黄河三角洲国际重要湿地生物多样性保护工程于2019年动工,本研究基于修复区内大型底栖动物群落组成特点及其与环境因子的相关关系,分析大型底栖动物群落恢复特征,了解该地区的生态系统健康状况,评估保护工程实施三年后修复区湿地生态系统演替阶段及修复效果.结果表明:2022年春、夏、秋三季共采集到大型底栖动物16种,隶属于5门6纲15科,昆虫纲动物在物种组成中占据优势地位;大型底栖动物密度和生物多样性指数的时空差异均不显著(P＞0.05);大型底栖动物生物量存在显著的季节差异,表现为秋季(2.89 g/m2)＞夏季(1.95 g/m2)＞春季(1.90 g/m2),秋季与春季和夏季间均存在显著差异(P＜0.05),空间差异不显著(P＞0.05).与环境因子的相关性分析结果显示,蠓科一种(Ceratopogonidae sp.)、石缨虫属一种(Laonome sp.)、椭圆萝卜螺(Radix swinhoei)、尖口圆扁螺(Hippeutis cantori)等物种密度与电导率、盐度、总碳、铵盐和亚硝酸盐等指标显著相关(P＜0.01).快速生物综合评价指数评定修复区为"亚健康"状态.本研究通过对黄河三角洲湿地修复区大型底栖动物群落特征以及生态健康评价的分析,为修复区底栖动物群落的演替规律研究提供基础数据和科学依据,为后续湿地修复工程的实施和管理提供指导和参考,对于黄河三角洲生物多样性的保护具有重要意义.

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.

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.

水文连通对于维护滨海湿地生物多样性至关重要,鱼类多样性作为生物多样性的重要组成部分,了解其对不同水文连通强度的响应具有重要意义.本研究基于环境DNA宏条形码技术(eDNA metabarcoding)检测黄河三角洲典型潮沟系统鱼类多样性,分析鱼类物种分布对不同水文连通强度潮沟生境差异的响应特征.利用12SrRNA经典鱼类引物对采集自三级潮沟系统的水样进行高通量测序,共检测出鱼类55种,其中本地鱼类27种、非本地鱼类28种,物种组成以鲈形目为主.各样点序列丰度均较高的鱼类有矛尾刺虾虎鱼(Acanthogobius hasta)、鮻(Planiliza haematocheilus)、长体刺虾虎鱼(Acanthogobius elongatus)等.鱼类多样性在不同水文连通性潮沟间差异明显,其中,二级潮沟群落多样性水平、丰富度指数、物种种类及各种鱼类类群中的个体均匀程度等都明显高于其他两级潮沟.RDA分析显示有6种环境因子与鱼类群落结构显著相关(P＜0.05),分别为:硅酸盐(SiO32--Si)、硝酸盐(NO3--N)、酸碱度(pH值)、盐度(SAL)、铵盐(NH4+-N)、溶解氧(DO).其中,优势种矛尾刺虾虎鱼的序列丰度与硅酸盐呈正相关,鮻的序列丰度与盐度呈负相关.本研究通过与传统采样数据进行比较,证实了环境DNA宏条形码技术用于监测黄河口典型潮沟水体中鱼类多样性的可行性,表明潮沟系统水文连通性对鱼类群落结构及多样性均具有明显的影响,研究结果有助于进一步了解滨海湿地水文连通对生物群落的影响机制.

2014年4-11月,选择黄河入海口北部滨岸高潮滩的碱蓬湿地为研究对象,基于野外原位氮负荷增强模拟试验(N0,无额外氮输入;N1,低氮输入;N2,中氮输入;N3,高氮输入),获取相应的不同氮基质种子(S0,S1,S2和S3),以研究其发芽率以及幼苗生长状况对不同盐分胁迫和氮浓度交互作用的响应.结果表明,不同氮负荷影响下碱蓬成熟种子中的氮含量整体表现为S2＞S0＞S1＞S3,中氮输入更利于种子中氮养分的累积.盐分和氮交互作用下4种氮基质种子的发芽率总体表现为S2＞S1 ＞S0＞S3(P＞0.05),S2在不同盐分胁迫下的发芽率最高,幼苗的生长状况也最好.随着盐分的增加,4种氮基质种子的发芽率及幼苗生长状况均受到一定程度的抑制,但较低的盐分有助于其幼苗长度的增长,且随着氮输入量的增加这种抑制作用可得到一定程度缓解.盐分胁迫、氮浓度和种子类型作为单独因素出现时对碱蓬的发芽率、幼苗长度、鲜重和干重均产生显著影响,除幼苗长度受氮浓度和盐分胁迫交互作用的影响达到显著水平外(P＜0.05),其他因子交互作用对诸生态指标的影响并不明显.研究发现,不同氮输入处理不仅改变了原生环境碱蓬种子的氮含量,而且也使这些具备不同氮基质的种子对不同盐分胁迫与氮浓度环境具有不同的生态适应对策,中氮输入下的碱蓬种子(S2)无论在萌发率还是在幼苗生长状况上均优于其他氮基质的种子.未来,随着黄河口新生湿地氮养分供给的不断增加,当湿地氮养分达到中氮水平时,将更有利于碱蓬种子的萌发以及幼苗的生长,当氮养分达到更高水平时,碱蓬种子的萌发以及幼苗生长可能会受到一定程度的抑制.

河南新乡黄河湿地鸟类国家级自然保护区是我国候鸟迁徙中线的必经之路,鸟类物种丰富.目前,该湿地的人为干扰现象日益突出,对鸟类栖息和繁殖造成了影响.苍鹭Ardea cinerea是该湿地鸟类的重要代表,其繁殖活动与栖息环境密切相关.为了解干扰鸟类繁殖的主要因素、有效管理保护区、维持湿地的鸟类多样性,于2017年5-8月,采用GPS定位、样方调查等方法对保护区陈桥东湖苍鹭繁殖地内的巢特征、巢址区和对照区生态因子进行了调查.研究结果表明:苍鹭筑巢位置对芦苇phragmites australis丛有极高的偏爱;巢材主要是芦苇;巢口向上呈浅盘状,巢内径、巢外径、巢高、巢深分别为(39.00-3.28) cm、(79.10-15.39) cm、(31.00 ±19.80) cm和(5.00±1.43) cm.对比苍鹭巢址区与对照区生态因子发现,巢址区植被密度、植被高度和植被盖度显著低于对照区(P＜0.05);水深、巢距人为活动不频繁地距离和巢距人为活动频繁地距离显著高于对照区(P＜0.05).采用AIC信息准则法对可能影响苍鹭巢址选择的生态因子进行Logistic回归分析,结果发现,植被状态和干扰因子是制约苍鹭巢址选择的关键因素.建议通过采取适当扩大水域面积及水生植物面积、封锁湿地中的道路、定期蓄水、处理好湿地保护与旅游开发之间的关系等措施来改善苍鹭等鸟类的栖息环境,保护保护区鸟类多样性.

选择黄河口北部滨岸高潮滩的碱蓬湿地为研究对象,基于野外原位氮(N)输入模拟试验,研究了不同氮输入梯度下(N0,无氮输入;N1,低氮输入,9.0 gN m-2 a-1;N2,中氮输入,12.0 gN m-2 a-1;N3,高氮输入,18.0 gNm-2a-1)碱蓬湿地植物-土壤系统全硫(TS)分布特征的差异.结果表明,外源N输入明显改变了湿地土壤TS含量的分布状况.随着N输入量的增加,除表层TS含量变化不明显外,其他土层均呈增加趋势.不同氮输入处理下植物各器官的TS含量整体均表现为叶＞茎＞根,叶是硫的主要累积器官.尽管氮输入处理并未改变植被的硫分配格局以及其地上与地下之间的硫养分供给关系,但其为适应不同养分环境可进行自身生长特性及养分分配的调整,且这种调整在N2处理下表现的尤为明显.随氮输入量的增加,不同氮处理下植物-土壤系统的S储量整体呈增加趋势,但土壤S储量的增幅远低于植物亚系统S储量的增幅以及N供给的增幅,说明N、S之间的养分供给存在不同步性.研究发现,未来黄河口N养分负荷增加情况下,碱蓬湿地植物-土壤系统的S生物循环速率不但可能会加速,而且N、S养分之间也可能形成一个正反馈机制,并将有利于维持新生湿地的稳定与健康.

以黄河口北部滨岸高潮滩的碱蓬残体为研究对象,将第一年度野外原位氮输入试验(NO:无额外氮处理;N1:低氮处理;N2:中氮处理;N3:高氮处理)获得的不同基质质量残体(NL0,NL1,NL2和NL3),原位投放至来源样区,并通过第二年度的持续输氮,探讨外源氮持续输入条件下残体基质质量改变对其分解速率和硫养分释放的影响.结果 表明,随着氮输入量的增加,不同基质质量残体的分解速率整体表现为NL1 ＞NL3＞NL2＞NL0,说明外源氮持续输入条件下基质质量改变促进了残体的分解,且该促进作用在低氮处理下表现的最为明显,原因主要与其在残体分解过程中C/N比的改变程度最为明显有关.不同基质质量残体中的TS含量均呈不同程度波动变化特征,且其与相应的C/S比均呈相反规律变化,说明C/S比是调控不同氮持续输入条件下残体分解过程中硫含量变化的主控因素.不同基质质量残体的硫养分在分解期间均发生不同程度的净释放,且释放强度整体表现为NL3＞NL1＞NL2＞NL0,说明外源氮持续输入条件下残体基质质量改变促进了其硫养分释放,且该促进作用在高氮处理下表现的最为明显.研究发现,未来黄河口氮养分负荷增加的情况下,碱蓬残体的基质质量(C/N和C/S)将发生改变,而持续增强的氮负荷又会促进不同基质质量残体的硫养分归还,从而加速硫的生物循环速率.