长江河口盐沼湿地外来物种互花米草扩散方式与机理研究
【摘要】：互花米草(Spartinaalterniflora)作为生态工程种引种长江河口湿地,由于其极强的适应性和繁殖能力,目前已在长江口湿地大面积分布并对该区域的生物多样性与生态安全产生威胁。研究互花米草扩散方式及其入侵机理,对深入了解和掌握该物种入侵生态学过程,实施有效控制管理以维护湿地生态系统结构与功能、保护湿地生物多样性具有重要的理论意义和实践价值。本研究选择长江河口盐沼湿地崇明东滩为主要研究区域,自大堤向海方向、依据高程从高到低将互花米草划分为高、中、低三个潮间带分布区,分别研究不同潮间带互花米草种子产量和活性以及其种子萌发特性,种子在土壤库中的萌发与存活动态,土壤种子库时空动态及类型,互花米草在互花米草-光滩(S-M)和互花米草-海三棱藤草-光滩(S-S-M)前沿的扩散格局,治理控制区内互花米草二次入侵等,分析互花米草在崇明东滩湿地扩散的生态学过程及快速入侵机制,主要研究结果如下：1.种子产量、活性、萌发特性和种子漂浮力互花米草种子产量与活性随分布潮间带的不同而异,其中,中潮带分布的互花米草种子产量(83,638±11,852粒/m2)和活性(59.7％±3.5%)最高,高潮带种子产量(54,4±20,433粒/m2)与低潮带种子产量(41,955±8,999粒/m2)无显著差异,但高潮带种子活性(51.3%±2.9%)显著高于低潮带种子活性(28.0％±3.0%)。互花米草种子成熟后在冬季低温环境条件下不萌发,低温春化能显著提高互花米草种子萌发速度和萌发率。高潮带互花米草种子在水体中平均漂浮时间(14天)与中潮带种子漂浮时间(12天)无显著差异,两者均显著高于低潮带互花米草种子在水体中的漂浮时间(6天)。2.种子在土壤库中的萌发与存活及土壤种子库时空动态种子野外埋藏试验表明：互花米草种子2月份开始萌发,80%的萌发率集中在3和4月份,至6月种子在土壤库中的萌发结束。种子在土壤中萌发率与其自身活性及其埋藏深度有关,而与埋藏的潮间带无关,高活性、浅埋藏的互花米草种子在土壤库中的萌发率最高,而低活性、深埋藏互花米草种子在土壤库中的萌发率最低。互花米草种子在土壤库中的存活率与种子自身活性和埋藏深度有关,高活性、深埋藏种子在土壤库中存活
率相对较高、存活时间较长,而低活性、浅埋藏种子存活率低、持续时间较短。种子在土壤库中的存活率和持续时间与埋藏的潮间带无关,相同潮间带种子在不同潮间带埋藏的存活率间无显著差异。互花米草种子在土壤库中存活的时间不超过9个月。互花米草在不同潮间带所形成的土壤种子库大小与持续时间不同,中潮带互花米草土壤种子库规模最大、种子活性最高、持续时间最长,其次是高潮带,低潮带互花米草种子库规模最小、种子活性最低、持续时间最短,三个潮间带互花米草土壤种子库持续时间均不超过9个月,为短期土壤种子库类型。3.互花米草入侵前沿的扩散格局互花米草在崇明东滩的入侵前沿主要包括互花米草-光滩(S-M)前沿和互花米草-海三棱藨草-光滩(S-S-M)前沿。互花米草主要通过实生苗扩散与定居,以及从连续植物群落边缘通过分蘖和根状茎生长向前沿扩散。5月份,互花米草实生苗随着潮水作用向前沿传播并定居,而连续群落边缘通过无性繁殖向前沿的扩散主要集中在5-8月份,但两种扩散方式在不同前沿的作用不同。在S-M前沿,互花米草主要通过实生苗的传播在前沿光滩定居,其定居密度随着连续植物群落边缘向海距离的增加而逐渐降低(8.2±0.7株/m2→0.2±0.4株/m2),定居距离50m。实生苗在光滩上定居后,其存活率较高(80.6%—86.7%),并通过快速分蘖(30±4—40±5/株)和根状茎生长形成斑块。经过一个生长季,在实生苗定居密度较高的区域,其分蘖和根状茎生长所形成的斑块不断连接而逐渐形成连续植物群落,向光滩扩散距离达23.4±3.2m,而从原有连续植物群落边缘通过无性繁殖向光滩扩散的距离仅为2.0±0.4m。在S-S-M前沿,由于本地种海三棱藨草的竞争作用,互花米草实生苗在海三棱藨草群落中定居的密度较低,其定居主要集中在海三棱藨草边缘的光滩,并随着向海距离的增加降低,实生苗定居密度(1.5±1.7株/m2→0.1±0.3株/m2)和距离(45m)较S-M前沿低,定居后的实生苗存活率在80.0%—84.0%之间。经过一个生长季,互花米草实生苗在S-S-M前沿扩散所形成的斑块不能连接形成连续植物群落,从连续植物群落边缘通过无性繁殖向前沿扩散的距离为2.7±0.5m,为整个S-S-M前沿扩散距离,显著低于S-M前沿扩散的距离；S-M前沿是崇明东滩互花米草快速扩散的主要区域,整体呈现为连续锋面状的扩散模式,实生苗的传播与定居是互花米草在前沿实现种群快速入侵的基
础。4.治理控制区内的互花米草二次入侵实生苗在治理控制区内的扩散与定居是互花米草实现快速二次入侵的基础。5月份,在破堤恢复水文的互花米草治理控制区内,相邻互花米草群落中种子与实生苗通过潮水作用带到治理控制区内,大量实生苗定居后、通过快速分蘖和根状茎生长形成种群斑块,并不断扩大连接而形成连续分布的群落。通过两年的二次入侵,互花米草再次占据所有已治理控制区内的裸地,并形成连续群落,实现整个控制区域的二次入侵。二次入侵两年后,互花米草群落结构和以及种子产量有关的繁殖参数与对照群落无显著差异,而通过无性繁殖从相邻连续植物群落边缘向治理控制区扩散的距离1m,在种群二次入侵过程中贡献较小。互花米草二次入侵主要是依靠实生苗和种子的扩散实现空间拓植,实生苗的分蘖和根状茎生长实现其新种群的建立。防止互花米草二次入侵的关键是控制互花米草实生苗和种子向治理控制区内传播。【关键词】：崇明东滩互花米草种子产量种子活性土壤种子库二次入侵扩散方式与机理
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：Q948
【目录】：摘要7-10ABSTRACT10-17第一章引言17-251选题背景17-201.1生物入侵及其生态过程17-181.2互花米草入侵及生态效应18-202国内外研究进展20-222.1国外研究概述20-212.2国内研究概述21-222.3研究展望223研究意义与目标22-243.1研究意义22-233.2研究目标23-244拟解决的关键问题及创新点24-254.1拟解决的关键问题244.2创新点24-25第二章研究区域与技术路线25-311崇明东滩区域概况25-291.1
自然环境特征25-261.2原生植被分布及其演替26-271.3互花米草扩散与分布现状27-292研究技术路线29-31第三章种子产量、活性、萌发特性和种子漂浮力31-441引言31-322材料与方法32-352.1种子产量与活性研究32-342.2种子室内萌发实验342.3种子水体漂浮力测定34-352.4数据统计分析353结果35-393.1种子产量与活性35-363.2春化对种子萌发的影响36-383.3种子的漂浮能力38-394讨论39-444.1互花米草种子产量格局与潜在入侵力39-404.2互花米草种子萌发的生物学特性40-414.3种子水体漂浮力及其扩散41-424.4互花米草的控制与管理42-44第四章种子在土壤库中萌发与存活及土壤种子库时空动态44-601引言44-452材料与方法45-482.1种子土壤埋藏试验45-472.2土壤种子库研究472.3数据统计分析47-483结果48-563.1种子在土壤库中的萌发动态48-513.2种子在土壤库中的存活动态51-543.3土壤种子库时空动态54-5讨论56-604.1土壤埋藏对互花米草种子萌发的影响56-574.2土壤埋藏对互花米草种子存活的影响57-584.3互花米草土壤种子库时空格局及其类型58-60第五章互花米草入侵前沿的扩散格局60-741引言60-612材料与方法61-2.1试验设计612.2野外定位观测61-632.3数据统计分析63-3结果-713.1实生苗定居密度与存活率-673.2连续植物群落边缘扩散与实生苗生长67-693.3前沿扩散距离与群落特征69-714讨论71-744.1互花米草入侵前沿的扩散模式714.2有性与无性繁殖在前沿扩散中的作用71-724.3互花米草入侵前沿的扩散方式及机制72-734.4互花米草入侵前沿的形成73-74第六章治理控制区内互花米草的二次入侵研究74-841引言74-752材料与方法75-772.1研究样地概况75-762.2研究方法及其监测指标76-772.3数据分析773结果77-823.1实生苗的定居、存活及分蘖77-783.2群落边缘向治理控制区的扩散78-793.3二次入侵形成群落的特征与种子产量79-824讨论82-844.1互花米草二次入侵的主要途径及作用824.2互花米草二次入侵的管理82-84第七章结论与展望84-1主要结论84-861.1互花米草扩散格局84-851.2互花米草入侵机制85-862研究展望86-2.1需要进一步研究的问题86-872.2互花米草的治理建议87-参考文献-104博士就读期间主要科研成果
104-105主持和参加的科研项目104已发表的论文104-105致谢105 本论文购买请联系页眉网站。
