江湖关系变化下雁类生境格局模拟及雁类种群的响应——以都昌保护区为例

2003年后江湖关系变化导致鄱阳湖湿地秋季快速退水,滩地提前出露,草洲面积不断扩张。1998—2020年环湖调查数据表明：越冬候鸟种群总量稳中有升,但雁类种群数量急剧增加。为分析候鸟生境及数量变化成因,从“水文-洲滩-植被-雁类”耦合关系入手,针对鄱阳湖雁类分布最为集中的都昌保护区,基于水动力模型分析了2003年前后保护区水域、洲滩的动态变化规律,根据洲滩梯次出露的特征,结合苔草(Carex spp.)、蓼子草(Polygonum criopolitanum)两种优势洲滩植物群落的淹水时长建立了反映高程梯度的生境适宜度评价模型(Habitat suitability index, HSI),结合鸿雁(Anser cygnoides)、豆雁(Anser fabalis)及白额雁(Anser albifrons)的数量变化分析了模型的敏感性。结果表明：2003年后,同一高程带洲滩在退水期的出露时间比2003年前提前约30 d, 2003年后相同日期的洲滩出露面积较2003年前增加约一倍。1990—2019年雁类生境适宜度指数(HSI)分值总体呈增加态势。9—12 m不同高程带洲滩的出露时间...     

鄱阳湖湿地灰化苔草种群生产力特征及其水文响应

淡水湖泊湿地中,水文条件是影响湿地植物分布和生长发育的关键因素,研究特定湿地植物种群与水文变化之间关系,对于认识湿地植被格局形成及进行湿地生态调控与恢复具有重要意义。选取鄱阳湖湿地洲滩优势植物——灰化苔草(Carex cinerascens)种群作为研究对象,基于野外实地观测数据,研究不同高程带灰化苔草春草种群生产力特征及其对水文变化的响应。结果表明:春草生长季内各高程带灰化苔草种群变化规律基本一致,但其生长发育过程对水文条件产生差异性反应,长期连续水淹和半水淹条件抑制灰化苔草的生长,而间歇性半水淹和未水淹条件则促进灰化苔草伸长生长和生物量积累;生长初期灰化苔草通过储水策略应对水分缺乏形成的干旱胁迫,而生长末期则通过增加干物质含量来应对淹水胁迫;灰化苔草定植与生长发育需要一定的水文条件,淹没期平均水深3.70—2.78 m、淹没频率42.08%—43.17%、平均距湖水面高度-0.23—0.77 m的水文环境更有利于灰化苔草的生长发育。研究结果可为未来鄱阳湖湿地植被保护和湖泊水位调控提供重要参考依据。     

基于MODIS EVI时间序列的鄱阳湖湿地植被覆盖和生产力的动态变化

鄱阳湖是我国最大的淡水湖, 是与长江保持自由连通的两个湖泊之一, 也是最为重要的候鸟越冬地之一, 其生境质量对全球的生物多样性保护至关重要。枯水期的鄱阳湖由众多子湖构成, 不同子湖具有不同的水文控制与管理模式, 尤其是位于长江上游的三峡大坝2006年正式运行之后, 不同水文控制模式下的子湖展现出不同的退水机制, 对退水期洲滩出露的时间与湿生植被覆盖和生产力产生了不同的影响。近年来, 遥感和生态模型在研究植被变化中应用广泛。本文以MODIS增强植被指数(enhanced vegetation index, EVI)时间序列表示地表属性, 并利用EVI时间序列模型, 建立了2000-2014年植被覆盖和生产力的时空变化趋势。在研究区内建立的网格中, 随机提取了107个斑块, 采集其每16天间隔的MODIS EVI时间序列(2000年2月至2015年4月), 将自适应Savitzky-Golay平滑算法应用于EVI时间序列分析, 提取了4个关键的植被生长指标, 即生长季开始的日期、生长季长度、生长季EVI峰值和生产力。研究结果表明: (1)具有不同水文控制模式下的湿地植被生长特征表现出显著的差异, 尤其位于自由连通子湖的植被与其他模式的子湖相比: 生长季开始的时间更晚, 生长季较短, EVI峰值较低, 并且生长季节的初级生产力较低; (2)由于水文情势的改变, 自由连通子湖2006年前后的双生长周期湿地植被的生长特征差异明显, 秋季生长季提前, 导致了生物量的过度积累, 降低了越冬雁类食源的适口性; 但位于局部水文控制子湖的湿地植被不存在这种差异。(3)自由连通与局部水文控制的子湖对鄱阳湖越冬候鸟的保护均具有十分重要的意义, 需要保证这两种类型子湖的面积, 为越冬候鸟提供更广阔的食源; 当水文情势发生改变时, 局部的水文人为控制可在一定程度上减缓鄱阳湖水情变化对湿地植被生长带来的影响。     

不同水淹深度对鄱阳湖洲滩湿地植物生长及营养繁殖的影响

水淹深度是影响湿地植物生长和繁殖的关键因子,不同湿地植物对淹水深度存在着不同响应。然而,在水情不断变化的背景下,鄱阳湖洲滩湿地植物种群和群落如何变化还不清楚。为了探究淹水深度对湿地植物生长的影响,并预测鄱阳湖洲滩湿地植被分布的趋势,采用控制实验模拟了不同水淹深度(0、0.5、1 m和2 m)下鄱阳湖湿地3种优势植物(灰化薹草(Carex cinerascens)、南荻(Miscanthus lutarioriparius)和虉草(Phalaris arundinacea))的生长和繁殖情况。实验结果表明:1)水淹对灰化薹草总生物量的影响最显著。遭受水淹时,灰化薹草把大部分的生物量集中在地下部分;随着水淹深度逐渐增加,南荻的生物量逐渐减少;不同深度水淹对虉草生物量没有产生显著影响(P0.05)。就生物量而言,虉草对水淹的适应性强于其他两种植物。2)不同水淹深度下,灰化薹草的株高都显著降低;而南荻只在2 m水淹梯度下株高才显著降低。在枯水年时,下降的水位有利于南荻向较低高程迁移。3)不同深度水淹对灰化薹草的分株没有产生显著影响(P0.05);而虉草在经过2 m水淹后分株数显著高于其他水淹深度。在丰水年时,相比于灰化薹草和南荻,升高的水位对虉草的繁殖影响较小。在一个水位周期性变化的湿地生态系统中,不同深度的水淹对植物的生长及退水后的繁殖产生了严重影响,研究结果为预测水文变化对湿地植被的生存和分布提供了重要的依据。     

干湿交替对臌囊苔草草丘生理生态的影响

苔草草丘作为一种典型的湿地植被景观,其生理生态特征受到水文情势变化的影响。本文以臌囊苔草(Carex schmidtii)为研究对象,通过室内模拟实验,研究了不同生长期干湿交替对臌囊苔草株高、茎粗、叶宽和生物量等生态特征的影响,并对苔草的叶绿素含量进行了分析。结果表明:生长初期,30天干湿交替(A1)条件下臌囊苔草生长旺盛,株高、茎粗和叶宽明显高于其他处理;生长后期,苔草生长对不同季节处理的响应显著,5月处理组(A组)苔草的茎粗和叶宽更具优势;臌囊苔草的生物量和叶绿素含量主要受不同生长期处理的影响,而干鲜比随干湿交替处理变化明显。因此,在臌囊苔草生长初期,保持较长周期的干湿交替有利于促进臌囊苔草的生长和叶绿素含量的提高,而生长后期适宜的补水和缩短干湿交替周期可以有效增强臌囊苔草物质积累的能力,增加生物量。研究结果为臌囊苔草草丘湿地的恢复与保护提供了科学依据。     

不同生长阶段毛苔草（Carex lasiocarpa）克隆繁殖对水文情势的响应

毛苔草为三江平原沼泽湿地分布区典型沼生植物.通过幼苗移植水位控制试验,研究不同生长期毛苔草克隆繁殖对水文情势的响应.结果表明,干湿交替条件下,毛苔草分蘖能力最强;苗期处理对后期分蘖有显著影响,后期水分增多明显促进分蘖,但不同经历的毛苔草分蘖对水分条件改变的响应速度不同.-5cm水位条件下,毛苔草根茎长度最大,而持续淹水15cm条件下,毛苔草根茎后期伸展最快.稳定水文条件的改变,抑制根茎生长,从波动水文情势转到稳定的水文环境中,根茎生长得到促进.-5cm水位条件下,毛苔草根茎生物量占总生物量的比重最大;而且水文情势改变后,无论苗期还是生长季末期,仍以经历-5cm水位处理的毛苔草根茎生物量比重较大.淹没对毛苔草的克隆繁殖具有明显的抑制作用.为实现湿地植被重建的目标,应综合考虑植物在不同环境中繁殖策略的差别,以及不同阶段水文需求的差别.     

鄱阳湖越冬小天鹅在高水位年份的昼间时间分配和活动节律

2011年1～2月,采用焦点动物观察法对鄱阳湖康山湖候鸟自然保护区内越冬小天鹅种群进行了时间分配和日间活动节律的研究。通常认为小天鹅是典型的游禽,冬季大部分时间都在水中游动。我们的研究结果表明,93.2%的个体在湿地洲滩生境内活动。2010年鄱阳湖持续高水位导致的水体生境中食物短缺,可能是迫使小天鹅主要在湿地洲滩生境活动的主要原因。取食是小天鹅越冬期间最主要的行为,占52.6%,其次为警戒18.2%、运动10.6%、休息10.0%和理羽8.6%。取食、警戒、运动、休息和理羽行为发生的持续时间存在显著差异,休息行为持续最长,平均为48.4s±2.9s,警戒行为的持续时间最短,平均持续时间为9.5s±0.6s。小天鹅在水域生境和湿地洲滩生境中时间分配存在显著差异,在水域生境以休息为主,在湿地洲滩生境以取食为主。除理羽行为与休息行为发生节律存在显著的负相关,其他行为没有显著的相关性。     

不同高程短尖苔草对水位变化的生长及繁殖响应

在淡水湿地生态系统中,水位通常是制约植被生长和繁殖动态的关键因素,进而对物种组成、群落演替和植被分布格局产生决定性影响。无性繁殖是洞庭湖湿地克隆植物适应环境胁迫的重要策略之一,以洞庭湖湿地典型克隆植物-短尖苔草(Carex brevicuspis C.B.Clarke)为对象,研究了不同分布高程(23.7 m和25.8 m)的植物对水位变化(0 cm,-15 cm,-30 cm)的生长和繁殖特征响应。结果表明:水位变化对不同分布高程分布短尖苔草的生长和克隆繁殖特征均产生显著影响(P0.05)。对高程区的短尖苔草而言,克隆繁殖特征如分株数、分株总生物量、芽数和芽生物量随水位的降低而增加,而对生长特征(株高及总生物量)无显著影响(P0.05),表明适当干旱有利于高程区苔草的克隆繁殖。对于低程区分布短尖苔草而言,水位变化对其生长特征有显著影响(P0.05),如株高和总生物量随着水位的降低而增加;分株数和总芽生物量等克隆繁殖特征则随水位的降低而减少,而水位对低程区短尖苔草的分株总生物量和总芽数影响不显著(P0.05)。因此,短尖苔草的克隆繁殖特征除受到水位的影响外,还受其分布高程的影响。可见,同一种短尖苔草因长期适应于不同生境而对相同的环境胁迫表现出了不同的生长繁殖策略,     

鄱阳湖湿地灰化苔草生长季氮磷含量与储量的变化

湿地植物在营养元素生物地球化学循环过程中起着重要作用,研究植物氮磷元素的吸收、分配和积累特征对于正确理解氮磷循环关键过程及其生态作用具有重要意义。基于野外实地观测和室内实验分析,研究了鄱阳湖淡水湿地灰化苔草春草生长季内不同部位生物量、氮磷含量及氮磷储量的动态变化。结果表明:在生长季内,灰化苔草各部位生物量随时间推移而增加,地上部分生物量在各生长期均高于地下部分,地下部分生物量积累速率相对稳定,而地上部分和总体平均积累速率表现为生长前期高于生长后期;各部位氮磷含量经历了先减少再增加的变化过程,其中地上部分氮元素在灰化苔草生长的中后期显著高于地下部分,而磷元素在中前期两者差异更为显著;生物量与氮磷储量均呈显著正相关,是灰化苔草氮磷储量动态变化的主导因子,氮磷元素主要储存在灰化苔草的地上部分;研究期间灰化苔草平均氮磷比介于3.32—3.83之间,按营养限制理论进行判断,氮元素可能是灰化苔草生长的限制性营养因子。     

鄱阳湖洲滩湿地植物生长和营养繁殖对水淹时长的响应

水淹时长是影响湿地植物分布的重要因素。在水情不断变化的背景下,鄱阳湖洲滩湿地植物种群和群落的变化规律还不清楚。为了探究淹水时长对鄱阳湖洲滩3种优势植物生长和繁殖的影响,并预测在水文发生剧烈变化后,3种优势植物分布的趋势,采用控制实验模拟了不同水淹时长(0、60、90、120、150 d和180 d)下鄱阳湖湿地3种优势植物(灰化薹草(Carex cinerascens)、南荻(Miscanthus lutarioriparius)和虉草(Phalaris arundinacea))的生长和繁殖情况。研究结果表明:1)南荻在水淹超过120 d后,存活率开始降低,水淹到达180 d完全死亡。而灰化薹草和虉草在淹水180 d后仍全部存活。表明南荻耐淹水的能力弱于其他两种植物。2)水淹显著降低灰化薹草的总生物量,并且总生物量随水淹时长的增加而逐渐降低。而短时间(小于150 d)的水淹没有对虉草总生物量产生显著影响。3)退水初期,灰化薹草的恢复生长趋向于地上部分,而虉草表现为地下和地下部分同步生长。该研究结果可以为预测水文情势变化下鄱阳湖湿地植物种群和群落的动态变化提供依据。     

Hydrology‐driven responses of herbivorous geese in relation to changes in food quantity and quality

East Dongting Lake is a Ramsar site and a particularly important wintering ground for herbivorous geese along the East Asian‐Australasian Flyway. The operation of the Three Gorges Dam has changed the water regime and has a significant impact on wetland ecosystems downstream. We studied the responses of two sympatric herbivorous goose species, the Lesser white‐fronted goose Anser erythropus and Bean goose Anser fabalis, to habitat change by investigating their food conditions, habitat selection, and diet composition in the wintering periods of 2016/2017 and 2017/2018, which had early and late water recession, respectively. It was expected that the contrasting water regimes would result in different food conditions and geese responses. The results showed that the food quality and quantity differed significantly between winters. As responses to the high‐quantity/low‐quality food during 2016/2017, more geese switched to feeding on mudflat and exploited plants such as dicotyledons and moss. The tall swards of Carex spp. (dominant plants in the meadow) that developed during the first growing season decreased the food accessibility during the second growing season and hindered the exploitation of newly generated shoots by the geese, which was further confirmed by our clipping control experiment. Nearly all the geese chose to feed on meadow, and Carex spp. made up the majority of their diet in 2017/2018 when there was more low‐quantity/high‐quality food. Compared with the globally vulnerable Lesser white‐fronted geese, the larger‐sized Bean geese seemed to be less susceptible to winter food shortages and exhibited more stable responses. We concluded that the food quality–quantity condition was the external factor influencing the geese responses, while morphological and physiological traits could be the internal factors causing different responses between the two species. This study enhanced the understanding of the influence that habitat change exerts on herbivorous geese in their wintering site in the context of the Three Gorges Dam operation. We suggested that regulating hydrological regime was important in terms of wetland management and species conservation.     

Water level affects availability of optimal feeding habitats for threatened migratory waterbirds

Extensive ephemeral wetlands at Poyang Lake, created by dramatic seasonal changes in water level, constitute the main wintering site for migratory Anatidae in China. Reductions in wetland area during the last 15 years have led to proposals to build a Poyang Dam to retain high winter water levels within the lake. Changing the natural hydrological system will affect waterbirds dependent on water level changes for food availability and accessibility. We tracked two goose species with different feeding behaviors (greater white‐fronted geese Anser albifrons [grazing species] and swan geese Anser cygnoides [tuber‐feeding species]) during two winters with contrasting water levels (continuous recession in 2015; sustained high water in 2016, similar to those predicted post‐Poyang Dam), investigating the effects of water level change on their habitat selection based on vegetation and elevation. In 2015, white‐fronted geese extensively exploited sequentially created mudflats, feeding on short nutritious graminoid swards, while swan geese excavated substrates along the water edge for tubers. This critical dynamic ecotone successively exposes subaquatic food and supports early‐stage graminoid growth during water level recession. During sustained high water levels in 2016, both species selected mudflats, but also to a greater degree of habitats with longer established seasonal graminoid swards because access to tubers and new graminoid growth was restricted under high‐water conditions. Longer established graminoid swards offer less energetically profitable forage for both species. Substantial reduction in suitable habitat and confinement to less profitable forage by higher water levels is likely to reduce the ability of geese to accumulate sufficient fat stores for migration, with potential carryover effects on subsequent survival and reproduction. Our results suggest that high water levels in Poyang Lake should be retained during summer, but permitted to gradually recede, exposing new areas throughout winter to provide access for waterbirds from all feeding guilds.     

Relationship between the hydrological conditions and the distribution of vegetation communities within the Poyang Lake National Nature Reserve,China

Hydrological characteristics have been recognized as major driving forces for wetland vegetation. The water cycle and hydrological processes of wetland are increasingly influenced by the ongoing climate change and more intensive human activities, which may in turn affect the distribution and structure of vegetation communities. Poyang Lake, located on the south bank of the lower reach of Yangtze River, receives inflows from five tributaries and discharges to the Yangtze River. The unique hydrological conditions of the Poyang Lake wetland create abundant wetland vegetation communities. As a major national hydraulic project, the Three Gorges Dam across the Yangtze River has changed the water regime of Poyang Lake and hence may affect the vegetation distribution. This work aims to investigate the influences of hydrological properties on vegetation structure at broad spatial and temporal scales. Histograms and sensitivity index are used to link the hydrological processes with the vegetation distribution across the Poyang Lake National Nature Reserve. The results show that different vegetation communities react differently to the hydrological conditions. Specifically, certain communities, e.g. Carex and Eremochloa ophiuroides, are able to survive a wide variety of mean water depth and percent time inundated, while others, like Carex–Polygonum criopolitanum, are found to be relatively sensitive to hydrological conditions. It is suggested that this work provides a new insight for evaluating the impact of hydro-engineering projects on vegetation communities and wetland vegetation restoration.     

基于高通量测序的鄱阳湖典型湿地土壤细菌群落特征分析

采用高通量测序技术分析了鄱阳湖典型湿地土壤细菌群落特征。测序结果表明,不同植被土壤细菌群落丰度与多样性的排序相同:苔草带苔草-虉草带芦苇带泥滩带藜蒿带。沿湖面至坡地,空间位置相近的土壤细菌群落结构具有更大的相似性,苔草-虉草带、苔草带和芦苇带的细菌群落结构相近,泥滩带和藜蒿带的细菌群落结构差异较大。变形菌门(30.0%)是湿地土壤平均相对丰度最高的门,其次为酸杆菌门(16.7%)和绿弯菌门(16.5%);多数门分类细菌相对丰度沿湖面至坡地存在一定变化趋势。硝化螺菌属是第一大属分类水平细菌群落。在土壤化学指标中,与鄱阳湖湿地细菌群落相关性较大的是总磷、铵态氮和有机质含量。以上研究结果表明,鄱阳湖湿地不同植被土壤细菌群落具有结构性差异,但沿湖面至坡地存在规律性变化。     

鄱阳湖南矶湿地优势植物群落及土壤有机质和营养元素分布特征

湿地植物和土壤是承担湿地诸多生态功能的主要基质和载体,相互之间有着强烈的影响。湿地土壤影响植物的种类、数量、生长发育、形态和分布,湿地植物又影响土壤中元素的分布与变化。鄱阳湖湿地的植物和土壤的特征及由他们带来的候鸟栖息地价值都受到他们之间的相互作用以及湖泊水位不同频率和幅度波动的影响。研究鄱阳湖湿地植物和土壤的特征及其形成原因和相互关系。为此,从2010年10月到2011年10月,对鄱阳湖湿地不同水位梯度下分布的芦苇、南荻、苔草、虉草和刚毛荸荠5个优势植物群落中57个定点样方展开了月度植被调查并且对5个不同植物群落下的135个土壤样品进行了实验室分析,研究了鄱阳湖优势植物群落及湿地土壤中有机质、全氮、全磷、全钾含量的分布特征及其相互关系。研究结果表明,鄱阳湖湿地优势植物群落分布特征受湿地土壤元素分布特征、湖面水位波动及植物生长特性和土壤沉积及土壤养分的综合影响,呈现了沿水位和海拔梯度明显的条带状或弧状分布、从湖岸到湖心依次分布为:狗牙根群落、芦苇群落、南荻群落、苔草群落、虉草群落、刚毛荸荠群落,最后是水生植物。同时植物群落的组成和分布特征也随季节性水位涨落的变化而变化;土壤有机质及其他各元素含量特征受植物群落分布、水位波动规律及湿地土壤特性等各种因素的影响,呈现出相对一致的分布规律,在0—20cm土壤层含量较高,20cm层后随土壤深度的增加含量逐渐减小,减小的速度先快后慢直至40cm层后趋于稳定;不同植物群落对土壤有机质、全氮、全磷、全钾的含量及变化具有很大的影响,不同植物群落下同种元素含量差异显著,并且各自随土壤深度和植物群落的变化呈现出层状、带状或弧状富集特征。不同植物群落对土壤养分元素含量影响程度不同,苔草群落对各元素吸收和滞留能力最强、影响最大,刚毛荸荠群落对土壤营养元素影响最弱。湿地植物群落和土壤之间彼此有着强烈的影响,其中植株的重量和土壤的SOC、TN及TP含量有非常显著的负相关关系,与土壤TK含量则有较强的正相关关系,同时,植株的重量和高度与土壤地下水埋深也有微弱的负相关关系。     

鄱阳湖洲滩湿地地下水位对灰化薹草种群的影响

在气候变化和人类活动的双重影响下,近年来鄱阳湖流域极端水文事件频发,洲滩湿地生态过程也相应发生变化,开展鄱阳湖水文过程变化与植被演替过程的交互作用研究十分必要。选择鄱阳湖典型洲滩植物灰化薹草(Carex cinerascens)为研究对象,通过地下水位控制模拟试验,设置地下水位埋深10、20、40、80、120cm等5个处理,系统探讨了地下水位埋深对鄱阳湖典型湿地植物灰化薹草生长与种群演变的影响。研究结果表明:春季,不同地下水位对灰化薹草种群的密度和群落多样性影响不显著;夏季,不同地下水位对灰化薹草的密度、种群多样性以及藜蒿和灰化薹草的高度比影响显著。地下水位埋深10cm更适宜灰化薹草植株的生长与群落结构的稳定,而地下水位埋深低于80cm,尤其是低于120cm可能会导致灰化薹草种群的退化与演替。研究结果对于揭示地下水位波动作用下鄱阳湖湿地植被种群发生的短期变化和长期演变趋势具有重要的指示意义。     

鄱阳湖区灰鹤越冬种群数量与分布动态及其影响因素

1998—2011年,采用地面同步调查法开展了鄱阳湖越冬灰鹤种群监测,并整合1984—2011年鄱阳湖国家级自然保护区历年的越冬灰鹤最大种群数量,分析了鄱阳湖灰鹤越冬种群动态以及影响其数量变化与空间分布的环境因素。结果表明,近13年来鄱阳湖区越冬灰鹤种群平均数量为(2 335±651)只,种群数量呈增长趋势,2011年冬季记录到最大种群数量7 640只。灰鹤越冬种群数量与10月平均最低气温以及10月平均气温存在显著正相关,与10月平均最大风速存在显著负相关,与各月的平均水位没有显著的相关性。每年冬季灰鹤在鄱阳湖呈聚集型分布。大湖池、大莲子湖、三湖、汉池湖、企湖、珠湖、南湖(共青)、大汊湖等8个湖泊是灰鹤的重点活动区,(74.9±5.6)%的越冬灰鹤分布在保护区之外。灰鹤的空间分布与滩地面积存在显著的正相关,与农田面积、人口密度、村庄数量、8月份初级生产力、11月份初级生产力等环境因子存在显著负相关。滩地面积是影响灰鹤空间分布的重要因子,对灰鹤利用频次空间变化的解释率为15.0%,与11月份初级生产力共同解释了灰鹤年平均群体数量空间变化的24.6%。如竞争、小生境结构、干扰等局地尺度的环境要素对灰鹤空间分布的影响研究将有助于更全面地认识鄱阳湖越冬灰鹤种群动态的影响机制。