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。     

优势种去除对崇明东滩盐沼湿地生态系统的影响

盐沼生态系统环境梯度明显,物种组成较简单,是研究生物多样性与生态系统功能关系的理想对象。本研究以崇明东滩盐沼湿地为研究区域,研究优势种去除对植物群落结构以及底栖动物群落的影响。结果表明:(1)去除处理仅对植物群落分株密度有极显著效应(P0.01)。去除组和对照组物种组成差异随时间增加而减小,处理效应逐渐减弱。(2)去除组底栖动物密度均低于对照组,但差异不显著。(3)盐沼植物群落特征与底栖动物群落有密切关系,植物密度、冠层高度与底栖动物密度相关性极显著。去除优势种后,植物群落分株密度升高,群落内剩余物种占比有所上升,次优势种对群落的补偿效应具有较大贡献;而底栖动物群落密度下降,其生物量和多样性指数的变化趋势与密度并不一致。上述结果表明生物多样性变化影响了盐沼湿地生态系统植物群落和底栖动物群落结构,进而可能影响物质循环和能量流动过程。     

崇明东滩盐沼植被成带性对土壤因子的响应

对东滩湿地不同植被带与土壤环境因子的关系进行了探讨,分析植被成带性分布与土壤含水量、土壤盐度、土壤温度之间的关系,研究表明:(1)光滩(TF)、海三棱藨草(Sm)、互花米草带(Sa)土壤含水量差异显著(P0.05),随着土壤含水量的显著变化,海三棱藨草和互花米草种群分布呈现明显带状分布,土壤含水量对植被带的分布起到一定的平衡作用,在土壤经常性淹水下,互花米草种群的海向性拓殖受到一定抑制。(2)光滩带、海三棱藨草带、互花米草带之间的土壤盐分(NaCl)差异极显著(P0.001),从海向陆依次为:NaCl光滩带NaCl海三棱带NaCl互花米草带,NaCl含量增加土壤含水量相对减小,土壤盐度和含水量的差异极大影响了海三棱藨草和互花米草植被带的分布模式,从而进一步制约了其演替进程。不同植被带间温度差异显著,总体趋势为互花米草带最高而潮滩带最低,并且互花米草带土壤温度显著高于其它各带,小尺度空间上植被对环境因子的响应明显。(3)相对于7月份而言,5月份各带内土壤含水量显著较高,但植被带间没有显著性变化。光滩最高,依次为海三棱带和互花米草带。然而,7月份土壤盐度和温度显著大于5月份,互花米草带最高,依次为海三棱和光滩带。     

崇明东滩自然保护区盐沼植被的时空动态

盐沼植被是滩涂湿地的重要组成部分,其动态变化直接影响着湿地的生态服务功能和价值。通过对1998~2005年间4景不同时相的LandsatTM遥感影像的解译分析,结合历史资料数据和近年来的现场调查,分析了崇明东滩鸟类自然保护区自建立以来,盐沼植被的时空演替动态过程。结果显示,随着滩涂的淤涨,东滩盐沼植被的面积从1998年的2478.32hm2增加到2005年的4687.74hm2,而互花米草(Spartina alterniflora)自人为引入至2005年,其面积已增加到1283.4hm2,其增加速率显著高于土著种芦苇(Phragmites australis)和海三棱藨草(Scirpus mariqueter),并且已在东滩保护区相当区域内形成单优势种群落。受1998年和2001年两次高滩围垦和互花米草入侵影响,崇明东滩的芦苇群落面积大大减少,虽随着滩涂的淤涨,芦苇群落的面积逐年有所增加,但增加的速度缓慢。互花米草有着更广的生态幅和竞争优势,是滩涂中扩散最快的植被,而淤涨型滩涂为其提供了可扩张的空生态位,如不加以控制和治理,其快速扩散将会对崇明东滩保护区的生态系统造成更大的威胁和影响。     

人工植被对崇明东滩滨海盐土水盐空间异质性的影响

运用经典统计学和地统计学相结合的方法,于2012年6月研究了上海市崇明东滩滨海盐土上3种人工植被表层土壤(0～20cm)水盐的空间异质性.结果表明:不同样地的土壤含水量大小顺序为:落羽杉林>狗牙根草丛>夹竹桃灌丛,其变异系数分别为13.9%、13.4%和12.9%;土壤电导率为:夹竹桃灌丛>落羽杉林>狗牙根草丛,其变异系数分别为79.2%、55.4%和15.9%;二者均属中等程度变异.不同样地土壤水盐的理论变异模型各不相同,其中土壤电导率的拟合效果更好,R2在0.97～0.99.当植被从夹竹桃灌丛→狗牙根草丛→落羽杉林,土壤含水量的空间异质性程度由弱变强,其中夹竹桃的变异性是随机的;植被从狗牙根草丛→夹竹桃灌丛→落羽杉林,土壤电导率的空间异质性由中等相关变为强相关.不同植被下土壤电导率空间自相关性多为正相关,土壤水分多呈负相关.狗牙根草丛的土壤水盐均呈条带状分布,落羽杉林地土壤水盐均呈大斑块连续状分布,而夹竹桃灌丛的土壤水分呈小斑块破碎状分布,盐分呈条带状分布.     

崇明东滩盐沼土壤重金属含量的高光谱估算模型

高光谱遥感技术现已被广泛应用于地表矿物成份的识别以及它的含量、植物化学成份的估测,土壤调查等方面的研究。利用地物光谱仪测定了长江口崇明东滩盐沼土壤的光谱信息,根据EO-1卫星Hyperion高光谱仪的波段设置,提取各波段平均波长的光谱反射率,并结合实验室实测的土壤重金属含量,应用偏最小二乘法(PLS),预测盐沼土壤重金属含量。结果表明,盐沼土壤重金属Zn、Cr、Cu预测值与实测值相关系数分别达到0.822**、0.761**和0.775**,均为极显著相关,其实测值与预测值的平均相对误差为4%、3%和4%。研究结果可以为高光谱遥感技术反演盐沼土壤重金属含量,进一步应用空间或航空遥感进行大尺度环境污染遥感、遥测信息提取和反演提供技术支撑。     

长江口崇明东滩盐沼湿地围堤工程对底栖动物群落的影响

长江口崇明东滩盐沼湿地围堤工程是以清除入侵植物互花米草为目的而进行的生态修复工程。由于大型底栖动物可作为重要的环境指示生物,分析比较了围堤前后围堤工程内和工程外大型底栖动物群落结构及多样性的变化。结果表明,在2013年围堤工程前和2016年围堤工程后两次调查共采集到大型底栖动物29种,分别隶属于无针纲、多毛纲、腹足纲、双壳纲、甲壳纲和昆虫纲。在2013和2016年围堤外光滩生境分别采集到底栖动物21种和27种,并且所有样线都表现出物种数量增加或持平;然而在围堤内区域,两条全封闭样线(样线2和样线3)由围堤前的12种减少到围堤后的6种,而在保留进出水口的半封闭样线1围堤内由围堤前7种增加到围堤后12种。底栖动物平均密度在半封闭样线1围堤内由围堤前的(75±0)个/m²增加到围堤后的(288±111)个/m²(P=0.091),在全封闭的样线2(2013:(120±17)个/m²; 2016:(7±7)个/m²)和样线3(2013:(359±20)个/m²; 2016:(93±93...     

崇明东滩南部盐沼植被空间分布及影响因素分析

崇明东滩南部滩面高程、土壤盐度在空间上呈明显的梯度变化规律。高程整体西高东低、北高南低, 盐度东北高、西南低, 两者共同限制着盐沼植物在空间上的分布。该文围绕崇明东滩南部主要植被类群及其空间分布, 探讨了土壤盐度、潮滩高程两大环境因子与植物种群分布的对应关系。基于2013年夏、秋季植被空间网格采样和空间插值, 分析了东滩南部植物的空间分布现状, 发现不同植物类群在高程和土壤盐度上存在极显著的差异(p < 0.01)。高程差异: 莎草科类群主要分布于高程区间2.93-4.07 m的低潮滩, 禾本科主要集中分布在高程3.13-4.31 m的中、高潮滩; 盐度差异: 海三棱藨草(Scirpus mariqueter)和互花米草(Spartina alterniflora)优势种群植被覆盖区表层30 cm的平均土壤盐度为(3.2 ± 0.6) g·kg^-1, 显著高于其他类群植物分布区的平均土壤盐度(2.0 ± 0.3) g·kg^-1 (p < 0.01)。崇明东滩湿地生态系统的关键种兼先锋种——海三棱藨草, 分布高程介于2.53-3.97 m, 而互花米草能适应海三棱藨草80%的高程区间, 两者在高程上存在竞争关系。统计数据显示, 研究区域中近90%的海三棱藨草分布在研究区东北部, 土壤盐度范围为1.6-4.5 g·kg^-1, 海三棱藨草、互花米草能较好地适应该空间内的盐度胁迫, 两种植物在此交替出现。但是在高程和土壤盐度的综合作用下, 互花米草的生长状况更好, 因此该区的海三棱藨草很可能会被互花米草逐步取代。对各类群植被分布和优势面积的研究发现, 海三棱藨草总分布面积为294 hm², 优势群落面积120 hm², 海三棱藨草仅占莎草科植物总优势面积的15.7%, 占研究区总面积的6.9%, 在6种主要植物(芦苇(Phragmites australis)、白茅(Imperata cylindrica)、互花米草、糙叶薹草(Carex scabrifolia)、藨草(Scirpus triqueter)、海三棱藨草)中比重最小, 这给保护区内海三棱藨草种群的恢复和保护带来极大的挑战。     

水位调控对崇明东滩围垦区滩涂湿地土壤呼吸的影响

以长江口崇明东滩围垦区滩涂湿地3个地下水位梯度(低水位、中水位和高水位)为对象,于2011年1月至2012年1月测定了湿地的土壤呼吸速率及其主要影响因子.结果表明： 围垦区滩涂湿地低水位、中水位和高水位的土壤呼吸速率年变化幅度分别为0.75～11.57、0.70～12.61和 0.83～6.67 μmol·m^-2·s^-1,土壤呼吸速率的最大值出现在7月,最小值出现在1月;在3个梯度下,0～5 cm层土壤温度为驱动围垦区滩涂湿地土壤呼吸季节动态的关键微气象因子,拟合指数模型可以解释其70 %以上的季节变异,而各梯度间土壤呼吸温度敏感性(Q₁₀值)无显著差异;高水位的土壤呼吸速率最低,可能与土壤温度较低和土壤体积含水量较高有关,中水位的土壤呼吸速率高于低水位,可能是土壤电导率和容重较低,地上生物量和细根密度较高的结果.合理调控围垦区滩涂湿地水位可以降低土壤呼吸速率,增强该类退化湿地的碳汇功能.     

促淤等人为扰动对长江口滩涂湿地土壤微生物呼吸的影响

为阐明促淤和堤内农业生产对长江口滩涂湿地土壤微生物呼吸(SMR)的影响,在崇明东滩和九段沙湿地设置3个典型区域,研究了人为扰动和自然状况下湿地SMR的差异性,并通过分析不同类型湿地土壤的微生物活性和环境因子阐明了导致SMR差异的主要原因。结果显示,促淤区现有湿地SMR强度((0.41±0.22)mgCO·2g-·124h-1)高于自然状态区((0.07±0.02)mgCO·2g-·124h-1),且差异达到了极显著水平(P0.01);堤内不同农业生产模式导致的施肥强度差异对堤外湿地SMR也有一定影响。通径分析表明,促淤等人为扰动状态下湿地土壤微生物活性增强是导致其SMR较高的主要原因,其中土壤原核微生物多样性指数及蔗糖酶活性与SMR强度的关联性尤为显著。而促淤与堤内化肥施用所引起的已有滩涂湿地土壤环境条件的改变,特别是土壤含水量下降和无机氮含量增高是导致其微生物活性发生改变的重要原因。总体而言,促淤和堤内高强度施肥的农业生产模式一定程度上会增强堤外现有滩涂湿地的SMR,从而弱化其碳汇功能。     

Effects of morphological changes on metal accumulation in a salt marsh sediment of the Skallingen peninsula,Denmark

In 1931 a red-colored, sandy marker horizon was placed on the emergingSkallingen salt marsh. Sedimentation on top of the marker horizon sincethen shows two opposing tendencies. Coincident with salt marshdevelopment the sediments display up to 1964 a fining upward sequencewith an increasing content of organic matter. Since 1964 a nearby creekhas meandered towards the sampling plot. Consequently, the sedimentsbecome coarser with a decreasing organic matter content. Themorphological induced changes in sedimentary conditions strongly influencemetal content in the sediments and thereby hide anthropogenic inducedconcentration variations. Thus, an apparently diminishing Zn content (perkg dry weight) since 1964 could indicate lesser load to the area. However,corrected for grain size effects there is an increasing content of Zn. Othermetal concentrations (e.g. Cu) show a diminishing trend when corrected forgrain size effects and therefore indicate a reduced anthropogenic inducedload of these metals to the salt marsh.     

The environmental consequences of climatic change on British salt marsh vegetation

The present relationship between sea level and the zonation of salt marsh vegetation is discussed in terms of the salt marshes of the Essex and Kent coasts. These marshes are already decreasing in area as a result of a number of different environmental pressures, including the sinking of the land relative to the sea, at a rate of about 3 mm per year, the result of isostatic adjustment following the last glaciation. Because most British salt marshes are backed by a sea wall the marshes can not respond to rising sea levels by migrating landwards, thus increasing the impact of sea level change. In view of this and of the importance of salt marshes as protection for the sea walls themselves, a conceptual model has been developed, of the likely impact of climate change and the resulting sea level rise, on British salt marsh vegetation. The basis of this approach is the assumption that a rise in sea level will cause the drowning of certain existing vegetation zones and their subsequent replacement by new vegetation types appropriate to the changed sea level. Estimates have been made of the likely impact of rises in sea level of 0.5, 1.0 and 1.5 metres on the five major vegetation zones identified in East Anglia. The validity of this approach is discussed, together with the likely additive effect of present degenerative changes observed in the Essex salt marshes. It is estimated that over the next 60 years a sea level rise of only 0.5 m, when existing degeneration is taken to account, would cause a loss of over 40% of the present area of salt marsh in Essex and probably also in Kent. These losses would mainly effect the higher salt marsh vegetation zones which would be replaced by pioneer communities. These predictions would be greatly magnified by larger rises in sea level. The wider ecological implication of these changes and some possible remedial measures are considered. These predictions are discussed in relation to the situation in the rest of East Anglia and for Britain as a whole.     

上海市崇明岛城镇河流沉积物重金属累积与环境风险

小城镇河流沉积物重金属累积状况间接指示了河流水环境质量现状,研究河流沉积物重金属累积水平与环境风险具有重要的现实意义.对上海市崇明岛崇南分区3个典型城镇(城桥镇、堡镇、陈家镇)河流沉积物重金属累积特征进行了研究.结果表明,3个城镇河流沉积物中Zn、Cr、Cu、Pb和Cd平均含量分别为：城桥镇103.1、79.2、39.0、29.7和0.300 mg·kg^-1;堡镇99.0、104.0、50.5、32.7和0.308 mg·kg^-1;陈家镇86.7、79.5、32.2、30.5和0.274 mg·kg^-1;崇南分区94.72、81.35、38.52、30.78和0.297 mg·kg^-1.用地累积指数法(I_geo)对沉积物重金属进行的环境风险评估结果为：崇明3个城镇河流沉积物重金属均为低-中等环境风险,其中3个城镇达到中等环境风险的概率为城桥镇>堡镇>陈家镇.     

崇明东滩南部河口盐沼植物群落种间关系的数量分析

对崇明东滩南部盐沼植物群落样方进行调查,基于现有17种高等植物,特别是8种常见植物的2×2联列表和植被盖度值,利用方差比率法、χ²检验以及Spearman秩相关分析对物种关联性和相关性进行分析.结果表明: 方差比率(VR=0.61)的检验统计量W=48.61,落在 χ² 2个临界值区间之外,因此该区域盐沼植物群落内植物整体关联度表现为显著负相关;依据各优势植物对环境的适应方式和生境的主导因素,参考Spearman秩相关分析的结果,将它们划分为4个生态种组: 芦苇、糙叶苔草-藨草-水莎草、互花米草-海三棱藨草、白茅-稗草.崇明东滩南部盐沼植物群落种间关系复杂,群落表现极不稳定,植物对于环境影响较为敏感.在明确物种之间关系的基础上,针对海三棱藨草的分布现状提出了相应种群的保护措施和建议.     

长江口崇明岛周缘盐沼湿地土壤碳储量的空间格局

盐沼湿地在缓解温室效应和应对气候变化方面发挥着重要作用,是重要的"蓝碳"生态系统。储存在盐沼湿地土壤中的有机碳(SOC)是盐沼湿地碳汇的主要成分,但受植被覆盖、土壤环境等生境要素变化的显著影响。以长江口崇明岛周缘的盐沼湿地为典型研究区域,分别测量了环岛不同样线和不同植被区SOC含量及环境因子(盐度、容重、碳氮比(C/N)等),在此基础上分析了盐沼湿地SOC储量的空间分布格局及其影响因素。结果表明:(1)崇明岛周缘盐沼湿地SOC含量和储量均存在明显的空间异质性,北侧的土壤SOC含量高于南侧,东北侧的SOC储量高于西南侧区域;(2)垂直各层上,SOC含量呈现随土层深度增加逐渐减少的趋势,表层0-50 cm深度的单位面积SOC储量大于50-100 cm深度;(3)植物类型和土壤理化因素(土壤C/N、土壤盐度、土壤容重等)在一定程度上影响了崇明岛周缘盐沼湿地土壤碳储量的空间格局。研究表明,受河口区植被和土壤理化性质等多种因素空间异质性的共同影响,盐沼湿地土壤SOC储量格局也易呈现空间差异,因此在开展盐沼湿地储碳机制研究、科学评估盐沼湿地储碳能力及实现盐沼"蓝碳"固碳增汇时应充分考虑区域间的环境和生态的空间异质性特征。     

基于CASA模型的长江口崇明东滩湿地植被净初级生产力与固碳潜力

湿地生态系统具有很强的储碳、固碳能力,在全球碳循环中占有重要地位.为了解盐沼的固碳能力,以崇明东滩南部典型盐沼潮沟体系为对象,结合实验观测与遥感影像解译,估算了盐沼湿地的净初级生产力,并探讨了环境变化下盐沼湿地固碳潜力的变化.结果 表明:盐沼植物净初级生产力表现出显著的时空差异,时间差异体现在年际和季节差异,即2013...     

植被类型对盐沼湿地空气生境节肢动物功能群的影响

2007年4-11月,在长江口崇明东滩盐沼湿地的芦苇带、海三棱藨草带和互花米草带设置固定样地,每月小潮期对空气生境的节肢动物进行了扫网取样调查。在此基础上,分析研究了盐沼湿地空气生境节肢动物功能群特征以及植被类型的影响,特别是对互花米草的生态效应进行了进一步讨论。调查期间共获得节肢动物标本3778头,分属2纲11目37科49种。根据不同种类的营养特征将其划分为植食性、捕食寄生性和腐食性三大功能群。其中,植食性功能群的种类、数量最为丰富,涉及1纲6目19科25种,物种数占总数的51.0%,个体数占总数的86.2%;捕食寄生性功能群次之,涉及2纲7目15科21种,物种数占总数的42.9%,个体数占总数的7.8%;腐食性功能群种类、数量最少,涉及1纲1目3科3种,物种数占总数的6.1%,个体数占总数的6.0%。不同植被带捕食寄生性功能群与植食性功能群均具有一定的"天敌跟随"特征,但主要表现在物种数上,而在个体数上的对应关系并不明显。不同植被带功能群的组成、多样性及月际变化特征存在一定差异,但是植被类型对功能群的影响并不显著。与已有研究结果不同,研究中外来种互花米草对空气生境的节肢动物并未表现出显著的负面影响,相应节肢动物功能群的物种数、个体数、多样性、月际变化等特征与其他植被带并没有显著差异。就植食性功能群而言,尽管互花米草带植食性功能群的个体数明显低于其它植被带,但是物种数并没有减少,相应的作用机理还有待进一步研究。