互花米草与海三棱藨草的生长特征和相对竞争能力

外来物种互花米草(Spartinaalterniflora)已对我国特有种海三棱藨草 (Scirpusmariqueter)发生了竞争取代。作者通过在长江口崇明东滩湿地取样和盆栽竞争实验,比较了二者的主要生长特征和种间相对竞争能力。结果表明:无论是先锋种群还是成熟种群,互花米草的高度、盖度、地上生物量、地下生物量和平均每花序种子数都显著大于海三棱藨草;海三棱藨草的密度和单位面积结实枝条数显著大于互花米草。两种植物成熟种群的单位面积种子产量和种子的萌发率没有显著差异。种内竞争和种间竞争显著降低了两种植物的平均每株产生的无性小株数、结实株数、地上生物量和地下球茎数(海三棱藨草产生球茎),互花米草的种间竞争能力 (相对邻里效应指数 )显著大于海三棱藨草。互花米草在生长上的优势可能导致其在种间竞争上的优势,从而使互花米草能够在海三棱藨草群落中成功入侵。     

崇明东滩鸟类栖息地优化区海三棱藨草野外恢复实践

中国滨海盐沼湿地受损严重，人工修复策略已成为保护滨海生境的主要措施之一。本研究探讨了在长江口上海崇明东滩鸟类国家级自然保护区，互花米草控制和鸟类栖息地优化工程项目内空白生境的本土盐沼植物高效恢复技术。通过野外小试和中试试验，分析了长江口盐沼湿地建群种海三棱藨草恢复过程中繁殖体种类和移植方式对恢复效率的影响，并评估了不同恢复策略的恢复成本和效率。结果表明：1)海三棱藨草球茎苗耐淹性较强，适用于环境异质性较高的优化区；2)在4种恢复海三棱藨草群落的处理中，最经济高效的处理为无泥低密度球茎苗的移植方式，其每公顷的投入成本约为10100元。相较之下，无泥高密度、带泥低密度及带泥高密度的处理每公顷所需成本分别为41100、30000和120100元；3)经过近5年的努力，海三棱藨草群落在崇明东滩优化区C3区域覆盖度已超过60%,是相对成功的大规模野外恢复示范。本研究可为大规模滨海盐沼植物的恢复工程提供依据及支撑。     

基于胁迫梯度假说和互惠理论的海三棱藨草种群恢复技术

滨海湿地生态修复已成为阻止海岸带生态系统退化、保护生物多样性以及提供生态服务的关键措施。以长江口原生盐沼植物海三棱藨草(Scirpus mariqueter)为研究对象,选取崇明东滩新生滩涂湿地为研究区域,通过沿潮滩高程梯度的海三棱藨草植株斑块的移植实验,探究胁迫梯度假说和互惠理论(即种内的正相互作用)对长江口海三棱藨草种群恢复的指导意义。研究结果显示:(1)在一定的胁迫梯度范围内(潮滩高程2.0 m以上),增大种植斑块可以促进海三棱藨草的种内正相互作用,显著提高种植斑块的存活率和植株密度(P0.05);(2)潮滩水文动力沉积条件与潮滩高程梯度密切相关(P0.05),水文动力沉积作用对海三棱藨草定居和生长的胁迫随高程梯度下降而增强。潮滩高程2.0 m以下处强烈的水文动力条件干扰限制了生物-物理因素的正反馈作用。滨海湿地盐沼植被修复工作的成功率可以通过改进种植方式,增强种内的正相互作用得到极大的提高。研究可为开展大规模滨海湿地盐沼植被修复工程和提高生态修复效率提供科学依据和技术支持。     

密度对三种莎草科植物克隆生长的影响

以三种莎草科克隆植物藨草(Scirpus triqueter), 海三棱藨草(Scirpus mariqueter)和糙叶苔草(Carex scabrifolia)为研究对象, 通过盆栽受控实验, 探讨三种初始种植密度处理(1 株/盆、4 株/盆和16 株/盆)对个体表现与种群增长的影响。结果表明, 三种植物种群经过一个月左右的适应后均开始加速增长, 生长季后期增长率逐渐降低, 而海三棱藨草种群甚至出现了一定程度的衰退。生长季中前期藨草在中低密度处理下密度增长率高于高密度和整簇种植处理, 而海三棱藨草、糙叶苔草种群的整体密度增长与初始种植密度成反比。最终收获时, 藨草和海三棱藨草不同处理下的密度、冠层高度、最高高度、地上生物量和地下生物量均没有显著差异, 糙叶苔草在低种植密度下的密度最低, 中等种植密度下冠层高度最高。藨草、海三棱藨草的单株平均生物量与密度呈显著负相关, 而藨草、糙叶苔草的总生物量与密度呈显著正相关, 三种莎草科植物的根冠比都没有随密度发生显著变化。三种莎草科植物在高密度下的种内竞争效应均强于中密度。     

海三棱藨草及互花米草对模拟盐胁迫的响应及其耐盐阈值

盐度作为滨海湿地的关键环境因子之一,影响盐沼植物的存活、生长及分布。未来海平面上升引起的盐水入侵,将导致滨海湿地的盐沼植物面临高盐胁迫的挑战,进而影响滨海湿地生态系统的结构和功能。本研究选择长江口中低潮滩的主要先锋植物海三棱藨草(Scirpus mariqueter)和互花米草(Spartina alterniflora)为对象,通过人工控制实验,比较不同盐度处理下两种盐沼植物存活、营养生长及繁殖的响应,并确定两种盐沼植物存活的耐盐阈值,从而比较未来盐水入侵背景下,本地物种海三棱藨草及外来物种互花米草对盐胁迫的响应和适应性。结果表明:(1)海三棱藨草和互花米草的存活率随着盐度的增加均呈下降趋势,相同盐度处理下互花米草的存活率显著高于海三棱藨草的存活率(P0.05);(2)盐胁迫明显影响了海三棱藨草和互花米草的生长,随着盐度的增加,海三棱藨草株高、地上生物量及地下生物量均呈逐渐下降的趋势,而互花米草株高、地上生物量及地下生物量呈先增加后下降的趋势,均在盐度为10‰时最高;(3)海三棱藨草和互花米草的分蘖数及结穗率均随着盐度增加呈下降趋势,盐胁迫在一定程度上抑制了两种植物的繁殖能力;(4)互花米草存活的耐盐阈值为43‰,高于海三棱藨草存活的耐盐阈值(21‰);(5)外来物种互花米草比本地物种海三棱藨草具有更强的耐盐性,未来海平面上升引起的盐水入侵将对本地物种海三棱藨草产生更加严重的影响。     

基于遥感的九段沙湿地植被群落动态变化分析

九段沙是长江口重要的新生湿地.作为主要地物类型之一的植被群落,是反映潮滩湿地生态环境变化重要而又敏感的指标因子.本文通过1987～2008年六景Landsat卫星遥感数据对九段沙植被群落进行了分类提取,并利用ArcGIS软件分析了长江口九段沙植被群落20年来的时空动态变化.结果显示1987～1997年间,九段沙湿地植被以先锋植被海三棱藨草为主,植被面积随潮滩不断淤涨而增长;1997年人工促淤种植了芦苇和互花米草,至2008年,芦苇、互花米草和海三棱藨草三种植被群落所占植被总面积百分比分别为31.47%、39.35%和29.17%,其中外来物种互花米草优势明显,当地植被海三棱藨草所占面积比例显著下降.     

长江口九段沙湿地海三棱藨草生物量分配特征及其影响因子

海三棱藨草(Scirpus mariqueter)为长江河口盐沼湿地先锋植物。以长江口九段沙湿地为主要研究区域,在江亚南沙、上沙、中下沙等不同区域设置固定站点,进行植被和环境因子的取样调研,分析研究了海三棱藨草的生物量分配特征及其主要影响因子,以期为海三棱藨草的培育与恢复、盐沼湿地生态系统的保护与利用提供科学依据。结果表明:(1)不同站点海三棱藨草的茎基高度、球茎生物量占比、根茎与球茎之比均不存在显著差异(P0.05),而植株密度、植株高度、根茎生物量占比、果实生物量占比、茎叶生物量占比、须根生物量占比、果实与根茎之比、果实与球茎之比在不同站点间存在显著差异(P0.05);(2)不同站点的沉积物电导率、盐度、容积密度(5—10、25—30 cm土层)、总碳含量(10—15、20—25、25—30 cm土层)、总氮含量(5—10 cm土层)存在显著差异(P0.05);(3)海三棱藨草的果实与根茎的生物量之比和沉积物5—10、25—30 cm总碳含量,0—5、5—10 cm总氮含量,0—5 cm容积密度,茎基高度6种因子的组合存在极显著相关(P0.01);而其他生物量分配指标与本文涉及到的环境因子、植物表形参数均不存在显著相关性(P0.05)。海三棱藨草生物量分配特征是其自身生长特征与环境因子综合作用的结果。在今后的研究中需拓展生境因子涵盖范围,深入分析多因子综合作用对海三棱藨草生物量分配特征的影响。     

互花米草与海三棱蔗草的生长特征和相对竞争能力

外来物种互花米草(Spartina alterniflora)已对我国特有种海三棱蔗草(Scirpus mariqueter)发生了竞争取代。作者通过在长江口崇明东滩湿地取样和盆栽竞争实验,比较了二者的主要生长特征和种间相对竞争能力。结果表明：无论是先锋种群还是成熟种群,互花米草的高度、盖度、地上生物量、地下生物量和平均每花序种子数都显著大于海三棱蔗草;海三棱蔗草的密度和单位面积结实枝条数显著大于互花米草。两种植物成熟种群的单位面积种子产量和种子的萌发率没有显著差异。种内竞争和种间竞争显著降低了两种植物的平均每株产生的无性小株数、结实株数、地上生物量和地下球茎数(海三棱蔗草产生球茎),互花米草的种间竞争能力(相对邻里效应指数)显著大于海三棱蔗草。互花米草在生长上的优势可能导致其在种间竞争上的优势,从而使互花米草能够在海三棱蔗草群落中成功入侵。     

九段沙湿地植被群落演替与格局变化趋势

长江口新生湿地九段沙由上沙、中沙和下沙三部分组成。2004年对湿地植被群落的演替与格局变化进行了研究。结果表明,九段沙湿地植被群落由芦苇(Phragmites austra-lis)、互花米草(Spartina alterniflora)、海三棱藨草(Scirpus mariqueter)和藨草(S.triqueter)构成。芦苇和互花米草生长于潮滩高程,海三棱藨草和藨草生长于低潮位。1998—2004年,上沙植被覆盖面积年平均约增长17%,中沙22%,下沙38%~39%,植被群落处于快速增长演替状态,这可能与沙洲发育速度有关。由于在中沙、下沙人为种植过外来物种互花米草,其增长速度最快,覆盖面积占九段沙植被总面积的比例从1998年不足1%上升到2004年的22%,地上部分总生物量的年平均增长率为79.79%,互花米草对藨草-海三棱藨草的竞争压力较大。鉴于互花米草对九段沙的影响尚无定论,本文提出了初步的植被管理措施。     

海三棱蔍草种群的物候与分布格局研究

海三棱藨草群落是生长在海岸带滩涂原生裸地上的原生植被,在上海地区分布面积达20多万亩。本项工作研究了上海市南汇县东海农场海堤外侧滩涂上海三棱藨草种群的物候和分布格局。根据滩涂高程以及海三棱藨草种群生长状况,可以划分成三个地带,即地带A,海三棱藨草与芦苇群落交错区;地带B,海三棱藨草种群生长最适的中潮位地带;地带C,海三棱藨草种群定居地带。由于三个地带内,生境条件不同,海三棱藨草种群的物候有明显差异。从地带A至C,海三棱藨草种群的分布格局依次为随机分布、均匀分布和随机分布或群聚分布。其空间分布格局在随时间变化的同时也在空间上改变其位置。     

海三棱藨草种群的物候与分布格局研究

海三棱藨草群落是生长在海岸带滩涂原生裸地上的原生植被,在上海地区分布面积达20多万亩。本项工作研究了上海市南汇县东海农场海堤外侧滩涂上海三棱藨草种群的物候和分布格局。根据滩涂高程以及海三棱藨草种群生长状况,可以划分成三个地带,即地带A,海三棱藨草与芦苇群落交错区;地带B,海三棱藨草种群生长最适的中潮位地带;地带C,梅三棱藨草种群定居地带。由于三个地带内,生境条件不同,海三棱藨草种群的物候有明显差异。从地带A至C,海三棱藨草种群的分布格局依次为随机分布、均匀分布和随机分布或群聚分布。其空间分布格局在随时间变化的同时也在空间上改变其位置。     

崇明东滩湿地自然植被演替过程中储碳及固碳功能变化

采用实地调查与实验室测定相结合的方法,研究了崇明东滩湿地植被演替过程中储碳、固碳功能的变化.结果表明：不同演替阶段的湿地植被的现存碳储量及其分配格局特征存在较大差异.先锋物种海三棱藨草的现存碳储量仅占芦苇现存碳储量的13%;地下根茎为芦苇现存碳储量的主要场所,而地上部分是海三棱藨草碳储量的主要场所.处于潮滩湿地演替中后期的芦苇群落比处在生态演替早期的海三棱藨草群落具有更强的固碳能力,芦苇群落和海三棱藨草群落的年固碳能力分别为(1.63±0.39) kg·m^-2和(0.63±0.28) kg·m^-2,说明随着海三棱藨草群落向芦苇群落演替,其固碳能力不断增强.     

盐度及种间相互作用对海三棱藨草、互花米草萌发及生长的影响

盐度和种间作用是影响湿地植物群落构建的关键因子。然而,已有研究主要集中于植物成体阶段,我们对生活史早期更新阶段的种间相互作用了解十分有限。崇明东滩国家级自然保护区是位于长江口的重要湿地,外来入侵植物互花米草对优势土著物种海三棱藨草的竞争排斥对当地生态系统造成了严重的负面影响。通过受控实验探讨了盐度及种间作用对海三棱藨草和互花米草种子萌发及生长的影响,以深入了解更新过程在盐沼湿地植物群落构建中的作用。结果表明,在培养皿中盐度对海三棱藨草的萌发有显著抑制作用,互花米草的萌发率受盐度影响不显著但萌发进程被延迟。混种处理对两者的萌发存在一定促进效应,且其作用强度受到盐度的调控。海三棱藨草与互花米草种子在萌发阶段的相互促进并非是通过化感作用实现的,可能是由于萌发过程对盐分的吸收减弱了盐胁迫的影响。盆栽条件下,两物种混种时的萌发及生长表现（高度、地上生物量）较单种时有所下降,但差异不显著。种间竞争受环境胁迫程度及生活史阶段的影响,竞争作用在胁迫较弱的淡水环境及生活史后期更强。盐沼湿地植物群落在形成早期受到盐度等环境因子的影响较大,不同植物对盐胁迫的响应是影响种群建成的主导因素,后期种间竞争的重要性不断增加,最终决定了植物群落的整体格局。     

崇明东滩湿地不同盐沼植物群落土壤碳储量分布

海岸带盐沼植被的高生产力对湿地土壤碳库的形成具有重要意义.本文研究了长江口崇明东滩湿地3种主要盐沼植物(芦苇、互花米草和海三棱藨草)群落生物量差异、土壤碳储量时空动态和垂向分布特征.结果表明： 湿地盐沼植被总生物量表现为互花米草群落(5750.7 g·m^-2)>芦苇群落(4655.1 g·m^-2)>海三棱藨草群落(812.7 g·m^-2),且地上生物量在夏、秋季最高,地下生物量在冬季最高.湿地土壤碳储量(0～50 cm)在春季最低,随后逐渐增加,至冬季达到最大值.土壤碳储量年增量从高潮滩向低潮滩递减,表现为芦苇群落(711.8 g·m^-2)>互花米草群落(646.2 g·m^-2)>海三棱藨草群落(185.3 g·m^-2)>光滩(65.6 g·m^-2).光滩土壤碳储量在25～30 cm处最高,海三棱藨草、互花米草和芦苇群落土壤碳储量分别在10～15、30～35和30～40 cm处达到最大值,且不同群落土壤碳储量与植被地下生物量具有显著的线性关系.     

莫莫格扁秆藨草恢复湿地土壤种子库对长芒稗入侵的响应

湿地恢复过程中,时常有外来种或本地杂草入侵。土壤种子库作为未来植被的潜在种源,对湿地恢复效果具有重要的指示意义。在莫莫格国家级自然保护区,以恢复白鹤栖息地(扁秆藨草(Scirpus planiculmis)沼泽)为目的,进行了退化湿地的水文恢复;但退化湿地恢复2a后,一年生杂草长芒稗(Echinochloa caudata)在大部分区域成为建群种。以长芒稗入侵湿地和扁秆藨草自然湿地为研究对象,对比分析了长芒稗和扁秆藨草的土壤种子库及生长结实特征。结果表明,在自然湿地扁秆藨草种子库规模是长芒稗的18.42倍,而在恢复湿地长芒稗种子库大小是扁秆藨草的5.04倍。与自然湿地相比,扁秆藨草种子库密度在入侵湿地明显减少,但仍保留了一定量具有活力的种子(664.32±105.98)粒/m~2,这与研究区扁秆藨草较高的种子生产力(9210.4±1513.4)粒/m~2及种子较强的浮力(FP50=39.7d)有关,说明扁秆藨草具备通过种子库或水传播恢复的潜力。长芒稗土壤种子库密度在入侵湿地高达(3345.9±520.3)粒/m~2,明显高于自然湿地种子库规模(P0.01),说明恢复湿地受长芒稗入侵影响严重,这与长芒稗较高的种子生产力(7621.4±376.25)粒/m~2及较弱的种子浮力(FP0=5d)有关,同时也表明长芒稗通过水传播扩散的能力较弱。另外,研究区长芒稗平均高度超过1m,且盖度较大,不仅阻碍扁秆藨草种子的水播,也降低了到达地表的光照水平,从而抑制扁秆藨草更新。因此,在莫莫格受长芒稗入侵湿地,于开花结实前收获长芒稗地上植物体及凋落物应是限制长芒稗扩展、同时促进扁秆藨草恢复的有效措施。     

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。     

长江口新生湿地大型底栖动物群落时空变化格局

为了解长江口新生湿地大型底栖动物时空变化格局,2004年11月—2005年10月对九段沙湿地的3个沙洲以及各主要生境进行了调查。结果表明:九段沙湿地大型底栖动物密度和生物量均呈春季最高,夏、秋季下降,秋季末和冬季回升的趋势,整体生物多样性水平较低,分布不均匀。夏季上沙和中沙底栖动物密度存在显著差异,四季生物密度和生物量空间梯度为下沙>上沙>中沙。由物种组成分析可知,九段沙湿地大型底栖动物群落时空变化与优势种的消长有关。各季海三棱藨草带和藨草带底栖动物密度和生物量最高,芦苇和互花米草次之,光滩区域最低,且群落季节波动大。外来物种互花米草生境下底栖动物群落特征与土著种芦苇生境下无显著差异。     

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。     

崇明东滩湿地不同潮汐带入侵植物互花米草根际细菌的多样性

为了调查崇明东滩湿地入侵植物互花米草(Spartina Alterniflora)在不同潮汐带和季节根际细菌的多样性与丰富度,以本地植物芦苇、海三棱藨草(P. australis和 S.mariqueter)和光滩为对照实验研究,在崇明东滩湿地10样点采集根际土壤和光滩土壤,通过PCR-DGGE分子生物学等技术并结合传统培养方法对土壤细菌进行分析研究。研究表明:东滩湿地不同潮汐带的植物根际细菌群落丰富度和多样性不同,在夏季中潮带的根际细菌丰富度(P=0.021<0.05)较高,各个潮带的植物根际细菌在夏秋季有高多样性,其中中潮带的植物根际细菌平均多样性指数最高(H=4.20)。在中潮带入侵物种互花米草根际细菌的丰富度和多样性要显著高于本地植物芦苇和海三棱藨草,其中海三棱藨草的根际细菌在夏季略高。崇明东滩湿地入侵植物互花米草根际细菌与本地植物相比较具有较高的多样性,而且外来种互花米草对湿地土壤微生物群落结构有着较强影响;入侵种互花米草根际细菌的高丰富度和多样性可能是其成功入侵东滩湿地的一个重要因素。     

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。