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。     

广西沿海红树林潜在适宜区变化及互花米草入侵威胁的预测

红树林是分布于热带、亚热带潮间带的重要蓝碳生态系统之一,在我国广西沿岸广泛分布。为了更好地探究全球气候变化背景下我国红树林潜在适宜生境的变化趋势,本研究利用2021年广西沿海湿地遥感解译数据、全球海洋环境和生物气候环境数据,构建了最大熵生境分布模型,用于模拟广西沿海红树林及其入侵种互花米草潜在适宜区的空间分布,并预测极端气候变化情景下(SSP5-8.5)的变化趋势。结果表明：2021年,广西沿海现有红树林面积9136.7 hm²,模型预测其潜在适宜生境面积为55955.9 hm²,现有红树林分布区面积已基本覆盖其潜在高适宜区和近10%的中等适宜区。互花米草现有面积1320.4 hm²,预测其潜在高适宜区面积是现有面积的2倍,表明仍有大面积高适宜区未被互花米草占据。影响红树林现有潜在生境分布重要性最大的环境因子依次为离岸欧氏距离(62.2%)、地形凹凸指数(8.7%)、最热季平均海温(6.1%)、海底地形高程(5.6%),其潜在适宜分布区主要受地理条件影响。全球气候变化情景(SSP5-8.5)下,预测红树林的潜在适宜区面积...     

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。     

闽江河口红树林土壤微生物群落对互花米草入侵的响应

采用磷脂脂肪酸标记法(PLFA)研究外来入侵植物互花米草对闽江河口湿地红树林土壤微生物群落结构的影响,并探讨其主要影响因素。结果表明:从3种不同植被群落土壤(红树林群落MC、红树林-互花米草混生群落MS、互花米草群落SC)共检测到22种PLFA生物标记,MS土壤微生物PLFA生物标记总量明显高于其他植被群落,3种植被群落土壤理化性质和酶活性的变化趋势为:MCMSSC,表明互花米草入侵后土壤微生物量增加,而理化性质和酶活性均有明显下降,红树林湿地土壤质量发生了明显退化。3种植被群落土壤中含量最高的PLFA生物标记是16:0,16:1w7c,9Me15:0w,18:1w12c。土壤中特征微生物相对生物量存在明显差异,细菌分布量最大,其次是真菌和放线菌,原生动物分布量最小。群落多样性指数呈相似规律,MS土壤微生物类群多样性指数均小于MC,表明互花米草入侵后土壤微生物群落多样性指数均有下降。通过主成分分析,基本能区分出3种不同植被群落微生物群落的特征。土壤理化性质、酶活性间存在相关性,有机碳、全氮、蔗糖酶、过氧化氢酶与革兰氏阴性菌、放线菌呈显著或极显著正相关。研究结果表明互花米草入侵在一定程度上具有影响红树林群落土壤营养代谢循环的潜力,特别是关于碳、氮、磷等的循环及酶活性,改变部分有利于自身生长的土壤环境相关的微生物类群含量,竞争有利环境,迅速扩张实现入侵。     

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。     

互花米草黄酮含量分析及其生态学意义

互花米草原产于北美洲大西洋沿岸和墨西哥海湾,经引种和其他原因,已扩散到包括中国在内的多个国家和地区,并对被入侵地生态系统的结构和功能均造成了显著影响。有关该物种的入侵机制和控制策略是当前入侵生态学研究领域的热点。互花米草生物质材料中富含黄酮类物质,与该物种向海扩张的能力可能存在一定联系。鉴于黄酮广泛的应用价值,能否借助黄酮成分的开发带动生物质的收割,以达到有效控制该物种的目的,也是当前研究者所关注的问题。以芦丁为标准参照物,NaNO2-Al（ NO3）3法比较温室互花米草不同器官中总黄酮含量的差异,分析盐城滩涂互花米草越冬芽黄酮含量与所在地理位置之间的关系,采用L9（34）正交试验对干储互花米草叶总黄酮的提取工艺进行优化。互花米草叶片中黄酮类物质远高于根、根状茎、茎、叶鞘、颖稃及种子。盐城滩涂上互花米草越冬芽的黄酮含量随着由陆向海方向基本呈升高趋势。互花米草总黄酮最佳提取工艺为料液比1∶30,乙醇浓度70％,水浴温度80℃,水浴时间2h。互花米草植物材料中,尤其在叶部,黄酮含量十分丰富。该黄酮物质与互花米草在海岸带盐沼生态系统中的适应和向海扩张也存在正相关关系,可作为探索互花米草入侵机制的一个方向。利用本研究中所得优化提取工艺可从互花米草干储生物质中获得稳定的黄酮来源。配合黄酮经济成分的开发而推动生物质材料的收割利用,将成为互花米草生态控制的一项潜在策略。     

互花米草入侵对红树林底栖甲壳动物和鱼类功能群及生态位的影响

为了解互花米草入侵对红树林湿地生态系统底栖甲壳动物和鱼类的影响,本研究利用地笼方式于2020年8月、2021年1月和4月对福建漳江口2个原生红树林样地(白骨壤和秋茄)、2个互花米草入侵样地以及1个光滩样地的底栖甲壳动物和鱼类进行采样调查。采用相对重要性指数、Shannon多样性指数、Pielou均匀度指数和Margalef丰富度指数分析底栖甲壳动物和鱼类的优势种及物种多样性,统计其功能群,并计算其生态位宽度和生态位重叠指数。结果表明: 3个季节共采集到底栖甲壳动物和鱼类种类37种,隶属于2门2纲8目17科,其中大多数为暖水性和广盐性物种,且以肉食性和杂食性功能群为主。双因素方差分析和非度量多维尺度分析结果表明,相比光滩,互花米草入侵后,底栖甲壳动物和鱼类的群落多样性指数变化不显著,但功能群发生了显著变化,浮游生物食性功能群以及肉食性和植食性功能群物种均有一定程度的增加。相比红树林样地,互花米草样地内底栖甲壳动物和鱼类物种丰富度更高。优势物种的时空生态位宽度变化范围在0～1.4186,其中棱鮻最高(1.4186),其次是中华乌塘鳢(1.0168)、刀额新对虾(0.9469)、脊尾白虾(0.8922)。     

红树林生境中互花米草气孔导度的动态变化

以生长在山口红树林保护区内壤质海滩上的互花米草(Spartina alterniflora)为对象,对午间退潮到天黑这一特定时间段其叶片气孔导度及相应环境因子的变化进行了测定和分析.结果表明:互花米草不同叶位的叶片气孔导度不同,在垂直方向上,其排序大致呈现中上部>顶部>中下部>下部的趋势;叶片气孔导度与光强、叶温呈幂函数关系,与时间、相对湿度呈负指数函数关系;在相对湿度为50%～60%时,气孔导度最大,随着湿度的增加,气孔有关闭的趋势,气孔导度变小;互花米草植株中部的叶片对整个植株光合产物积累的贡献较大.各种环境因子对互花米草气孔的开闭存在交互作用,因此,互花米草叶片的气孔导度是对环境因子的综合反应.     

人工拔除互花米草对红树林大型底栖动物群落的影响

【背景】大型底栖动物群落是红树林生态系统结构与功能的重要组成部分。大型底栖动物群落及其所在的红树林生态系统正遭受严重的人类活动介导的多种侵扰,如烈性入侵植物互花米草的入侵。很多研究调查了红树林生态系统底栖动物群落对互花米草入侵的响应,但互花米草移除对生物群落的影响鲜有报道。【方法】选取位于山口国家级红树林保护区的3个断面(山角、永安和北界),分别在3个断面定量采集互花米草拔除前和拔除后的底栖动物,比较其物种组成、栖息密度和生物量,研究人工拔除互花米草对红树林大型底栖动物群落结构的影响。【结果】大型底栖动物群落在互花米草拔除前后发生了显著变化:在选取的3个断面上共观测到1~3种拔除前后共有的物种,且优势种在3个断面上均发生了变化;物种丰富度在2个断面(永安和北界)上略有增加,在一个断面(山角)上降低;在3个断面上,互花米草拔除后生物的栖息密度和生物量都显著降低。【结论与意义】底栖动物群落的这些显著变化会对其栖息地内以及周边红树林生态系统的食物网结构及红树林的生态功能产生重要影响,因此当大规模人工移除互花米草时,需充分考虑这些变化可能带来的负面影响,制定合理、有效的互花米草清除策略,保护脆弱的红树林生态系统。     

互花米草的两面性及其生态控制

互花米草是美国大西洋沿岸的本土植物,其高生产力、高繁殖率、高抗性和致密发达的地下部分等生物学特性使它能在沿海地区的抗风防浪、保滩护岸、促淤造陆、修复湿地和固定二氧化碳等方面发挥很好的正生态效应;然而,正是这与生俱来的生物学优势使该物种在引种地区侵占光滩,很快形成茂盛的单种优势群落,体现出很强的入侵性,从而也具有相当大的负生态效应。本文综述了互花米草的正负生态效应,分别从以下4个方面展开:抗风防浪的功效与改变景观的负作用,促淤造陆的功效与改变河口水文格局的负作用,固碳效应与释放温室气体的负作用,为一些物种提供营养与栖息地的同时对其他物种栖息环境的破坏性。研究证实,互花米草的本土化倾向已比较突出,如在超过100年引种历史的美国西部维拉帕湾、引种历史近40年的旧金山湾,以及引种历史近30年的我国大丰滩涂等。对于互花米草的生态控制,应结合各地的自然、社会、经济状况,因地制宜,如在一些生态脆弱(开发过度、缺乏大型植被、蚀退现象严重)的沿海地区,防灾减灾任务艰巨,根除互花米草须谨慎;在充分利用互花米草抗风防浪和促淤造陆后,可以适时围垦,以达到某些区域大面积减除的目标;此外,综合治理与利用相结合是较为科学的举措,既充分利用互花米草生物质(加工生产新食品、保健品、生物气等),又有效控制其种子飘落和扩繁,是一项生态工程,也是一种具有生态经济效益的利国利民之举。     

外来物种互花米草种子萌发的生态适应性

在3种条件即不同萌发温度和光照、不同贮藏温度和时间、不同盐浓度下,研究了互花米草种子萌发及胚生长特性.结果表明:在相同温度下,种子的萌发不受光照或黑暗条件影响,最适萌发温度为16/26℃(夜/昼)和25℃,萌发率高于90%;在-5℃、0℃、5℃、10℃的贮藏温度下,贮藏120 d的种子萌发率高于74%,表明种子能够安全越冬;当盐浓度为75～225 mmol·L~(-1)时,萌发率高于90%,150 mmol·L~(-1)的盐浓度较适宜胚的生长,胚芽鞘和胚轴的生长先于胚芽和胚根,盐溶液对胚轴、胚芽鞘的生长所产生的抑制作用小于胚根、胚芽,有利于已萌发的幼苗快速出土,适应多变的潮间带环境.     

三种类型互花米草抗盐生态型的分化

从美国引种成功的三种类型互花米草在不同NaCl浓度的盐渍生境中,叶细胞膜透性、渗透调节物(主要是K+、Na+)和氨基酸的变化以及光合作用、呼吸作用的变化都存在明显的差异,这是由于长期不同生境的选择和互花米草的基因型适应所造成的生态型分化的结果。按抗盐性分：G型抗性最强、F型最弱、N型居中。     

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.     

广西北海西村港互花米草对红树林湿地大型底栖动物群落的影响

为了解互花米草(Spartina alterniflora)入侵红树林的生态影响, 作者对位于北海市西村港的红树林湿地以及周边互花米草盐沼的大型底栖动物群落多样性和群落结构进行了研究。2012年10月至2013年9月连续4次取样, 按照取样时间研究大型底栖动物的种类、物种组成、生物量和生物多样性等群落特征的差异, 探讨互花米草入侵红树林湿地对大型底栖动物的影响。本研究共采集底栖动物16种, 隶属于5门7纲15科, 其中互花米草群落10种, 红树林湿地12种。研究发现互花米草入侵后中国绿螂(Glauconome chinensis)个体数量剧增, 导致不同采样时间互花米草盐沼的大型底栖动物生物量均显著高于红树林湿地; 除个别月份外, 红树林湿地大型底栖动物的Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数和Pielou均匀度指数均显著高于互花米草群落。基于生境-采样时间的双因素方差分析结果表明, Shannon-Wiener多样性指数和Simpson指数在两种生境间差异显著; 两种生境的Margalef丰富度和Pielou均匀度指数在不同采样时间差异显著; 大型底栖动物生物量和物种数量在两种生境间和不同采样时间差异均显著。基于多元回归分析的研究结果表明, 互花米草密度是影响大型底栖动物生物量的关键因子, 而互花米草株高可以解释物种个体数量、Shannon-Wiener多样性指数和Simpson指数在两种生境的变化。对不同采样时间大型底栖动物群落结构的非度量多维度(non-metric multidimensional scaling, NMDS)分析结果表明, 红树林与互花米草群落的大型底栖动物群落相似性很低。总而言之, 在西村港地区, 互花米草入侵虽然增加了大型底栖动物的生物量, 但由于优势物种的凸显, 显著降低了大型底栖动物群落的多样性, 且种类组成与群落结构与红树林群落相比已有差异。由此可见, 互花米草入侵红树林对当地的大型底栖动物群落多样性造成影响。     

互花米草NAC转录因子家族的鉴定与表达分析

互花米草(Spartina alterniflora)作为一种海岸带盐生植物,高度耐盐胁迫,但因为缺少参考基因组,其耐盐的分子机制却尚未见报道。NAC家族蛋白是植物特有的转录因子,调控植物的生长发育和胁迫应答。为了鉴定互花米草NAC蛋白(SaNAC)并探究它们与互花米草生长发育及胁迫响应之间的关系,本研究以互花米草三代全长转录组数据为参考,通过与水稻(Oryza sativa)、拟南芥(Arabidopsis thaliana)和玉米(Zea mays)NAC蛋白序列进行比对,并结合保守功能域进一步筛选,最终找到62个SaNAC蛋白。从蛋白序列比对、进化、motif预测、同源性比较、亚细胞定位、组织表达以及非生物胁迫下的基因差异表达等方面分别对互花米草NAC家族成员进行分析,结果发现SaNAC蛋白均含有保守的NAM结构域,且在进化上与水稻NAC家族具有一定的相似性;SaNAC家族中的两个蛋白SaNAC9和SaNAC49在细胞核表达;另外,本研究还发现互花米草SaNAC基因表达具有高度组织和胁迫应答差异性。这些结果表明互花米草NAC转录因子家族不仅具有保守的功能域,而且在调控互花米草的生长发育和非生物胁迫响应过程中具有重要的作用。