草淤积作用对其自身和短叶茳芏残体分解及硫养分释放的影响

2016—2017年,以闽江口鳝鱼滩西北部互花米草(SA)入侵初期与短叶茳芏(CM)形成的典型交错带植物残体为研究对象,基于野外原位分解试验,通过设定无淤积强度(S_0,0 cm/a)、当前淤积强度(S_5,5 cm/a)和未来淤积增强(S_(10),10 cm/a)3种处理,模拟互花米草入侵初期导致的淤积作用对其自身以及短叶茳芏残体分解及硫养分释放的影响。结果表明,随着互花米草入侵导致的淤积强度的增加,互花米草和短叶茳芏残体的分解速率均明显降低;与S_0相比,二者在S_5与S_(10)处理下的分解速率分别降低49.09%(SA)、35.14%(CM)和56.36%(SA)、44.59%(CM)。随着淤积强度的增加,互花米草和短叶茳芏残体分解过程中的TS含量整体均呈增加趋势,且其对短叶茳芏TS含量变化的影响较为明显;互花米草和短叶茳芏残体在分解过程中均表现为不同程度的硫释放,但随淤积强度的增加,二者硫释放量均呈降低趋势,且在相同淤积强度下,前者的硫释放量要高于后者。不同淤积强度下残体分解速率及硫养分释放强度的差异不仅与分解环境中的EC密切相关,且与残体残留率、初始基质质量(C/N和C/S)以及淤积导致养分条件改变而对分解过程中残体基质质量的影响有关。研究发现,随着淤积强度的增加,两种残体的分解速率及硫释放强度均降低;但在相同淤积强度下,短叶茳芏残体的分解速率和硫释放量均大于互花米草。     

乌梁素海野生芦苇群落生物量及影响因子分析

 对内蒙古乌梁素海湿地野生芦苇(Phragmites australis)生物量的调查基础上,探讨了富营养化湖泊湿地水体的物理化学性质对芦苇生物量的影响。结果表明：1）由于环境因子的影响,芦苇群落生物量变化较大,介于1.73～3.00 kg·m-2之间;地下和地上生物量之比介于1.14～2.19之间;2）芦苇群落生物量受多种因素的影响,其中水深是最主要的限制因子,水上生物量和地上生物量随着水深的增加而增加,而地下与地上生物量的比值则随水深的增加而减少,这主要是由于水深改变了芦苇群落的结构（群落密度）和个体形态(株高和株茎);3）芦苇群落生物量随着水体N浓度增加而增加。芦苇各器官（叶、茎、根状茎和根）的N∶P为7.59～12.21,小于14,这也说明该水体中的N负荷是影响芦苇生长的主要限制因子;4）土壤有机质分解对芦苇生长没有产生毒害作用。     

青藏高原高寒草甸植被和土壤对短期禁牧的响应

为探讨青藏高原高寒草甸对短期禁牧的响应,设置冬季自由放牧和短期(2年)禁牧的对比试验。采用随机样方法调查植被群落盖度,分析地上和地下生物量、根冠比、植被地上和地下部分以及表层(0-10cm)土壤全碳、全氮和全磷含量、生态化学计量以及营养元素的关联性。研究结果显示:1)短期禁牧显著改变高寒草甸植被盖度、地上生物量、根冠比、植被全磷含量和N∶P,以及土壤全磷含量。2)相关性分析表明,禁牧后土壤全碳含量与植被地上全碳含量呈显著相关性,自由放牧后土壤全碳和全氮含量分别与植被地下部分全碳和全氮含量呈显著相关性。结果表明,不同的草原管理措施(禁牧、放牧)会改变高寒草甸植被与土壤养分分配及其平衡关系,同时,植被与表层土壤主要养分含量之间的关联性仅存在于部分植物器官与部分营养元素之间。     

闽江口潮滩湿地不同植被带土壤及间隙水中硅的分布特征

以闽江口潮滩湿地为研究对象,由岸及海方向对芦苇、短叶茳芏、互花米草(潮沟内)和互花米草(潮沟外)4种湿地土壤生物硅和土壤间隙水氮硅营养盐含量及其随深度变化的特征进行为期1a的季度观测。结果显示:互花米草(外)、短叶茳芏、芦苇和互花米草(内)带湿地土壤生物硅的年均含量依次降低,分别为14.33、10.40、9.98、7.50 mg/g;互花米草(外)、互花米草(内)、短叶茳芏和芦苇带湿地土壤间隙水活性硅酸盐年均含量依次降低,分别为407、359、344、323μmol/L;湿地各植被带土壤及间隙水含硅量均呈现夏秋季节高于冬春季节的趋势。统计分析表明:间隙水活性硅酸盐与土壤生物硅含量、距潮沟的距离之间的正相关性均比较显著(P0.05),温度对土壤中硅含量的影响也有一定的正相关性,说明湿地植被、温度和潮汐作用是影响闽江口湿地硅分布的重要因素。与土著种对比,互花米草入侵在一定程度上改变了闽江口潮滩湿地土壤硅分布的格局。     

外源氮输入对黄河口新生湿地植物-土壤系统硫分布特征的影响

选择黄河口北部滨岸高潮滩的碱蓬湿地为研究对象,基于野外原位氮(N)输入模拟试验,研究了不同氮输入梯度下(N0,无氮输入;N1,低氮输入,9.0 gN m~(-2)a~(-1);N2,中氮输入,12.0 gN m~(-2)a~(-1);N3,高氮输入,18.0 gN m~(-2)a~(-1))碱蓬湿地植物-土壤系统全硫(TS)分布特征的差异。结果表明,外源N输入明显改变了湿地土壤TS含量的分布状况。随着N输入量的增加,除表层TS含量变化不明显外,其他土层均呈增加趋势。不同氮输入处理下植物各器官的TS含量整体均表现为叶茎根,叶是硫的主要累积器官。尽管氮输入处理并未改变植被的硫分配格局以及其地上与地下之间的硫养分供给关系,但其为适应不同养分环境可进行自身生长特性及养分分配的调整,且这种调整在N2处理下表现的尤为明显。随氮输入量的增加,不同氮处理下植物-土壤系统的S储量整体呈增加趋势,但土壤S储量的增幅远低于植物亚系统S储量的增幅以及N供给的增幅,说明N、S之间的养分供给存在不同步性。研究发现,未来黄河口N养分负荷增加情况下,碱蓬湿地植物-土壤系统的S生物循环速率不但可能会加速,而且N、S养分之间也可能形成一个正反馈机制,并将有利于维持新生湿地的稳定与健康。     

闽江河口芦苇沼泽和短叶茳芏沼泽生态系统含碳温室气体的年收支

河口感潮沼泽是全球重要的蓝碳生态系统,具有很强的固碳能力。碳收支研究是量化生态系统碳源/汇过程及固碳规模的基础。本研究运用透明箱和不同遮光率布遮盖+红外气体分析仪/气相色谱相结合的方法,模拟不同光照条件,测定闽江河口鳝鱼滩半咸水芦苇沼泽和短叶茳芏沼泽的瞬时净生态系统二氧化碳（CO₂）交换量（net ecosystem exchange,NEE）、生态系统呼吸（ecosystem respiration,ER）以及甲烷（CH₄）排放通量,并通过对总光合吸收量（gross ecosystem exchange,GEE）与光合有效辐射的拟合以及ER与气温的拟合,外推2个沼泽生态系统CO₂气体在月、年尺度上的NEE和ER,评估其年固碳量。2个沼泽生态系统的NEE和ER均具有明显的季节变化,春夏秋季为大气中CO₂的汇,而冬季则转化为大气中CO₂的源,芦苇沼泽年尺度固碳能力显著高于短叶茳芏沼泽。芦苇沼泽与短叶茳芏沼泽CH₄排放通量差异不显著。综合考虑CH₄排放,闽江河口鳝鱼滩半咸水芦苇沼泽、短叶茳芏沼泽生态系统年固碳量分别为（5371.52±336.97） g CO₂-eq/m²和（2730.32±503.67） g CO₂-eq/m²。研究表明：闽江河口半咸水沼泽湿地在年尺度上是一个较强的碳汇,在缓解全球变暖方面发挥着重要的角色。     

闽江河口春季互花米草入侵过程对短叶茳芏沼泽土壤碳氮分布特征的影响

2014年4月,选择闽江口鳝鱼滩湿地中未被入侵的短叶茳芏群落(A)、互花米草入侵斑块边缘(B)以及互花米草入侵斑块中央(C)为研究对象,基于时空互代研究方法,探讨了互花米草入侵序列下湿地土壤碳氮空间分布特征的差异。结果表明,互花米草入侵显著降低了土壤的NO_3~--N含量(P0.05),但整体增加了NH_4~+-N含量,这与其入侵后导致湿地土壤颗粒组成发生显著变化(砂砾含量增加33.81%),进而促进了土壤的矿化作用和硝化作用,并有助于硝态氮的垂直淋失有关。互花米草入侵整体增加了土壤的碳氮含量和C/N比,与入侵进程和入侵前相比,互花米草入侵后湿地土壤的碳储量分别增加了8.73%和24.37%,氮储量则分别增加了10.22%和17.87%,这主要与其对闽江口湿地植物群落格局、养分生物循环以及强促淤作用引起的土壤颗粒组成等显著改变有关。研究发现,闽江口互花米草入侵对短叶茳芏湿地土壤碳氮含量的影响相对于江苏盐城、长江口以及杭州湾湿地的影响可能更为显著,其互花米草入侵较大改变了土壤中陆源和海源有机质的来源比例,使得入侵后湿地土壤养分的自源性增强。     

互花米草入侵影响下闽江河口湿地土壤有效硅的时空变化特征

2016年1—12月,选择闽江河口鳝鱼滩的短叶茳芏湿地、互花米草湿地以及二者的交错带湿地为研究对象,采用定位研究方法探讨了互花米草入侵影响下湿地土壤有效硅含量的时空变化特征。结果表明:互花米草入侵影响下3块湿地土壤有效硅含量随时间推移整体呈波动上升趋势;互花米草入侵显著提高了鳝鱼滩湿地30—60 cm土层土壤有效硅含量(P0.01),与短叶茳芏湿地相比,交错带湿地和互花米草湿地30—60 cm土层土壤有效硅含量分别增加了8.56%和19.97%,逐步线性回归分析表明土温和电导是影响其变化的重要因素(P0.01)。研究互花米草入侵影响下湿地土壤有效硅含量的变化特征,对于揭示湿地生态系统生源要素硅生物地球化学循环过程以及互花米草入侵及其扩张机制具有重要意义。     

Exotic Spartina alterniflora provides compatible habitats for native estuarine crab Sesarma dehaani in the Yangtze River estuary

Although the impact of plant invasions on benthic communities, especially burrowing crabs, has received increasing attention, the results from past studies are mixed. The exotic plant Spartina alterniflora has become the most abundant species in the salt marshes of the Yangtze River estuary since it was first found just over a decade ago, but its effects on crabs in the salt marshes is largely unknown. To examine whether the invasions of this exotic plant affected native crabs, we compared the biomass and abundance of the dominant burrowing crab Sesarma dehaani in an exotic Spartina marsh, native Phragmites australis marsh and mudflats of the Yangtze River estuary, China. To explain the differences of S. dehaani populations between different habitats, feeding preference of S. dehaani for Spartina and Phragmites was investigated. Results showed crab abundance and biomass in the Spartina marsh were significantly greater than those in the Phragmites marsh and mudflats. Soil water content and plant community characteristics in the Spartina marsh also significantly differed in the Phragmites marsh and mudflats. Moreover, the feeding preference experiment showed that crabs consumed Spartina more than twice as much as Phragmites. In summary, this study showed that Spartina provided compatible habitats for native crab S. dehaani through offering suitable food source and moderate environmental conditions.     

长江口芦苇和互花米草盐沼湿地蟹类洞穴分布特征及主要影响因子

蟹类洞穴是蟹类在潮间带盐沼生存、繁衍的特征性结构,具有重要的生态功能。洞穴分布特征及其影响因子的分析,是深入探讨蟹类及其洞穴的生态系统功能的重要基础。2015年10月,在崇明北滩单一芦苇(Phragmites australis)群落,单一互花米草(Spartina alterniflora)群落和芦苇-互花米草混合群落3种典型生境中,对蟹类洞穴的分布特征及其相关的大型底栖动物、植被、沉积物等的特征参数进行了调研与分析。结果表明,生境类型差异对蟹类洞穴分布特征及相关生境因子具有重要影响。蟹类洞穴的分布密度和开口直径在不同生境间存在显著差异(P0.05),且单一芦苇群落生境内洞穴密度要显著高于单一互花米草群落生境(P0.05),洞穴开口直径在单一互花米草生境要显著高于单一芦苇生境(P0.05);大型底栖动物生物量、密度、植物地下部分生物量在不同生境间差异不显著(P0.05),而植株密度、活植株高度、植物地上部分生物量以及沉积物含水率、p H、氧化还原电位在不同生境间存在显著差异(P0.05)。沉积物中值粒径,总氮含量和总碳含量在不同生境间的差异随深度不同会发生变化。不同生境主要生境因子的差异是导致蟹类洞穴分布特征不同的根本原因;蟹类洞穴分布特征受多个生境因子的综合作用。筛选的生境因子的组合虽然与洞穴分布特征具有显著相关性,但相关系数较小。未来研究中需要拓展生境因子涵盖范围,加强多因子综合作用分析。     

敦煌阳关湿地芦苇克隆构件空间拓展策略及其对土壤环境因子的响应

空间拓展是克隆植物响应环境的生态适应和权衡维度,以内陆盐沼湿地典型代表敦煌阳关国家级自然保护区内的芦苇(Phragmites australis)为研究对象,基于水库距离远近和芦苇种群的密度与盖度,设置了近水区(500 m)、过渡区(1500 m)、荒漠区(2500 m)3个不同的采样梯度,研究了环境异质条件下芦苇克隆构件空间拓展策略及其对土壤环境因子的响应。结果表明:(1)芦苇克隆构件在异质环境条件下差异显著,初级根茎条数、根茎节间长、间隔子长、分枝角度呈现"同增同涨"的协同进化关系(P0.01),而与分株数呈现"此消彼长"的权衡关系(P0.01)。(2)且随着种群的密度降低,芦苇在空间拓展过程中呈现从"密集型"转"游击型"的生存策略。(3)冗余分析显示土壤水分、pH值、盐分是克隆构件空间拓展的主要驱动力,其中各层土壤水分、深层土壤pH值和盐分是芦苇空间拓展最重要的环境因子。明晰内陆河湿地芦苇克隆构件空间拓展策略及主要的环境驱动力,能为干旱脆弱敏感区湿地保护和生态恢复提供借鉴意义。