互花米草盐沼土壤有机碳库组分及结构特征

在江苏盐城互花米草(Spartina alterniflora)盐沼建立以下样地:光滩(Mudflat)、互花米草建群1a(S.alterniflora flat 2011)、5a(S.alterniflora flat 2007)、12a(S.alterniflora flat 2000)、23a(S.alterniflora flat 1989)以及碱蓬(Suaeda salsa flat 1989),采集表层土壤样品,分析土壤中的活性有机碳(可溶性有机碳、微生物量碳)特征,并利用核磁共振波谱法测定土壤总有机碳的结构图谱,研究互花米草盐沼土壤有机碳库组分及结构特征。结果表明:(1)互花米草建群后,盐沼表层土壤有机碳含量显著增加(P0.05),在0.82—7.6 g/kg之间,各样地表层土壤有机碳含量为:互花米草滩(5.57 g/kg)碱蓬滩(2.4 g/kg)光滩(1.05 g/kg);可溶性有机碳含量为:互花米草滩(36.08 mg/kg)碱蓬滩(17.43 mg/kg)光滩(6.92 mg/kg);微生物量碳含量为:互花米草滩(52.51 mg/kg)碱蓬滩(18.27 mg/kg)光滩(13.56 mg/kg)。互花米草建群后,土壤中活性碳库含量显著增加(P0.05)。(2)土壤有机碳结构以烷氧碳和芳香碳为主,其中芳香碳的平均比例(35.85%)最高,其次为烷氧碳(32.83%)和羧基碳(20.62%),烷基碳的平均比例(10.36%)最低,其中建群5a的互花米草样地(SAF2007)土壤芳香碳、烷氧碳、烷基碳含量最高,建群23a的互花米草样地(SAF1989)土壤羧基碳含量最高。(3)互花米草盐沼土壤中烷基碳/烷氧碳为:SAF2007(0.44)SSF1989(0.43)SAF2000(0.28)SAF2011(0.27)SAF1989(0.22);疏水碳/亲水碳为:SAF2007(0.97)SSF1989(0.87)SAF2000(0.85)SAF2011(0.83)SAF1989(0.81)。烷基碳/烷氧碳在建群5a后达到最高值0.44,烷基化程度最高;疏水碳/亲水碳达到最高值0.97,土壤碳库稳定性高于其它样地。     

长江口九段沙盐沼湿地芦苇和互花米草生物量及碳储量

2010-2012年,采用野外采样和实验室测定相结合的方法,研究了长江口九段沙芦苇、互花米草植被带生物量的季节动态和碳储存能力.结果表明:两种植物生物部分(地上、地下、枯立物生物量之和)的有机碳储量均为秋季最高、春季最低.地上活体互花米草单位面积的平均碳储量(445.81 g·m-2)高于芦苇(285.52 g·m-2),芦苇枯立物的平均碳储量(203.15 g·m-2)低于互花米草(315.28 g· m-2),但芦苇区土壤表层(0 ～30 cm)有机碳储量(1048.62 g·m-2)约为互花米草区(583.33 g· m-2)的2倍.芦苇区的碳储存能力(3212.96g· m-2)总体上高于互花米草区(2730.42 g·m-2).表明保护芦苇群落对于维护盐沼湿地的碳汇功能具有重要意义.     

北部湾大风江口互花米草湿地有机碳储量的分布特征

互花米草被引入我国滨海地区后,经过多年的生长与演替,改变了潮间带原有生态系统的碳储量,而影响机制仍有待深入研究.为进一步探讨互花米草入侵后潮滩有机碳储量演变特征,该文以广西北部湾大风江口入侵约6 a的互花米草湿地为研究对象,分析了2018年8月、11月及2019年1月、3月采集的样品中有机碳及相关理化指标.结果表示:(...     

山口红树林区互花米草有性繁殖期的生物量动态

以山口红树林保护区互花米草（Spartina alterniflora）为研究对象,对其有性繁殖期(2007年6—11月)的生物量动态变化进行了初步研究。结果表明：在繁殖初期,不同营养器官的生物量随时间呈现不同程度的增加;但在繁殖后期,根、茎和叶的生物量的增长率均出现负值,其中根生物量和叶生物量的负增长导致茎生物量出现负增长。地下部分生物量远小于地上部分生物量,生物量在各器官的分配除6月份外呈现茎>叶>根>繁殖器官。地下部分生物量占总生物量的比例随着时间呈现下降的趋势,其中根系生物量比例从6月份的28.9%下降到11月的14.0%;繁殖器官生物量的比例不大,随着时间呈现增加的趋势。     

互花米草入侵对漳江口红树林湿地土壤有机碳官能团特征的影响

红树林对全球气候变化敏感, 近年来不少区域又受互花米草(Spartina alterniflora)入侵的影响, 土壤碳库组成发生显著变化, 然而鲜有从有机碳官能团特征角度出发的关于两群落的研究。为了解在红树林群落与互花米草群落下土壤碳库及其有机碳官能团的特征差异, 在福建省云霄县漳江口红树林自然保护区湿地内由内陆到海岸方向选取3条样带, 每条样带依次选取3个样地: 红树林群落(MC)、秋茄(Kandelia obovata)-互花米草过渡带(TC)和互花米草群落(SC), 每个样地选取3个呈品字形分布的采样点, 分5层采集0-100 cm土壤样品, 分析土壤中的总有机碳(TOC)、颗粒有机碳(POC)以及可溶性有机碳(DOC)特征, 并利用核磁共振波谱法测定表层0-15 cm与深层75-100 cm土壤总有机碳官能团特征, 以空间换时间法研究入侵前后土壤碳库变化特征。结果表明: (1)从MC群落到SC群落, 土壤有机碳库显著减小, 各样地总有机碳与颗粒有机碳含量表现为MC > TC > SC, 并随着土层深度增加而减少, DOC含量没有表现出明显的变化趋势。(2)各植被类型土壤有机碳以烷基碳与烷氧碳为主, 其次是芳香碳与羰基碳, N-烷氧碳与酚基碳含量最少, 其中表层0-15 cm土壤从红树林群落到互花米草群落, 烷基碳与烷氧碳含量呈现增加趋势但不显著, 芳香碳与酚基碳含量显著减少, 其余有机碳组分含量无显著差异。在深层75-100 cm随着植被类型的改变, 土壤有机碳组成结构均无显著差异。(3)在0-15 cm土层, 烷基碳/烷氧碳含量表现为: SC > MC > TC; 芳香度表现为SC最小, MC与TC无显著差异; 疏水碳/亲水碳无显著差异; 脂族碳/芳香碳表现为SC显著大于其他两种植被类型, MC与TC无显著差异。在75-100 cm土层, 各比值无显著差异。综上所述, 红树林群落碳储量显著高于互花米草群落, 受植被的影响, 互花米草群落表层土壤有机碳分解程度显著高于红树林群落, 而红树林群落的土壤有机碳分子结构要比互花米草群落更复杂, 以维持其土壤有机碳的稳定性。因此, 互花米草入侵红树林后可能会加快有机碳的分解, 最终稳定在相对简单的分子结构, 降低土壤碳储量。     

胶州湾典型河口湿地土壤活性有机碳和酶活性对互花米草入侵的响应

以胶州湾洋河口湿地为研究对象,按照互花米草入侵年份(0、1、5、8年)分层采集土壤样品(0—10、10—20、20—40 cm和40—60 cm),研究土壤活性有机碳(LOC)和酶(脲酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶)活性的变化,分析土壤活性有机碳和酶活性及两者相关性对互花米草入侵的响应。结果表明:与光滩相比,互花米草入侵增加了表层土壤LOC含量,且随着入侵时间的延长显著增加(P0.05)。同时也改变了土壤LOC垂直分布规律,除光滩和入侵1年样地表现出沿剖面逐渐上升之外,其他样地表现为沿剖面先上升后下降趋势;互花米草入侵提高了河口湿地土壤酶活性,但并未改变酶活性随深度增加而逐渐降低的分布规律。随着入侵时间的延长4种酶活性变化趋势有所差异,过氧化氢酶和蔗糖酶活性变化趋势一致,表现为随入侵时间延长先急剧增加后逐渐减少,而碱性磷酸酶和脲酶活性随着入侵时间的延长逐渐增加。Pearson相关性分析结果显示,土壤LOC和酶活性呈显著负相关且互花米草入侵时间越长两者间相关性越低,8年后无显著相关性。     

互花米草生物量年动态及其与滩涂生境的关系

本文研究了不同滩涂生境对互花米草(Spartina alterniflora)群落特征及生物量的影响。其结果是：建立在小潮高潮线附近滩面的互花米草群落,其密度、高度、地上和地下生物量(本文生物量均为现存生物量),均比建立在偏低、偏高位置滩面的群落为高。在淡水、肥水来源丰富的河口潮滩上建立的互花米草群落,其群落特征更突出,生物量比建立在土壤肥力低、含盐量高的非河口潮滩上群落高。潮滩上的互花米草群落地下生物量随龄级的增加而增长,但地上生物量和总生物量以三年龄群落为最高,四年龄群落却比三年龄群落低。     

江苏如东海岸互花米草盐沼沉积物叶绿素a分布特征

潮间带沉积物叶绿素a(Chl-a))是潮间带生态系统底栖微藻初级生产力的表征因子.为了解互花米草盐沼沉积物Chl-a的分布,于2010年夏季及秋季对江苏如东海岸11个站位的表层底质(0～8 cm)内Chl-a含量进行了分析.结果表明:垂直方向上,除10月1～5站位垂直分层不明显外,整体变化趋势为,在0 ～2 cm,随深度的增加而锐减,2～8 cm,变化较小,光照的垂直递减是造成这一趋势的原因;在水平方向上,夏季,沉积物Chl-a含量在互花米草盐沼高于光滩,秋季则相反;光照和沉积物组成的季节变化是造成沉积物Chl-a水平方向分布格局的直接原因;互花米草枝叶对光照的遮挡及对细颗粒物质的圈闭作用随植株生长阶段而变化;互花米草一方面通过促进细颗粒沉积物堆积影响底质的粒度组成,另一方面通过其枝叶生长影响滩面接受的光照,直接影响潮间带微藻的生长,继而影响底栖生态系统的初级生产力.     

氮、硫互作对克隆植物互花米草繁殖和生物量累积与分配的影响

氮、硫均是影响入侵植物互花米草（Spartina alterniflora Loisel.）生长与繁殖的重要营养元素,研究其交互作用可能有助于揭示互花米草成功入侵机制。本文在人工控制条件下,以河沙为栽培基质,研究了氮、硫互作对互花米草繁殖和生物量积累与分配的影响。实验结果表明：中氮和高氮处理下的互花米草分支强度、初级分株数、次级分株数、根状茎数及其总长要显著高于低氮,不同硫水平及氮硫互作对互花米草无性繁殖没有显著影响;互花米草的种子数和种子生物量受硫以及氮硫交互作用的影响显著,在高氮水平下,中硫处理的互花米草种子数和种子生物量要远远高于其他处理。中氮和高氮处理下的互花米草叶、茎、根、根状茎和总生物量显著高于低氮处理;只有在高氮水平下,高硫处理的生物量才显著低于其他处理。在中氮和高氮营养条件下,高硫处理会促使互花米草对地上部分投入更多的生物量。中硫-高氮作用对互花米草有性繁殖的促进,使互花米草能在硫浓度较高的滩地保持高有性繁殖率;虽然过高的硫会抑制互花米草的有性繁殖,但却能促进根状茎数目的增加,从而加速其向外短距离扩张;这些特性均有利于互花米草对滨海盐沼的入侵。     

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。     

广西山口红树林保护区互花米草扩散动态及其驱动力

互花米草在红树林湿地中扩散对生境与生态系统造成严重影响,已成为生物入侵问题研究的焦点之一。然而目前关于互花米草扩散动态及其驱动力的研究成果仍为鲜见。论文以广西山口红树林保护区为研究对象,以2009、2013、2019年遥感影像为数据源,采用人机互译、野外勘查结合的方法识别互花米草布局,利用土地类型转移矩阵、质心的变化、景观指数以及灰色关联度等方法分析互花米草扩散特征及其驱动力。结果表明：（1）2009-2019年间,互花米草面积、斑块数量呈现增长趋势,但面积增幅下降,2009-2013年间年均增长率为7.60%,2013-2019年间年均增长率则为1.99%;互花米草面积年均增长率大于红树林,光滩转化为互花米草的面积是其转化为红树林面积的1.507倍;互花米草、红树林均有破碎化趋势;（2）2009-2019年间,互花米草的质心坐标都位于丹兜海潮滩,2009-2013年互花米草斑块质心向西北方向偏移,2013-2019年向东南方向偏移;（3）2009-2019年间,互花米草动态变化受到人为因素与自然因素共同影响。其中,赶海人口比例与最大斑块指数、斑块密度、斑块数相关性最大;年均最高温与互花米草分维数、破碎化指数、面积相关性最大。（4）影响互花米草面积变化的因素依次为：年均最高温、年均最低温、赶海人口比例、地区生产总值;互花米草面积与年均最高、年均低温均呈正相关,与赶海人口比例呈负相关。研究结果将为互花米草监控提供科学借鉴,为红树林保护提供理论依据。     

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。     

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。     

江苏滨海湿地芦苇和互花米草光合特性对模拟增温的响应

滨海湿地生态系统具有较高的初级生产力,是地球生态系统主要的碳库之一。然而,气候变暖和外来物种入侵通过改变植物光合特征性能使这一碳库的稳定性存在诸多的不确定性。利用在江苏盐城芦苇湿地和互花米草湿地建设的两个增温观测站,采用便携式光合荧光测量系统研究了本土植物芦苇（Phragmites australis）和入侵物种互花米草（Spartina alterniflora）光合特性对模拟增温的响应特征和机制。光合作用日调查变化曲线显示,增温使芦苇的净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、蒸腾速率（T_r）和水分利用效率（WUE）都发生了显著的下降,但互花米草的各同名参数却表现出相反的变化特征,表明增温使互花米草的生理机能增强,促进了光合作用;根据P_n和胞间CO₂浓度（C_i）的变化趋势推断互花米草和芦苇光合速率变化均为非气孔限制因素驱动。利用直角双曲线修正模型拟合的光响应曲线结果显示,芦苇增温组的光响应曲线位于对照组下方,互花米草增温组的光响应曲线位于对照组上方;增温降低了所研究植物的光补偿点（LCP）,表明增温可提高两种植物利用弱光的能力;增温增加了互花米草光补偿点（LCP）和光饱和点（LSP）间值域范围,从而揭示了增温可有效提高互花米草利用光合有效辐射的能力;增温降低了芦苇的暗呼吸速率（R_d）,芦苇受到增温的胁迫,在减缓新陈代谢的同时也减弱了光合作用,而互花米草表现出相反特征。由此推测增温条件下入侵植物互花米草同化大气CO₂的能力（即碳汇能力）优于本土植物芦苇,这也是互花米草成为入侵物种的主要原因之一。     

Diel methane emissions in stands of Spartina alterniflora and Suaeda salsa from a coastal salt marsh

In this study, we aimed to understand the influence of plant type on the monthly variations of diel CH₄ fluxes from Spartina alterniflora and Suaeda salsa of coastal salt marshes at three growth stages (July, August and September). Dissolved CH₄ concentrations in porewater and sediment redox potentials were monitored, as were aboveground plant biomass and stem densities. CH₄ fluxes exhibited clear monthly variations and peaked in September in the S. alterniflora and S. salsa mesocosms. However, no discernible diel variation was observed in the CH₄ flux in the S. salsa mesocosm, probably due to its weak gas transport capacity. By contrast, notable diel variations of CH₄ flux with the peak of 1.42 and 3.67 mg CH₄ m⁻² h⁻¹ at 12:00 and the lowest of 0.75 and 2.11 mg CH₄ m⁻² h⁻¹ at 3:00 or 6:00 were observed in the S. alterniflora mesocosm on 11 August and 11 September, respectively, but not in July mainly due to low plant biomass masking diel variations in the porewater CH₄ concentration. The ratios of the maximum flux to minimum flux over the course of the day in the S. alterniflora mesocosm on 10 July, 11 August and 11 September were 1.28, 1.89 and 1.76, respectively, and corresponding values for porewater CH₄ concentration were 1.31, 1.39 and 1.17, respectively. CH₄ flux significantly correlated with CH₄ concentration in porewater, and both were significantly related to air temperature. These findings indicate that CH₄ production and CH₄ flux at the middle growth stage (August) exhibited greater responses to changes in air temperature, which in turn induced the higher diel variation. The higher diel cycle for CH₄ flux in August than in September was likely due to the higher proportion of CH₄ oxidized during diffusion within the aerenchyma system. Our results suggest that the extent of diel variations in CH₄ flux may have depended on the gas transport capacity of plants, and the highest diel variation occurred at the middle growth stage.     

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...     

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。