长江口盐沼植物群落分布动态及互花米草入侵的影响

摘要

盐沼湿地具有重要的生态服务功能，也是敏感而脆弱的生态系统。盐沼的植物群落学是盐沼生态学研究的重要方向之一，也是研究盐沼这类重要生态系统时的基础与关键。长江口盐沼是我国重要的盐沼湿地之一，目前受到了围垦、生物入侵和生物资源利用等人类活动的强烈干扰，生念系统结构与功能受到严重威胁。本论文通过遥感技术、野外调查、野外移栽及受控实验等，研究了长江口盐沼植物群落分布动态与演替，揭示了影响长江口盐沼植物群落的主要因子，并探讨了长江口盐沼的主要入侵植物互花米草的入侵对长江口滩涂植被的影响，揭示互花米草成功入侵长江口滩涂的生态学机制，并得出以下主要结论： (1)长江口盐沼植物群落呈明显的带状分布，各植物群落类型沿高程从低到高的空间分布格局，也反映了其群落演替的序列：光滩裸地→海三棱蔗草群落→芦苇群落，而互花米草的入侵，打破了这一原有格局。在盐度较高的滩涂，海三棱蔗草将可能完全消失，其可能的演替序列为：光滩裸地→互花米草群落→芦苇群落；而在盐度较低的滩涂，其演替序列为：光滩裸地→海三棱藨草群落→互花米草群落→芦苇群落，但海三棱蔗草群落与芦苇群落的分布范围与面积仍然将大幅减少。 (2)长江口盐沼的植物群落分布动态受滩涂发育、人类活动包括围垦、互花米草入侵等诸多因素的影响。崇明东滩的围垦已导致植被面积的大幅度减少，而九段沙的植被面积主要取决于滩涂发育。而近十年来，互花米草对长江口盐沼的入侵是影响植物群落动态的重要因素之一。尽管滩涂持续快速发育，植被面积也随之增加，但互花米草入侵长江口盐沼以后，通过竞争排斥，导致海三棱藨草群落面积锐减。同时，在过去二十年中，崇明东滩的围垦对植物群落影响亦不可忽视。 (3)长江口盐沼的环境因子沿高程呈现出明显的规律，互花米草、芦苇与海三棱蔗草这三种植物的表现也与高程呈现出较强的相关性，因此，长江口盐沼植物沿高程呈带状分布。互花米草在长江口盐沼分布的高程下限是平均高潮位(mean high water level，MHWL)以下0.4m，芦苇是MHWL以上0.6m，而海三棱藨草内带的分布下限则视盐度在MHWL附近浮动。在一定范围内，随着高程的升高，这三种植物的生长表现较好，有性繁殖率增加，同时种间竞争也更强烈。在低潮滩，物理胁迫较强，这三种植物的分布取决于其自身对物理胁迫的耐受力，而植物之间可能存在着一定的促进作用。而在高潮滩，物理胁迫强度减弱，这三种植物间的种间竞争强度增加，其分布主要取决于种间竞争的结果。在这些因子的共同作用下，形成了目前长江口盐沼植物群落的带状分布模式。而互花米草在低潮滩对环境胁迫具有较强的耐受力，在高潮滩也具有很强的竞争力，这是互花米草影响长江口盐沼植物群落分布与分布动态的主要因素。 (4)环境因子的改变可改变芦苇与互花米草的竞争平衡，从而进一步影响互花米草与芦苇在滩涂上的分布。在盐度、淹水频率增加时，将有利于互花米草入侵并取代芦苇群落。而环境因子常常是交互作用的，在高盐水平下，氮素水平的提高对互花米草有利，而在低盐水平下，提高氮素水平则对芦苇有利。有利于互花米草对芦苇竞争优势的环境因子，是导致互花米草成功入侵芦苇群落的主要因素。 (5)在高程较低的滩涂，互花米草对物理胁迫比土著植物具有更强的耐受能力，在一定高程的滩涂上，互花米草对土著植物也具有明显的竞争优势。此外，人工大规模引种，则大大促进了互花米草在长江口的扩张和成功入侵。这些是互花米草成功入侵长江口盐沼的重要机制。 (6)互花米草对长江口盐沼生态系统的入侵，已经对该地区土著植物群落造成了严重威胁，必须加强对互花米草的监测和管理力度。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

1盐沼植物群落学研究进展

1.1盐沼植物群落的时空分布

1.2影响盐沼植物群落带状分布的因素

1.3人类活动对盐沼植物群落的影响

2我国盐沼植物群落学研究概况

3本研究的科学问题及意义

第二章长江口典型盐沼湿地：自然条件、植物区系和植物群落

1自然条件

2植物区系组成

2.1九段沙盐沼的植物区系组成

2.2崇明东滩盐沼的植物区系组成

3植物群落特征

3.1植物群落类型

3.2各植物群落中的优势物种及群落特征

3.3植物群落成带分布的一般模式

3.4植物群落的演替模式

第三章植物群落分布动态的遥感分析

1研究方法

1.1地面调查

1.2遥感分析

1.3数据分析

2结果

2.1崇明东滩盐沼植物群落的分布及其动态

2.2九段沙盐沼植物群落的分布及其动态

3 讨论

3.1滩涂发育对盐沼植物群落分布的影响

3.2人类活动对盐沼植物群落分布的影响

4小结

第四章盐沼植物的生长和分布对环境异质性的响应：Ⅰ、野外样线调查

1材料与方法

1.1样线设计

1.2环境因子的取样与测定

1.3植物的取样与测定

1.4数据分析

2结果

2.1环境异质性

2.2盐沼植物优势种的生长和分布

3讨论

3.1崇明东滩盐沼的环境异质性特点

3.2环境因子对盐沼植物生长与分布的影响

4小结

第五章盐沼植物的生长和分布对环境异质性的响应：Ⅱ、野外移栽实验

1材料与方法

1.1样线设计

1.2实验材料

1.3环境因子的取样与测定

1.4植物的取样与测定

1.5数据分析

2结果

2.1环境异质性

2.2环境因子对植物生长的影响

2.3环境因子对植物繁殖策略的影响

2.4环境因子对植物竞争的影响

3 讨论

3.1九段沙盐沼的环境异质性特点

3.2环境因子对盐沼植物生长与分布的影响

3.3环境因子对盐沼植物种间竞争的影响

3.4长江口盐沼植物群落带状分布的成因

4 小结

1材料与方法

1.1植物材料

1.2实验设计

1.3数据分析

2结果

2.1对植物生长的影响

2.2对植物竞争的影响

3讨论

3.1盐度的影响

3.2水分的影响

3.3土壤质地的影响

3.4对认识生境可入侵性的意义

4 小结

第七章盐度与氮素水平的交互作用对互花米草与芦苇生长与竞争的影响

1材料与方法

1.1植物材料

1.2实验设计

1.3数据分析

2结果

2.1对植物生长的影响

2.2对植物竞争的影响

3 讨论

3.1盐度与氮有效性交互作用的影响

3.2对认识长江口盐沼植物扩散与分布的意义

4小结

第八章结语

1主要结论

2研究展望

参考文献

附录

致谢