互花米草入侵对鸟类的生态影响

生物入侵威胁本地物种生存,破坏生态系统的结构和功能,是导致全球生物多样性丧失的重要原因之一。外来植物是入侵生物中的重要一类,可以显著改变本地植被群落,并影响其他生物类群。鸟类作为生态系统中的较高营养级,对由入侵植物引起的栖息地变化十分敏感。互花米草自引入中国沿海以来,其分布区域不断扩散,多数研究认为互花米草入侵造成本地生物多样性降低和生态系统退化。系统梳理了互花米草入侵对鸟类栖息地、食物资源、繁殖、群落等方面的生态影响。主要负面影响有:(1)植被群落结构不利于鸟类栖息、筑巢、觅食;(2)鸟类食物资源丰度和多样性下降;(3)本地鸟类种群数量和物种多样性显著下降。在我国东部沿海湿地,互花米草入侵已经显著改变了植被与鸟类分布格局。但随着入侵历史的增长,少数小型雀形目鸟类却可以逐渐适应互花米草生境。互花米草入侵为某些非本地鸟类提供了空白生态位,在一定程度上丰富了本地物种多样性,对互花米草的快速清除反而可能不利于已适应并依赖互花米草生境的鸟类。综上,认为互花米草入侵对鸟类群落甚至整个生态系统的影响可能需要更多研究进行综合评价,应开展长期、大尺度、多因子的监测研究和多物种比较研究,建立生态评价模型并制定科学有效的互花米草管理对策。     

互花米草入侵对黄河三角洲湿地表层沉积物金属元素分布格局的影响

互花米草被引入后迅速生长蔓延,已成为黄河三角洲河口湿地主要入侵物种,极大影响了河口湿地沉积物表层重金属元素分布格局。本研究选取不同入侵年限(3、5、7、10、15和20年)的互花米草湿地以及芦苇湿地、盐地碱蓬湿地、柽柳湿地和光滩湿地,采集表层沉积物并测定Ca、Fe、Mg、Mn、Zn、Ni、Pb、Cr、Cd、Cu和Li元素含量,采用富集系数及地累积指数法对污染水平进行评价,分析互花米草入侵对元素分布格局的影响。结果表明：(1)随入侵时间推进,互花米草湿地表层沉积物有机碳(SOC)和总氮(TN)含量要大于本土植被覆盖湿地表层沉积物含量。本土植物所在湿地沉积物重金属含量要高于互花米草入侵湿地沉积物重金属含量。(2)Ca处于中度富集状态,而Cd可能造成本地区中度污染。(3)重金属元素之间具有显著相关关系,尤其是Fe、Mn元素与Mg、Zn、Cu元素相关性较大,互花米草湿地中的大多数元素变化主要受岩石圈基岩风化和泥沙搬运沉积影响。     

互花米草入侵对黄河三角洲秋季底栖食物网的影响

为了保滩护岸,互花米草于1990年被引种至黄河三角洲,随后迅速蔓延,给滨海湿地生态系统带来了严重威胁.为了明晰互花米草入侵对黄河三角洲湿地底栖食物网结构的影响,本研究基于稳定同位素技术,于2020年11月对互花米草入侵区域大型底栖动物的潜在食源、营养级和食物网结构进行了采样分析.结果 表明:调查区域潜在食源δ13C平均...     

互花米草入侵对土壤生态系统的影响

互花米草是全球海岸滩涂湿地生态系统最成功的入侵植物之一,对中国沿海湿地土壤生态系统也产生了重大影响.本文主要从入侵地土壤生态系统的结构组分(土壤微生物和土壤动物)与物质循环(土壤碳循环、氮循环、磷循环和重金属元素)两大方面,综述了近年来国内外互花米草入侵对沿海滩涂与河口地区土壤生态系统的影响.此外,本文还指出了未来互花米草的研究方向,包括加强互花米草对入侵地土壤微生物的影响的研究,整合互花米草对地上、地下资源竞争和生态过程影响的研究,以及互花米草在全球变化大背景下入侵动态预测.     

互花米草入侵对沿海湿地甲烷排放的影响

采集互花米草不同入侵年限(8、11和15年)的原状土壤,采用盆栽试验,研究了土壤有机碳含量对沿海湿地CH4排放的影响。结果表明,土壤有机碳含量随着互花米草入侵年限的增加而增加。在植物生长季,互花米草入侵15年的土壤有机碳含量为12.97g·kg-1,土壤CH4排放通量为2.94mg·m-2·h-1,显著高于入侵年限为8和11a(有机碳含量为8.11和9·16g·kg-1)的土壤,其土壤CH4排放通量分别为1.95和2.34mg·m-2·h-1。这主要是由于随着土壤有机碳含量提高,不仅为产甲烷菌提供了更多底物,同时也促进了产甲烷菌数量增加,从而导致更多CH4排放。因此,在评价互花米草入侵的综合环境效应时,需要兼顾土壤固碳能力和温室气体排放。     

互花米草入侵对滩涂湿地甲烷排放的影响

在浙江省台州市附近滩涂湿地设置3个不同互花米草入侵密度梯度,即仅有本土植物样地、互花米草与本土植物混生样地和互花米草单优群落样地,研究互花米草入侵对滩涂湿地CH₄排放的影响.结果表明: 3个样地CH₄排放通量为0.68～5.88 mg·m^-2·h^-1,CH₄排放通量随着互花米草入侵梯度的增加而显著升高,互花米草单优群落样地CH₄排放通量分别为本土植物样地和混生样地的8.7和2.3倍.互花米草入侵显著提高了产甲烷菌数量、产甲烷潜力、甲烷氧化菌数量、甲烷氧化潜力、植物生物量、土壤有机碳含量和土壤pH,降低了土壤全氮含量.CH₄排放通量与土壤全氮呈显著负相关,与产甲烷菌数量、产甲烷潜力、甲烷氧化菌数量、甲烷氧化潜力、植物生物量和土壤pH呈显著正相关.互花米草的入侵提高了滩涂湿地植物群落生物量和土壤pH,促进了产甲烷菌数量和产甲烷潜力,从而提高了滩涂湿地的CH₄排放.     

基质及水位对入侵种互花米草生长的影响

为了揭示基质和水位对互花米草种群扩张过程的影响,通过室内模拟试验分析了不同基质和地下水位对互花米草幼苗存活率、高生长和生物量及分配等表型参数的影响。结果表明:基质、水位及其交互作用对互花米草幼苗生长影响显著;基质类型和地下水位的交互作用显著影响幼苗的存活率;同种基质中地下水位的降低显著促进了幼苗根长的增加;由于不同基质持水力和营养的差异,沙中生长的幼苗随地下水位的降低地上部分表现出显著的生长抑制,而沙土和壤土中的幼苗在中等水位生长最好;沙中幼苗根状茎的长度显著低于沙土和壤土,而随水位的降低,沙土和壤土根茎长度显著下降。由此可以推论,互花米草种群扩张强度因生境而异,在沙土和壤土基质中互花米草可能表现出更强的入侵性和扩散能力。     

芦苇与入侵植物互花米草的光合特性比较

以上海崇明东滩湿地外来入侵植物互花米草与本地种芦苇为研究对象,对它们的光合特性进行了比较研究,结果表明:(1)与芦苇相比,互花米草具有更高的表观量子效率(AQY)、CO2羟化效率(CE)和最大净光合速率(pmax);(2)生长季节初期,互花米草午间时段的光合、气孔导度和蒸腾速率均高于芦苇,各指标与光、温的变化基本一致;(3)互花米草的净光合速率曲线呈“单峰”型,测定指标在强光合辐射、高温条件下迅速上升,芦苇则表现出明显的“午休”现象;(4)在生长季节初期(5月份)和活跃期(9月份),互花米草的净光合速率显著高于芦苇,而在生长季节后期(11月份)则低于芦苇。该项研究有利于解释互花米草生长迅速,生产力高,竞争性强的生理生态学特性。     

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。     

土壤水分条件对克隆植物互花米草表型可塑性的影响

在互花米草草滩挖掘沙蚕是海岸带常见的行为,会造成土壤结构松散,蓄水能力下降,局部土壤水分含量低.能否利用这些条件,降低互花米草种群的入侵性,并进而对互花米草的控制提供对策是一个重要的生态学命题.为此,实验模拟3种不同土壤蓄水条件,并测定互花米草在该条件下的形态与存活指标、克隆特征参数及生物量积累与分配格局.结果表明:土壤水分条件对互花米草的叶长和根状茎生物量均没有显著影响(p> 0.05);而其株高、分枝强度、克隆存活数、克隆存活率及地上生物量在各土壤水分条件间差异显著(p< 0.05);在低水分条件下,互花米草的芽数、基茎粗、地上生物量比和叶生物量比均显著低于其他两组处理(p< 0.05),地下生物量比则显著高于其他两组处理(p< 0.05);在中等水分条件下,互花米草的根状茎长、根状茎节数、地下生物量和茎生物量比与其他两组处理差异不显著(p> 0.05),而在其他两组处理间差异显著(p< 0.05);在高水分条件下,总生物量、茎生物量和根生物量显著高于其他两组处理(p< 0.05),根状茎生物量比则显著低于其他两组处理(p< 0.05),而这些指标在其他两组处理间均差异不显著(p> 0.05).由此推断,土壤水分条件适中有利于互花米草的生长扩张以占领有利的资源环境,而土壤水分条件低则抑制互花米草的生长繁殖,影响其种群延续.     

互花米草幼苗对重金属镉胁迫的生理响应

以互花米草为实验材料,通过模拟海水河沙培养实验,研究不同浓度镉胁迫对互花米草生理生化的影响。结果表明:随着镉浓度的增大,互花米草叶、根生物量逐渐降低,膜透性、丙二醛、SOD、POD酶活性随着镉浓度的增加而增加,其酶抗性也发挥到最大的程度。随着镉浓度的增加互花米草的光合特性发生较大变化,净光合速率、胞间CO₂和气孔导度都下降和减少。     

互花米草入侵对大型底栖动物群落垂直结构的影响

2012年8月,在浙江省玉环县漩门湾国家湿地公园,利用自制分层采样器,以5 cm为单位对0—25 cm泥层进行分层取样,研究潮间带互花米草滩涂和自然滩涂两种生境中大型底栖动物的垂直分布情况,以及互花米草入侵对大型底栖动物垂直结构的影响。两种生境中共获得大型底栖动物40种,其中软体动物18种,甲壳动物13种,环节动物4种,其他类群5种。在自然滩涂生境中获得的物种数为30种,互花米草生境为31种,两种生境的共有种有21种。互花米草和自然滩涂生境平均栖息密度分别为222.6株/m2和1052.8株/m2。研究结果表明:(1)大型底栖动物主要栖息在0—10 cm泥层深度;(2)大型底栖动物群落沿泥层深度存在分层分布现象;(3)互花米草入侵缩短了底栖动物的垂直分布距离,但对其主要栖息深度影响不大;(4)互花米草入侵改变了原来生境特征,导致大型底栖动物的群落结构发生变化。     

生境异质性及源株密度对互花米草入侵力的影响

外来物种互花米草(Spartina alterniflora)被引种到我国海岸带后,已带来一系列生态危害,严重影响了入侵地生态系统结构和功能,深入了解其入侵机制是实施有效控制的基础和理论依据。长江口的滩涂湿地是我国典型的异质潮滩,拥有多种生境。为了探究异质潮滩环境中互花米草初始源株对其入侵力的影响,研究通过野外移栽实验,模拟不同源株密度,探讨潮滩湿地生境异质性及源株密度对互花米草定居、生长和扩散的影响。结果表明:1)生境异质性及源株密度均对互花米草存活率、株高及种群增长率有极显著影响(P0.01)。2)至生长季末,植被区内互花米草存活率、株高均显著高于前沿光滩(P0.05)。此外,淤泥质潮滩植被区内互花米草株高、种群增长率也显著高于粉砂质潮滩植被区(P0.05)。3)互花米草入侵植被区不受源株密度的限制,但随源株密度增加,互花米草种群增长率显著降低(P0.05),而株高无显著差异(P0.05);在光滩区,只有高源株密度才可入侵成功。4)异质生境的冲淤动态、淹水时间和淹水深度是影响互花米草存活和生长的主要环境因子。丰富了河口湿地互花米草入侵力的机理研究,也为我国开展互花米草防控及海岸带保护、修复和管理提供了科学依据,具有重要的理论和实践意义。     

互花米草生物量变化对盐沼沉积物有机碳的影响

以江苏王港典型互花米草(Spartina alterniflora)盐沼湿地为研究对象,分析光滩及互花米草滩沉积物中有机碳的水平和垂向分布特征,了解互花米草生物量的季节动态变化,探讨二者之间的相互关系,在此基础上研究互花米草生物量分布和季节变化对沉积物中有机碳(TOC)含量的影响。结果表明,互花米草枯落物中的有机碳数量在两个月内衰减了40%,而表层沉积物中TOC含量及其中互花米草来源TOC所占比例的变化,均与互花米草地表枯落物量的季节变化存在两个月的"相位差",这与枯落物快速分解时间大致吻合,说明枯落物是表层沉积物中TOC的重要来源。高达60%的互花米草地下生物量分布在0—20cm深度内,该深度范围内沉积物中TOC含量较高,且TOC主要来源于互花米草。此外,不同深度TOC含量与地下生物量之间存在良好的正相关关系,说明地下生物量是影响沉积物TOC含量的重要因子。研究区互花米草年固碳能力为2274g m-2a-1,盐沼沉积物中TOC埋藏速率达到了470 g m-2a-1,是地表一个重要的碳汇;同时研究区每年向近岸水域输出大量的TOC,是近岸海域生态系统的一个重要碳源。     

互花米草(Spartina alterniflora)潜在分布格局的空间尺度效应

了解不同空间尺度下外来入侵植物互花米草(Spartina alterniflora)的潜在分布格局,有助于制定科学的防治管理策略,维护滨海湿地的生物多样性。研究基于有效的地理分布点位和环境变量数据集,设置了3个研究区幅度(区域、国家、全球)和5种环境变量粒度(30″、1.0′、2.5′、5.0′、10′),应用最大熵(MaxEnt)模型预测互花米草在不同幅度和粒度下的潜在分布,探究互花米草分布格局及其环境影响因子对空间尺度响应。结果表明：(1)MaxEnt模型在不同空间尺度下的预测效果较好,各尺度下测试集的受试者曲线下面积(AUC)值均大于0.8,真实技巧统计值(TSS)值则超过0.56,但模型的预测精度对空间尺度变化较为敏感;(2)不同空间尺度下互花米草的潜在分布格局存在着显著的差异性,表现为适生区面积会随着空间范围扩大或环境变量分辨率降低而提高,且质心位置也在不断发生地带性转移;(3)空间尺度的变化会削弱主要环境变量的解释力。在大尺度范围和低分辨率环境变量图层中,气候因子的重要性较大,而在相反尺度下地形因子的影响度得到提升;(4)研究区范围与环境变量分辨率不匹配时,模型预测精度和物...     

基于高光谱数据的互花米草叶片功能性状反演

互花米草成功入侵的关键是其生长繁殖能力以及对环境的适应能力,叶片含水率、相对叶绿素含量、碳氮比、总氮、总磷以及比叶面积等叶片功能性状反应的是互花米草对资源的利用能力以及环境的适应能力。以江苏盐城滨海湿地为研究对象,进行互花米草叶片功能性状与高光谱数据的关系研究。通过对原始光谱数据以及一阶微分转换光谱数据进行主成分分析提取新的主成分变量作为自变量分别建立不同性状的逐步回归、BP神经网络、支持向量机、随机森林4种预测模型,通过比较构建模型的R²以及RMSE选择最优模型,进而基于相关性分析得到的敏感波段构建最优模型,验证其准确性和适用性。研究结果发现：（1）一阶微分数据的建模效果优于原始光谱数据;（2）通过对不同功能性状的预测建模,发现4种模型的预测效果排序为：随机森林>支持向量机>BP神经网络>逐步回归,其中随机森林模型的准确性高、稳定性强,明显优于其他3种模型,而逐步回归模型的效果最差,不适用于互花米草叶片功能性状的高光谱建模;（3）通过对相关性分析得到的敏感波段建立随机森林模型,建模R²均大于0.90,验证R²介于0.73-0.95之间,进一步证实了随机森林模型的准确性和稳定性。研究结果表明,高光谱数据可以作为快速监测互花米草生长状况的有力手段,而随机森林模型可以作为高精度模型实现对互花米草不同叶片功能性状的估测。     

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NHX2基因的克隆与功能鉴定

NHX2属于CPA1基因家族,编码Na~+/H~+逆向转运蛋白,控制液泡膜中活性K~+的摄取,同时调节气孔的关闭。该研究以耐盐植物互花米草为材料,采用PCR技术克隆NHX2基因,并将其转入拟南芥进行相关功能鉴定。结果显示:(1)成功克隆获得互花米草NHX2基因CDS序列(1 602 bp),命名为SaNHX2,该基因编码533个氨基酸,SaNHX2蛋白的分子量约为58.65 kD,定位于细胞核和细胞膜,表明SaNHX2基因可能发挥转录调控的功能。(2) qRT-PCR结果显示,在ABA、NaCl和干旱胁迫处理下,互花米草叶和根中SaNHX2基因的表达量均上调。(3)为进一步鉴定其功能,成功构建植物表达载体,将SaNHX2基因转入拟南芥;经RT-PCR检测结果显示,SaNHX2基因在转基因植株中过表达;高盐胁迫处理后,转SaNHX2基因拟南芥的主根长度、叶绿素总量和相关胁迫应答基因表达量均高于转空载拟南芥,表明转SaNHX2基因拟南芥的耐盐能力显著增强。研究表明,SaNHX2基因可能在盐胁迫调节机制中发挥调控作用,可作为改良农作物耐盐的重要候选基因。     

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。