基于底栖动物及土壤因子的滨海滩涂湿地植被修复途径

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滨海滩涂湿地是地球上最具生产力的系统之一,其具有的生态服务功能众多,包括为生物提供养分和栖息地、保滩固沙、营养物质过滤器、缓冲调节及固碳等。互花米草(Spartina alterniflora)入侵滩涂湿地生态系统影响底栖动物组成及丰富度、改变潮汐水盐交互过程、改变土壤理化性质影响植被分布格局,导致生态系统与土著生态系统有较大差异,是造成滩涂湿地生态系统功能退化的重要原因。有鉴于此,论文于江苏大丰麋鹿国家级自然保护区、江苏盐城国家级珍禽保护区,通过受控实验及原位观测,分别对底栖动物扰动与土壤因子变化、土壤盐分与植物生长状况、次生裸地植物群落和土壤因子对应关系分析等进行了研究,期以探讨基于底栖动物扰动及土壤因子调控的滨海滩涂湿地植被修复途径。研究发现:(1)通过对多蟹组、少蟹组和对照组间主要土壤因子相对大小、变化趋势以及显著相关因子的差异性的比较分析,底栖动物扰动对土壤容重(BD)、盐度(DS)的影响相对较小,对土壤总氮(TN)、总有机碳(TOC)、总磷(TP)的影响相对较高。蟹穴数量(CAV)与植物地上生物量(AGB)正相关,适当提高土壤的生物扰动强度可促进互花米草群落植物地上生物量。不同季节各处理组采样点间土壤因子的差异性因处理时间而变化,实验初期不同处理组间各土壤因子的差异性较小,随着处理时间的延长,土壤理化性质的组间差异越来越大,多蟹组对应较高的土壤BD、较低的TOC、TN,少蟹组对应较高的土壤TOC、TN,较低的BD,对照组对应较高的DS、TP,存在组间土壤特征分异现象。研究结果表明,通过底栖动物活动调控,可改变土壤因子状况及土壤因子间的关联关系,促进土壤微生境的空间分异,进而影响群落特征。(2)对互花米草群落进行相同处理下(刈割地上部分和保持原状),刈割组三个土壤深度的加盐处理关于植物株高、盖度、株数均显著小于未加盐样地,未割组仅土壤表层、中层加盐样地的植物盖度、株数均显著低于未加盐样地。在相同土壤深度加盐处理下,总体上刈割组在植物株高、盖度、株数方面均低于未割组。通过对互花米草进行刈割及土壤增盐的手段,强化土壤盐分表聚作用;外源盐分的输入可在短时间内能适当提高互花米草群落土壤表层和中层盐度,适度抑制互花米草的生长。(3)次生裸地演替形成早期镶嵌群落,各土壤因子中,土壤含水率(SMC)、BD、TN在不同植物群落、各群落土壤层次间的差异均较大,其次为TOC、DS,TP、p H差异相对较小。不同植物群落间土壤特征的差异性随土壤深度增加而减小。植物群落与土壤因子的对应关系因土壤因子及群落类型存在差异。表层土壤性质能较好反映土壤与植物群落的对应关系,SMC、DS、TN、TOC与植物群落特征变化相关性较大。高含量的TN、TOC、SMC和低含量的BD对应互花米草群落,高含量的BD、DS和低含量的TOC、SMC对应盐地碱蓬(Suaeda salsa)群落,高含量的TP、p H和低含量的DS对应芦苇(Phragmites australis)群落。在次生裸地,微地貌特征显著影响土壤因子状况,并成为不同微地貌单元植物群落组成特征差异的关键分异因子。通过微地貌特征影响土壤因子,在群落演替早期,可有效调控次生裸地的植被恢复过程。综上述,本研究可为基于底栖动物调控、土壤因子调控、微地貌单元构建的滨海滩涂湿地植被生态修复提供理论依据。
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