潮汐涨落导致的植物残体异位分解是河口湿地最常见的分解方式,研究分解环境变化下残体的分解及其养分释放对深入了解河口湿地养分循环具有重要意义.为此,2021年3-12月,在闽江河口互花米草(Spartina alterniflora)分布区,以自然环境梯度作为分解环境变化研究的替代系统,由陆向海方向布设入侵7年的互花米草湿地(M7,残体记为L7)、新近入侵1年的互花米草湿地(M1,残体记为L1)以及入侵前的光滩(BF)3个分解样地,采用分解袋法模拟研究了分解环境变化对不同入侵年限互花米草残体(L7和L1)分解及磷养分释放的影响.结果表明,分解环境变化可对残体分解速率产生显著影响.L7在M1和BF环境中的分解相比其在原来环境中(M7)更快,而L1在M7和BF环境中的分解相比其在原来环境中(M1)更慢.分解环境变化导致的L7或L1分解速率的改变一方面取决于分解环境中关键环境因子(温度和pH)的变化,另一方面与分解环境变化导致的残体质量(碳氮比和氮磷比)发生改变有关.相较于原分解环境,分解环境的变化导致L7的总磷(TP)含量整体增加,而L1的TP含量降低,但二者TP含量均在M1分解环境中最高.残留率是影响不同分解环境下残体TP含量变化的共性因素,而分解环境变化引起的主要环境因子(电导率)和残体质量改变是导致TP含量存在差异的重要原因.不同分解环境下L7和L1的磷养分在分解期间均表现为不同程度的净释放.研究发现,L7和L1的分解速率及磷养分释放量均在M1分解环境中较高,说明残体在该分解环境中的磷养分归还速率可能更快,而这有利于提高对新近入侵互花米草的磷养分的供给能力.

群落构建是生态学研究中的论题之一,对湿地植物进行群落构建研究将会对湿地植物的修复与重建工作具有重要意义.为探究城市沿江湿地植物群落构建主要驱动力,以闽江福州段湿地为例,选取四个典型城市沿江湿地公园,基于系统发育结合功能性状的方法,测定其样地植物地上、地下功能性状与土壤因子,并且构建系统发育树、检测系统发育信号、并计算系统发育指数.结果表明:(1)土壤因子与植物功能性状在四个湿地间都具有显著差异,土壤电导率与比根长的变异性最大.土壤含水量与是影响植物性状变异的主要因素.(2)除叶全氮含量外,其余7个功能性状未检测出明显的系统发育信号,植物功能性状表现为趋同.(3)甘蔗湿地与乌龙江湿地的系统发育结构趋于发散,群落构建的主要驱动力为环境过滤.塔礁洲湿地与闽江河口湿地的系统发育结构表现为聚集,限制相似性为主要驱动因素.总体而言闽江福州段湿地植物群落构建过程由生态位理论主导,环境过滤和相似性限制为主要驱动因素,土壤含水量作为主要的环境筛选影响着闽江福州段湿地植物群落构建过程.不同生境下生态位分化的驱动因素不同,植物功能性状的种间种内变异反映了植物对环境异质性的响应机制.

选择闽江河口短叶茳芏(Cyperus malaccensis)湿地为研究对象,基于野外氮负荷增强模拟实验,探讨了不同氮负荷水平下(NNT对照处理,0 g N m-2 a-1;LNT低氮处理,12.5 g N m-2 a-1;MNT中氮处理,25.0 g N m-2 a-1;HNT高氮处理,75.0 g N m-2 a-1)湿地植物-土壤系统的氮累积与分配特征.结果表明,不同氮负荷处理下湿地土壤(TN)、NH4+-N和NO-3-N含量均发生了明显改变.相较于NNT,LNT 和 MNT 的 TN、NH4+-N 和 NO-3-N 含量均明显增加,增幅分别为 9.44%、3.57%、11.99%(LNT)和6.71%、9.37%、46.50%(MNT).与之不同,HNT的TN含量相比NNT增幅不大,而其NH4+-N、NO-3-N含量均显著降低,降幅分别为9.26%和40.77%.不同氮负荷处理下土壤氮含量的垂直分布特征亦发生了明显变化.除HNT外,LNT和MNT的TN、NH4+-N和NO-3-N含量均以表层土壤最高.不同氮负荷处理下的TN和NH4+-N含量分布主要受SOM的影响,而NO-3-N含量分布主要受植物吸收和垂直淋失的影响.氮负荷增强条件下植物不同器官的TN含量整体表现为叶＞茎＞根.不同氮负荷处理下植物-土壤系统的氮储量整体以LNT和MNT较高,而HNT最低.研究发现,短叶茳芏在中低氮负荷条件下可能将更多的氮优先分配给根系,进而以拓展地下空间和提高地下生物量的方式来适应环境;而在高氮负荷条件下,其可能通过增强"自疏效应",并通过拓展地上空间的方式来适应环境.

为有效观测红树林植物群落—海水—沉积物复合生态环境系统,评价红树林湿地生态环境质量.基于广西山口和北仑河口 2 个红树林保护区内的植物群落样方调查、海水与沉积物监测分析数据,阐述了植物群落—海水—沉积物的基本结构特征;用主成分分析、多重典型相关权重系数排序、频次计数及专家知识判读等方法,渐进耦合优化出一套指标体系,拟合植物群落—海水—沉积物间的理想数量关系,验证群落关键指标耦合优化作用.结果表明:(1)非对称性的 49 项初始指标耦合优化成对称性的 24 项后,群落—海水—沉积物间由无典型相关性表现出显著或极显著典型相关性.3者间的典型相关性大小顺序为沉积物—海水(第一、二典型相关系数及其显著水平分别为C1=0.994,p=0.0001;C2=0.993,p=0.001)>沉积物—群落关系(C1=0.997,p=0.001,C2=0.0.984,p=0.008)>群落—海水关系(C1=0.987,p=0.042;C2=0.902,p=0.423).(2)群落作为水环境与沉积物间的有机生命系统,最大构件数对海水和沉积物有较理想的耦合优化作用,最大重要值对海水有明显耦合优化作用,最大胸径比总种数的耦合作用要突出.(3)均值内敛和样本增加可提高结构模型的典型相关显著性,结合专家知识判读法则可拓展结构模型,并提高典型相关系数值及其显著性水平.主成分分析—典型相关分析—专家知识判读的联合应用是很好的指标属性耦合优化方法,适用于复合生态系统的关联耦合及其生态环境质量评价.

河口湿地具有显著的咸淡水交互特征和长期持续的固碳能力.本研究以黄河口咸淡水交互区芦苇湿地作为研究对象,在弱强度交互区、中等强度交互区、较高强度交互区和高强度交互区布设60个研究点位,分析咸淡水交互作用对土壤有机碳空间分异的影响.结果表明:黄河口咸淡水交互区芦苇湿地面积占比为17.8％,主要分布在弱强度交互区和中等强度交互区.咸淡水交互区芦苇湿地0～60cm 土层有机碳含量在1.09～3.65 g·kg-1,有机碳密度在1.85～5.84 kg·m-2,有机碳总储量为(17.32±3.64)x 104 t,有机碳含量与密度均随着咸淡水交互作用的增强而降低.咸淡水交互区分区间表层土壤有机碳含量差异显著,随着咸淡水交互强度的增大,表层土壤有机碳含量明显减低.有机碳密度与土壤有机碳、总氮、铵态氮及生物量呈显著正相关,而与盐离子、土壤容重、pH及电导率呈显著负相关.0～30 cm 土层有机碳储量占0～60 cm土层有机碳储量的50.9％～64.2％,0～60 cm 土层有机碳储量占0～400 cm 土层有机碳总储量的19.1％～37.7％.研究结果可为准确评估河口湿地碳储量、提升碳汇功能及湿地管理提供科学依据.

人-水关系研究是社会-生态系统研究的重要领域.识别黄河下游农户对人-水关系的感知及其影响因素,对黄河下游因人施策开展生态保护与高质量发展政策调控具有重要作用.但已有研究多从区域水资源、水环境、水文化等某一种或几种关系开展居民感知调查及归因,忽视了人-水关系之间结构化的相互影响机制.基于对黄河下游山东省10个县的农户发放的1651份问卷,经过验证性因子分析后,最终引入水资源与生态关系、水文化与旅游关系、居住地生态功能、河口湿地功能、文化旅游功能五个潜变量,建立结构方程模型发现:农户对水资源与生态关系的认识正向影响其对居住地生态功能和河口湿地功能的评估,农户对水文化与旅游关系的认识正向影响其对居住地生态功能、河口湿地功能和文化旅游功能的评估.研究结果通过基于农户感知刻画人-水关系结构,揭示人-水系统功能认知的影响机制,有助于为黄河下游地区生态保护和乡村振兴提供决策参考.

互花米草被引入后迅速生长蔓延,已成为黄河三角洲河口湿地主要入侵物种,极大影响了河口湿地沉积物表层重金属元素分布格局.本研究选取不同入侵年限(3、5、7、10、15和20年)的互花米草湿地以及芦苇湿地、盐地碱蓬湿地、柽柳湿地和光滩湿地,采集表层沉积物并测定Ca、Fe、Mg、Mn、Zn、Ni、Pb、Cr、Cd、Cu和Li元素含量,采用富集系数及地累积指数法对污染水平进行评价,分析互花米草入侵对元素分布格局的影响.结果表明:(1)随入侵时间推进,互花米草湿地表层沉积物有机碳(SOC)和总氮(TN)含量要大于本土植被覆盖湿地表层沉积物含量.本土植物所在湿地沉积物重金属含量要高于互花米草入侵湿地沉积物重金属含量.(2)Ca处于中度富集状态,而Cd可能造成本地区中度污染.(3)重金属元素之间具有显著相关关系,尤其是Fe、Mn元素与Mg、Zn、Cu元素相关性较大,互花米草湿地中的大多数元素变化主要受岩石圈基岩风化和泥沙搬运沉积影响.

江苏省滨海滩涂湿地资源丰富,但由于围垦等人类活动以及外来物种生态入侵等影响,盐沼植被的面积持续下降.本文基于Landsat遥感影像,利用DSAS系统定量分析,对1985-2020年江苏滨海滩涂湿地潮滩植被带的围堰区、盐沼植被区的规模动态及相关关系、围堰规模的植被效应等进行了研究.结果表明:(1)1985-2020年,潮滩植被带向海显著推进岸段与围堰区规模显著增加岸段在空间上具对应性,变化热点区逐渐南移,期初为射阳河口至北凌河口岸段,2015年后,已南移至梁垛河口至遥望港岸段.(2)盐沼植被与围堰区面积在不同岸段间差异较大,但各岸段间围堰区与盐沼植被面积之比均快速上升,比值由1985年的0.017∶1变为2020年的5.59∶1,围堰区面积与盐沼植被面积呈极显著负相关.(3)随盐沼植被带规模逐渐下降,其与潮滩植被带向海延展速率的相关关系也由显著正相关变为不显著相关,显示盐沼植被带规模对潮滩植被带延展的促进作用具一定的规模效应.

以江苏省盐城市川东河口南侧潮滩湿地为研究对象,选取互花米草盐沼和无植被光滩两种典型滨海湿地,分别在冬夏季测定土壤有机碳(SOC)含量,探究湿地土壤有机碳的时空分布规律及其影响因素.结果表明:土壤有机碳含量在光滩区域为0.75～2.38 g·kg-1,互花米草盐沼区域为2.07～18.59 g·kg-1,且呈现海向递减趋势,互花米草盐沼区域约为光滩区域的2.5～3.5倍;垂向分布上,1 m深度范围内,光滩区域有机碳含量无明显变化,而互花米草盐沼区域呈现先增大后减小的变化规律,峰值在20～30 cm深度范围内;土壤有机碳含量具有显著的季节性差异,表现为夏季高于冬季,互花米草盐沼区域夏季较冬季高5％～10％,光滩区域夏季较冬季高43％.互花米草盐沼区域土壤有机碳含量与土壤含水率、盐度呈显著正相关,与泥沙粒径呈显著负相关;光滩区域土壤有机碳含量与土壤理化因子无明显相关性.表明滨海湿地多种土壤理化因子与SOC的相关性建立在有植被覆盖的基础之上.研究结果可为我国滨海湿地蓝碳生态系统的保护提供参考.

土壤碳矿化的温度敏感性(Q10)是研究生态系统碳循环响应气候变化的重要指标.以黄河口湿地芦苇群落表层土壤(0～10 cm)为对象,采用室内密闭培养-气相色谱法,研究不同温度和浓度下3种电子受体[SO42-、NO3-和Fe(Ⅲ)]添加对湿地土壤厌氧碳矿化Q10的影响.结果表明:48 d的培养期内,电子受体添加对厌氧生成CO2和CH4具有不同程度的抑制作用;SO42-、NO3-和Fe(Ⅲ)添加使得CO2和CH4生成量分别下降17.3％～20.8％和29.2％～36.2％;总体上,CO2生成因电子受体浓度而异,CH4生成因电子受体类型而异.CO2:CH4值在不同温度条件下差异明显,表明厌氧碳矿化途径具有明显的温度依赖性.不同处理中CO2和CH4的Q10值分别在1.08～1.11和1.19～1.37,与对照相比有升高趋势;总体上,CO2的温度敏感性因电子受体类型和浓度而异,CH4的温度敏感性因电子受体类型而异.气候变化背景下,还原性盐离子的输入将在一定程度上减缓河口淡水湿地有机碳的矿化损失,但会增强碳矿化对升温的敏感性.