互花米草向海洋方向入侵条件下闽江河口盐沼植物——土壤系统中磷的赋存特征北大核心CSCD

向海洋方向入侵的互花米草(Spartina alterniflora)不仅能改变河口生态系统中磷元素的生物地球化学过程,而且能对河口生态系统的稳定和健康产生深刻影响。2019年4月(春季),在闽江河口鳝鱼滩东部的互花米草分布区,采用时空互代法,由陆地向海洋方向,选择互花米草已经入侵5~6 a的盐沼、互花米草已经入侵1~2 a的盐沼和光滩作为研究对象,在互花米草向海洋方向入侵条件下,研究植物—土壤系统中磷的赋存特征及其主要影响因素。研究结果表明,在互花米草向海洋方向入侵条件下,闽江河口鳝鱼滩东部的盐沼土壤中的全磷含量增大;与光滩相比,互花米草入侵5~6 a和1~2 a的盐沼土壤中的全磷含量分别增加了51.6%和27.1%;互花米草向海洋方向入侵不仅改变了盐沼土壤的颗粒组成、电导率、土壤有机质含量和全磷含量,而且改变了互花米草各器官中的全磷含量、磷累积系数和器官之间的磷转运能力;在互花米草已经入侵5~6 a的盐沼中,互花米草主要是通过减小根冠比和提高对磷的吸收和利用,维持其自身的生长;在互花米草已经入侵1~2 a的盐沼中,互花米草则是通过增大根冠比和提高根系向地上器官转运磷的能力,维持其自身的生长。互花米草向海洋方向入侵整体增大了植物—土壤系统的磷储量,提高了土壤有效磷养分的供给能力,这些都有利于加快互花米草向海洋方向入侵的速度。     

江苏中部海岸潮沟的形态变化特征

作为一种典型的潮滩地貌单元,潮沟(tidal creeks) 在江苏中部海岸潮间带广泛发育,并表现出复杂的摆动性。本文根据1981-2010 年遥感影像和野外观测数据,对该区潮沟的平面形态变化进行了分析。结果显示,江苏中部海岸潮沟(根据其长度差异) 一般分为4 级,1~3 级潮沟的个数分别为21、97 和688 (1:5:33),其平均长度分别为7587±1544 m、1921±916 m和327±200 m;潮沟在中潮带比较发育,其密度和分汊率明显大于高潮带和低潮带;主潮沟曲率从高潮带向低潮带呈减小趋势;外来引种互花米草扩展和大规模滩涂围垦活动对潮沟产生了较大影响,其中后者明显地抑制了潮沟的发育。研究区潮沟的摆动性具有明显的区域和级别差异。与研究区北部的潮滩区域相比,海岸潮差较大的南部潮滩区潮沟的摆动性较大;同一个潮沟系统其1 级潮沟的摆动性>2 级潮沟>3 级潮沟;同一条潮沟其下段的摆动性>中段>上段;同一区段弯曲岸段的摆动性>顺直岸段;1 级潮沟上段、2 级潮沟中上段、3 级潮沟或位于盐沼内的潮沟其摆动性不明显。     

影响海岸带盐沼土壤有机质、TN和TP含量时空变化的关键因子：潮水和植被

为了更好地理解在潮水和植被交互作用梯度上有机质、全氮和全磷分布的特殊性,分别于生长季和非生长季在苏北盐沼沿近潮沟带和远潮沟带2条样线布设9个固定采样区,采集土壤样品,测定土壤有机质、全氮和全磷的含量。结果表明：植被和潮水的交互作用是决定土壤有机质、全氮和全磷时空变化的关键因素。相对于潮水,植被的影响更为稳定和持久;盐沼土壤有机质和全氮含量具有显著的空间和月份变化,空间变化主要包括植被带（潮水）梯度上和样带间（潮流）的差异,在植被带（潮水）梯度上植被带高于光滩,而植被带间呈现由海向陆的递减趋势,即互花米草(Spartina alterniflora)>盐地碱蓬(Suaeda salsa)>獐茅(Aeluropus littoralis)>芦苇( Phragmites australis);有机质样带间差异表现为在低位盐沼远潮沟带大于近潮沟带,而中位盐沼却是近潮沟带大于远潮沟带,全磷含量时间和空间变化上均不具显著性;pH、土壤含水量和盐分含量等与潮水作用直接相关的因子与距海距离呈负相关关系,土壤有机质、全氮和全磷与距海距离也表现为负相关关系,而土壤有机质、全氮和全磷含量与pH、土壤含水量及盐分含量等因子为正相关关系,一定程度上诠释了潮水对土壤有机质、全氮和全磷含量变化的影响。     

互花米草入侵和持续扩张下黄河三角洲滨海湿地潮沟的形态特征及其变化

为了探究互花米草(Spartinaalterniflora)入侵下滨海湿地潮沟的发育特征及其变化,采用随机森林分类技术和统计学分析方法,研究了2004?2020年黄河三角洲湿地互花米草的入侵过程,揭示了互花米草持续扩张下潮沟的形态特征及其变化.研究结果表明,现行黄河入海口两侧区域的互花米草群落扩张迅速,截至2020年7...     

黄河三角洲潮沟网络形态特征的时空分异规律及其发育过程

潮沟是陆海生态系统交互作用的主要通道,具有高度的时空动态性。以黄河三角洲新旧河道为界,划分黄河北岸（Ⅰ区）、南岸东（Ⅱ区）、南岸西（Ⅲ区）为对比研究区,选择1998—2018年5个关键时间节点的遥感影像为数据源,利用GIS空间分析功能,定量表征了潮沟发育程度的典型形态特征参数,剖析了黄河改道、湿地恢复工程和外来物种入侵等因子对潮沟发育过程的影响,挖掘潮沟网络的时空演变规律。结果表明：① 潮沟的形态特征具有明显的时空异质性。从1998年黄河改道初期至2004年湿地恢复初期,Ⅰ区各等级潮沟数量大幅减少;由于潮滩淤进和互花米草固滩作用,Ⅱ区潮沟数量、密度、分汊率呈现增长趋势,在2013年互花米草的快速扩张期,潮沟曲率、分汊率明显增大;Ⅲ区潮沟发育的等级、长度、密度最大,等级间的转化频率最高,湿地恢复工程导致低等级潮沟数量、长度明显减少,较强的海洋动力抑制了潮沟曲流的发育。② 黄河改道和侧弯丁坝建设导致平均归槽长度（OPL）增大,潮沟网络的排水效率减少。互花米草的快速扩张使排水效率增大,OPL不断降低;潮沟发育程度Ⅲ区>Ⅱ区>Ⅰ区。③ 潮沟系统由快速变化青年期整体进入缓慢变化中年期,发育状态趋于动态平衡。研究成果有助于了解大范围潮沟的发育过程及演变机制,为沿岸潮滩开发与利用提供科学的决策支撑。     

胶州湾光滩和盐沼土壤磷元素分布特征及有效性分析

于2014年1月10日、4月15日、7月15日和11月20日,在胶州湾滨海湿地选取光滩、盐地碱蓬(Suaeda glauca)盐沼、芦苇(Phragmites australis)盐沼和互花米草(Spartina alterniflora)盐沼,分时间和层次采集土壤样品,测定土壤全磷和有效磷含量,对胶州湾光滩和盐沼土壤磷元素的分布特征和有效性进行分析。研究结果表明,在垂直方向上,随着土壤深度增加,土壤全磷和有效磷含量在减小;在水平方向上,互花米草盐沼和光滩土壤全磷和有效磷含量较高,芦苇盐沼最低;11月20日、7月15日、4月15日和1月10日的土壤全磷含量依次减小,11月20日、1月10日、7月15日和4月15日的土壤有效磷含量依次减小。与盐地碱蓬盐沼和芦苇盐沼土壤相比,光滩土壤全磷密度和有效磷密度都最大。在土壤深度和全磷和有效磷密度的影响下,光滩土壤全磷和有效磷储量明显高于芦苇盐沼和盐地碱蓬盐沼土壤,具有较大储磷潜能。胶州湾光滩和盐沼土壤有效磷容量和供应强度都较大,随着土壤深度增加,磷元素有效性减小,这是土壤性质、环境因素和土壤生物等多种因素综合作用的结果。     

江苏沿海互花米草盐沼动态变化及影响因素研究

收集1988～2001年12个时相的江苏盐城幅卫星影像，提取双洋河口至梁垛河闸之间的互花米草盐沼，统计不同时期的分布信息。分析表明：互花米草盐沼在江苏扩张非常迅速，到2001年7月互花米草盐沼分布面积达129．28km^2,从射阳河口至梁垛河闸之间的潮间中上带泥滩大部分已被互花米草盐沼所覆盖；由于生态位的影响，互花米草盐沼沿平行于海岸线方向扩张速度快于垂直于海岸线方向的扩张速度；依据野外调查和卫星影像分析，互花米草盐沼扩张可分为立地、快速扩张及成熟3个阶段。此外，还对互花米草盐沼的影响因素进行了探讨。     

黄河三角洲潮滩潮沟近期变化遥感监测

作者选用1986年和2001年两个时相的Landsat TM/ETM+影像,结合遥感、地理信息系统 (GIS) 和分形理论研究了黄河三角洲典型河口岸段潮滩潮沟的发育演变。结果表明：近15年来,挑河口~106站和现行水河口(1976~1996年黄河入海口,下同)~甜水沟岸段分维值D增大,呈顺向演替;其余岸段分维值均减小,表现为逆向演替。人工围垦挤占了大面积潮滩,人工岸线不断向海扩展,其最大推进速率达0.8 km/yr;同时,潮沟长度缩短,最严重的岸段每年减少14.9 km。通过分析表明,人类活动已成为影响三角洲潮滩发育的重要因子,其导致整个三角洲的潮滩体系严重退化,自然形成的潮沟时空谱系不复存在;另外,发育时间长短、入海泥沙、海浪和潮流对潮滩发育演变亦非常重要。目前,黄河三角洲潮滩可分为河口滩、潮控滩、浪控滩和人控滩4大类型。     

互花米草盐沼湿地大型底栖动物时空分布特征

互花米草是从美国引进中国的外来物种,在江苏沿海栽种30多年,已经成为潮滩的优势种。以互花米草长势较好的东台笆斗垦区外互花米草盐沼湿地作为研究区,通过一条断面上4个样点的4个季节垂直分层的大型底栖动物采样,通过筛洗、固定、鉴定、统计以及动物群落指标计算等过程,得出互花米草盐沼湿地大型底栖动物的物种主要由4门5纲12科15种组成,其中以纵带锥螺和微黄镰玉螺为优势种,分布占34.91%和32.23%;在季节变化上,互花米草盐沼湿地大型底栖动物物种个体数有较大季节差异,秋季最高,夏季最低;在空间分布上,互花米草盐沼湿地大型底栖动物平均个体数H₂点最多,H4点最少,纵带锥螺、双齿围沙蚕等大部分物种在各点均有分布,具有较广的生境范围;在垂直分层上,各季节各采样点都是上层分布最多。     

盐沼前缘陡坎韵律性形态特征及其形成过程与机理

盐沼前缘陡坎是潮滩环境中盐沼与粉砂—淤泥质光滩交界处的独特地貌形态,研究其形成过程与机理有助于理解盐沼湿地对潮滩发育及其稳定性的影响。根据江苏中部海岸盐城自然保护区核心岸段互花米草盐沼前缘陡坎形态参数（凹槽长度、凹槽宽度和陡坎高度）的分析,发现不同的形态参数组合对应于不同的陡坎演化阶段。根据陡坎形态特征差异,可将盐沼前缘陡坎韵律性形态发育过程分为三个阶段,而这三阶段的交替旋回过程与近岸波向的季节性变化有关。陡坎处的地貌特征与前缘光滩的沉积物特征表明陡坎形态特征形成与波浪作用有关,且显著的陡坎韵律性形态能够部分地应用边缘波理论来解释。     

中国特有盐沼植物——海三棱藨草的现状及保护利用

海三棱藨草Scirpus mariqueter是中国特有盐沼植物,也是长江口淤涨型潮滩的典型盐沼先锋植物。在自然状况下,盐沼植被依照盐渍藻类—海三棱藨草—芦苇进行演替。近10年来,由于受长江口的高强度围垦、外来入侵种互花米草的大面积引种和长江中上游来沙量的锐减及全球气候变暖引起的海平面上升的迭加效应影响,海三棱藨草的面积呈加速缩减态势,如若不及时采取相应的保护措施,海三棱藨草将面临灭种的威胁,并由此带来长江河口滩涂湿地生态系统结构和功能的改变。为此,需对长江口滩涂围垦、互花米草种植促淤的人为措施进行深入研究,以保护好中国特有的盐沼植物海三棱藨草,维持长江河口湿地生态系统结构和功能的完整性,更好地发挥其湿地生态系统的服务功能。     

互花米草引种对苏北潮滩湿地TOC、TN和TP分布的影响

分析了TOC、TN和TP在苏北潮滩湿地不同生态带沉积物和植被中的分布状况,结果表明:TOC和TN的水平和垂向平均含量以互花米草滩为最高,其次分别为盐蒿滩、芦苇滩和光滩。TP的平均含量以光滩为最高,依次由海向陆逐渐减小。在生物量最大期间(秋季),单位面积上互花米草体内TOC、TN和TP的累积量远大于盐蒿和芦苇。互花米草主要通过以下4个方面对研究区潮滩湿地TOC、TN和TP的分布产生影响:(1)互花米草滩面较高的沉积速率;(2)互花米草对整个潮滩湿地不同植被分布格局的改变;(3)互花米草有着高生产力以及巨大的地下生物量;(4)互花米草的生长特性使其在生长过程中对磷的需求量很大。     

闽江河口湿地互花米草与芦苇光合特性及适应性研究

互花米草在闽江河口鳝鱼滩湿地中潮滩的入侵及快速扩张,已严重威胁到鳝鱼滩湿地的生物多样性及土著种沼泽植物生态系统的结构与功能。为了从植物光合速率的角度分析互花米草入侵及快速扩张的生理生态学机制,利用Li-6400便携式光合作用仪测定了互花米草与土著种芦苇的光合速率日进程及光合光响应曲线。结果表明,互花米草净光合速率的日均值与最大值均大于芦苇,互花米草可积累更多的光合作用产物,使其具有更快的生长速率和初级生产力。根据两种植物的光合光响应曲线可以看出,互花米草利用光合有效辐射的能力更强,显示出互花米草的高适应性。     

盐城滨海湿地退化评估及分区诊断

根据野外监测数据和遥感信息解译结果,分析了盐城滨海湿地生态特征,定量评估了湿地退化程度,分区探讨了导致湿地退化的主导因素。结果表明:①盐城滨海湿地的主要植物为盐地碱蓬(Suaeda salsa)、互花米草(Spartina alterniflora)和芦苇(Phragmitesau stralis)。受湿地基底稳定性和土壤盐度影响,湿地植被呈现出明显的东西分带、南北分区的特点,地带性分布规律明显。②盐城滨海湿地景观类型可以划分为河口水域、盐地碱蓬滩、芦苇沼泽、互花米草沼泽、耕地、建筑用地、养殖池、盐田和光滩9种类型。由于自然因素和人为活动影响,自1980年以后,研究区景观格局发生了巨大变化。自然景观面积减少了33%,人工景观增加了180%。自然湿地中,面积减少最大的是盐地碱蓬滩和芦苇沼泽。③1980～2008年,盐城滨海湿地的互花米草滩面积呈现出增长趋势,盐地碱蓬滩处于严重退化状态,芦苇沼泽处于退化状态,导致盐地碱蓬滩和芦苇沼泽退化的主要因素是人类开发活动。④对不同区域的导致湿地退化的主导因素进行了诊断,其中灌河口—射阳河口岸段湿地退化的主导因素为海岸侵蚀。射阳河口—斗龙港口岸段属于淤蚀过渡海岸,因处于盐城珍禽国家级自然保护区的核心区位置,人类干扰强度不大,湿地退化不严重。斗龙港口—弶港岸段湿地退化的主导因素为人类对湿地的围垦和开发利用活动。     

人类活动对苏北潮滩发育的影响

江苏北部潮滩宽阔而平坦,历史上就是人类活动比较频繁的地区。随着对潮滩开发利用强度和深度的增加,人类对潮滩发育的影响越来越显著。潮滩剖面自然发育的均衡形态为上凸型;潮滩被围垦并建堤后,改变了原有的水沙动态平衡关系,潮滩剖面形态发生了调整,海堤附近的潮水沟则不断被淤积。大米草和互花米草等植被的引种改变了潮滩生态结构,由于植被能降低水流流速和波浪能量,起到捕捉沉积物的作用,因此能增加潮间带滩面的淤积速率,改变潮滩分带结构;此外,植被的存在还影响到滩面潮水沟的形态。港口工程的建设改变了沉积物的输运方向。     

江苏中部海岸互花米草扩展对滩涂围垦的响应

根据2001-2013年遥感影像和野外观测数据,对江苏中部海岸互花米草(Spartina alterniflora Loisel)在滩涂围垦期间的扩展过程进行定量化分析。结果显示：2001-2013年互花米草扩展对围垦的响应大体分为三个阶段：2001-2007年,海堤外米草面积较大,每年新增米草面积及米草年扩展率均和新增围垦面积变化同步,且相关性显著;2008-2010年,海堤外米草面积较小,但米草年扩展率仍然较高;2011-2013年,随着围垦的持续进行,米草扩展进入稳定期。因此,互花米草扩展对于滩涂围垦的不同速率和阶段具有不同的响应。若围垦时保留足够宽度的堤前米草,则围垦可以提高米草的年扩展率,其机理是互花米草种子产量和前缘淤积环境是影响米草扩展的主要因素,而围垦对这两方面都有影响。在后期滩涂围垦时,应保证堤外米草宽度在0.9~1 km之间,实现土地资源的可持续利用。     

基于淤积量的崇明东滩促淤围垦合理性评价

精准围垦的生态预警研究,需要从较短的时间尺度上和较集中的空间尺度上及时精准地监测滩涂的淤积量和淤积位置,这是滩涂围垦工程规划和实施的参考依据。以崇明东滩为例,结合滩涂湿地淤积量的直接测定和滩涂微地貌调查,尝试基于淤积量长期累积的相对高程评价促淤围垦的合理性。淤积量的测定结果表明:1微地形下的植被群落分带差异大到足以掩盖高程逐渐下降的梯度趋势;2潮间带和高潮滩的年均淤积速度均不足1 cm,而低潮滩的年均淤积速度达到了7 cm左右;3微地貌高程与淤积量之间呈极显著的负相关关系,呈现出两种不同的淤积机制。在此基础上,对目前以"生物促淤+物理围垦"的模式治理互花米草外来种入侵的促淤围垦进行了评价:1在快速淤涨的崇明东滩湿地中,生态系统工程师效应起着重要作用;2尽管在本研究实验区的围垦边界高程选择是合理的,但在实验区以外的围垦边界高程甚至延展到了0 m线以下,这是滩涂湿地过度围垦的直接证据之一;3与过去几次大围垦所不同的是,本次围垦范围选择的留一半、围一半的模式,一方面可以有效治理互花米草,另一方面可以预留足够的生态栖息地保留区。总之,淤积量的长期定点观测,为长江三角洲滩涂资源的动态管理和科学围垦提供了参考依据,可更客观地协调滩涂湿地保护和开发利用之间的矛盾。