崇明东滩湿地CH4与N2O双消减的耦合过程研究

N₂O还原驱动的CH₄厌氧氧化作用(AOM)是湿地系统温室气体双减排的一种新途径,而基于滨海围垦开发的稻田利用方式对该途径的影响效应尚不清楚。本研究选取长江入海口崇明东滩湿地的自然滩涂(光滩湿地和芦苇湿地)和围垦稻田(围垦种稻19 a和86 a)为研究对象,设置3个试验处理(¹³CH₄,¹³CH₄+N₂O,N₂O)进行室内厌氧培养。采用稳定性同位素标记结合定量PCR等手段,分析不同湿地土壤的N₂O型CH₄厌氧氧化速率及其固碳潜力,研究其相关功能基因的数量特征。结果发现,围垦稻田土壤中N₂O驱动的AOM速率为6.10～7.51 ng·g^-1·d^-1,显著高于自然滩涂湿地。供试土壤N₂O驱动CH₄厌氧氧化的¹³C-SOC固碳量为18.1～49....     

湿地围垦对土壤碱性磷酸酶动力学特征的影响

  目的  酶促反应动力学是揭示土壤养分转化的重要手段。探究围垦对土壤磷素转化及有效性的影响，以期为湿地养分转化效率及质量提升提供理论依据。  方法  采集洪泽湖河湖交汇区(光滩、芦苇Phragmites communis、杨树Populus和稻田)和崇明东滩湿地(光滩、互花米草Spartina alterniflora、芦苇和麦田)等不同覆被或土地利用方式的8种土壤，以碱性磷酸酶(ALP)为例，研究湿地围垦对酶促反应动力学特征的影响。采用单因素方差分析法比较不同土地利用下土壤ALP动力学参数的差异，并结合冗余分析探究土壤理化性质与动力学参数的相关性。  结果  洪泽湖湿地，无论是光滩自然演变为芦苇湿地，还是围垦芦苇湿地为杨树人工林或稻田，ALP动力学参数最大反应速率(V_max)和米氏常数(K_m)均增大，V_max增加13.0%~313.4%，K_m增加21.0%~50.8%。但酶的催化效率(V_max/K_m)在自然演替过程中下降25.0%，人为围垦利用后增大2.3倍。对崇明东滩湿地而言，光滩演变为芦苇湿地后，V_max和K_m分别增大7.0和6.2倍，V_max/K_m增大11.1%；芦苇湿地转变为麦田后，V_max、K_m和V_max/K_m分别减少54.8%、47.0%和13.3%。冗余分析结果显示:V_max/K_m与全氮(洪泽湖)和有机碳(崇明东滩)为正相关关系。  结论  光滩自然演变为芦苇湿地过程中，尽管ALP的总量增加，但酶与底物亲和力下降。围垦后的土地利用类型及管理方式可能对ALP的V_max/K_m产生显著影响。无论自然覆被还是围垦后的土地利用类型，提高土壤全氮和有机碳质量分数有利于ALP催化效率的提升。图1表3参43     

围垦植稻对崇明东滩湿地产甲烷微生物的影响

滨海湿地是CH4排放的重要自然源,受人类活动的影响较为强烈。本研究选择长江入海口崇明东滩自然湿地(光滩湿地和芦苇湿地)为对照,以空间代替时间变化,比较研究不同围垦年限(27、51、86年)的稻田耕作土壤产甲烷速率演替规律及其微生物数量变异特征。结果表明,围垦稻田的产甲烷速率平均值为13.8ngCH4 g-1 d-1,是自然滩涂湿地的3.3倍,且随着围垦年限增加而显著增加。围垦稻田中产甲烷菌的mcrA基因拷贝数为1.101×108~1.443×108copies g-1,也随围垦年限增长而增加,比光滩湿地中的基因拷贝数高出一个数量级。光滩湿地产甲烷菌的相对丰度显著低于芦苇湿地和围垦稻田,围垦稻田中相对丰度值随围垦年限增长而显著增加。其中,H2/CO2营养型产甲烷菌的相对丰度随内陆方向和围垦年限增长而数量级水平增加,而甲基营养型产甲烷菌的相对丰度在光滩中最高,随内陆方向和围垦年限增长而数量级水平减小。各采样点中的乙酸营养型产甲烷菌相对丰度同处于一个数量级,其在3个围垦稻田中没有显著差异。相关性分析表明,产甲烷速率与H2/CO2营养型产甲烷菌丰度值呈显著正相关,而与甲基营养型产甲烷菌呈显著负相关。因此,围垦种稻的熟土作用促进了滨海湿地甲烷产生过程,H2/CO2营养型产甲烷菌数量的大幅增加是产甲烷速率升高的主控因素之一。     

基于遥感的长江口南汇潮滩植被群落时空动态变化

植被是潮滩湿地的主要地物类型之一,其动态变化直接影响着湿地的生态服务功能和经济价值.在地理信息系统(GIS)技术平台的支持下,通过对1949-1982年4幅航片影像和1995-2008年4景不同时相的Landsat TM遥感影像进行解译分析,结合现场调查数据,分析了长江口南汇潮滩植被群落的时空动态变化.结果显示:20世纪80年代之前,分布在海堤外侧自然状态的植被群落随淤涨外延,面积在10 km2以上;20世纪80-90年代,自然冲淤强度减弱,南汇在海堤外侧种植芦苇进行人工促淤,植被处于自然状态与人为影响转换的过渡期,1995年面积达到14.30 km2;2000年以后,人工促淤工程增多,围垦造堤大幅度增加,外来入侵物种互花米草由于自身的促淤优势被大面积的种植,又具有比土著物种芦苇更广的生态幅和更强的竞争优势,逐渐占据主导地位,南汇潮滩植被进入主要受人为影响的新塑造期.2008年植被群落多是零散错综地分布在海堤内侧,植被面积为33.19 km2,其中互花米草占46%.     

台州湾滨海湿地植物区系

台州湾通过近200 a的海滨滩涂围垦,形成了近2万hm2的滨海内陆湿地。为了评估不同围垦期的植物多样性,对围垦以后自然侵入滨海内陆湿地的维管植物进行实地调查,自海岸向内陆的分析结果表明: 台州湾湿地维管植物区系受到围垦年限、土壤含盐量等外因条件的影响,植物种类较多,共有维管植物380种,隶属于254属88科;以草本植物为主,占总植物种数的66.6%;特有程度低;单种属和少种属数量较多,具有一定的生态脆弱性;区系地理成分复杂,热带成分和温带成分各半,具有明显的亚热带到北温带的过渡性。此外,该区系盐生植物丰富,有典型的盐生植物有23种,也是外来入侵植物的重灾区,计有83种,且随着湿地发育时间的增加,种类逐年增加。     

基于CA模型的香格里拉县土地利用变化模拟

以滇西北香格里拉县为例,利用1989、2000年TM（ETM）数据得出土地利用变化信息,利用元胞自动机理论对土地利用变化进行模拟和预测。预测结果经与2003年的调查结果对比,Kappa系数达0.79。与2000年相比,2015年土地利用模拟结果中自然/半自然植被面积减少幅度呈现增大趋势,减少面积占2000年自然/半自然植被总面积的9.32%;人工用地2000~2015年间282.45 hm2/年的速度增长,高于1989~2000年间208.3 hm2/年速度,主要来源是未利用土地、农业用地和自然/半自然植被的减少。农业用地2000~2015年间以1 563.613 hm2/年的速度增加,高于1989~2000年农业用地的1431.614 hm2/年速度,其增加面积主要来源于自然/半自然植被和未利用土地,主要集中在人工用地周围。     

基于RS/GIS的泉州湾红树林湿地时空动态变化分析

红树林湿地具有重要的生态服务功能,明确其时空动态变化特征对于保护和管理红树林湿地具有重要意义。本研究在野外实地调查与不同季相红树林、滩涂和米草光谱特征对比分析的基础上,基于Landsat TM/OLI RS影像,利用面向对象分类方法得到1990、1997、2005、2010和2017年泉州湾河口湿地自然保护区土地覆盖空间分布数据,并结合动态度、空间叠置分析、质心迁移等方法分析红树林时空动态变化特征及其驱动力因素。结果表明:1990—2017年,红树林面积整体呈大幅度增加,仅在1997—2005年间呈现小面积减少,其中在2010—2017年间面积增加最为剧烈,动态度为32.78%。相对于其他土地覆盖类型,米草和滩涂与红树林的面积转化最大,其中1997—2005年共有4.70 hm2红树林转出为米草和滩涂,而2010—2017年间共有178.60 hm2滩涂和米草转入为红树林。1990—2017年,红树林与米草质心均向海迁移,且彼此间的距离逐渐增大。红树林面积时空变化的驱动力因素涉及多个方面,其中自然环境变化、外来植被入侵和养殖业发展对红树林的存在与繁衍具有一定的消极作用,而人工造林工程与入侵植被治理对其具有积极作用,且作用大于前者。继续实施和深入研究红树林人工造林工程、米草治理方法和建立健全红树林生态系统监测体系是保护和管理红树林湿地的重要手段和措施。     

崇明东滩湿地土壤生物活性差异性及环境效应分析

为了解不同类型滩涂湿地土壤生物活性和生态环境效应,以及不同农业利用模式对围垦滩涂土壤肥力和生物活性的影响,在崇明东滩选取堤内为不同农业利用模式、堤外为不同类型湿地的3个实验样区.分别采取湿地土壤样品,测定土壤中微生物量、有机质含量、土壤酶活性,分析不同类型土壤的生物活性和生态环境效应.结果表明,3类堤外湿地土壤中,沙质型的芦苇湿地土壤(A区)有利于微生物的呼吸、代谢与繁殖,具有较高的有机污染物净化能力.而粘土型的芦苇,米草混合湿地土壤通过微生物呼吸作用降解有机物的能力较弱,但是具有较高的碳积能力以及氮磷等农业污染物的转化、吸收能力.堤内通过框围养鱼、水稻耕种以及果蔬种植等程序式农业利用模式,围垦滩涂土壤<巴力和生物活性可以得到逐步提高.同时在上述各农业利用阶段町分别获得经济效益,是一种值得提倡的湿地利用方式.     

滨海湿地景观的变化特征及其驱动力分析——以辽宁省东港市为例

以东港市2000年和2010年2期遥感影像为基础数据,在遥感和GIS技术支持下,借助景观分析软件Fragstats 3.3进行景观格局指数计算,对研究区景观格局的变化特征和驱动力进行分析。结果表明:2000~2010年,东港市滨海湿地的面积减少了44.62 km2,其中自然湿地面积大量缩减,减少幅度为57.62%,主要表现为滩涂与沼泽转化成水田与海水养殖,导致人工湿地面积增加。景观斑块数(NP)由2000年的4 937块增加到2010年的5 365块,增加了8.67%;景观多样性指数(H)与景观形态指数(LSI)均有所增加;景观优势度指数(D)从2000年的1.253 8降低到2010年的1.104 6,表明东港市滨海湿地的景观破碎化程度越来越严重。这种变化既受到风暴潮、海岸侵蚀等自然因素的影响,也受到人为造成的滩涂围垦、水资源缺乏和环境污染等人为因素的影响,导致滨海湿地多种动植物死亡,大幅度降低了滨海湿地的生态功能和生态效益。     

盐城海岸带土地利用与景观空间格局动态变化分析

以盐城海岸带为研究对象,利用土地利用转移矩阵、动态度和景观格局指数,分析该地区在近15 a内的土地利用与景观动态变化的规律,探究其驱动力因素。结果表明:整个研究期间,各景观面积占比大小分别为耕地湿地滩涂林地海洋居民区。研究区自然景观比重逐年下降,人工景观比重持续上升,主要表现为原生滩涂逐渐减少,耕地、湿地、居民区面积增加,其中滩涂面积变化最大,减少了292.4 km2。湿地、林地、耕地、居民区等人工景观无序扩张,导致其类型水平景观破碎化加剧、边界被割裂的程度加剧,景观复杂程度加大,进而导致整个盐城海岸带的景观水平格局指数反映出景观破碎化加剧,景观整体形状趋于复杂,景观多样性下降,分布变得不均衡。相关性分析表明滩涂、耕地、居民区的面积变化主要受到社会经济因素的驱动,湿地、海洋、林地的面积变化受到自然因素的驱动。     

崇明生态岛建设对湿地生态环境的影响研究

根据上海市《崇明三岛规划》,对崇明岛建设开发活动给崇明湿地可能造成的生态环境做出了简单评价。结果表明,开发崇明岛使得产业和人口聚集,人为排放三废数量必将大量增加,环境污染在所难免,湿地环境质量面临巨大的挑战,尤其是工业废水和生活污水排放将大大增加。如果不加处理直接排入水体或湿地,将会导致湿地水质下降,环境受到灾难性的破坏。另外,还可能促使湿地面积缩小、环境质量恶化,湿地生物群落和生态系统也将发生相应的演变。同时,美丽的湿地风光和其科学研究价值也将在一定程度上受到影响。     

典型污染物在崇明东滩不同类型湿地的分布规律

[目的]了解湿地植被类型以及土壤质地的不同导致其对氯、磷等营养盐的吸收、净化能力的差异。[方法]以长江口崇明东滩不同类型湿地土壤（不同的土壤质地、湿地中的植物类型）为研究对象,采用分析湿地土壤中氮、磷等污染物质的含量方法。[结果]研究不同农业模式下氯、磷等农业污染物在不同类型湿地土壤中的分布特征,从而评价不同类型湿地土壤对氮、磷等污染物净化能力,表明不同类型湿地土壤对内源农业污染具有不同的吸收净化功能。[结论]堤内经济作物种植模式下的污染源氮磷含量高于养鱼业,粘质土壤对氮磷污染物的去除能力总体高于沙质土壤。研究结果对于湿地的保育、修复和优化。以及今后人工湿地的设计和运行提供了理论依据。     

辽东湾滨海湿地现状遥感调查

[目的]研究辽东湾滨海湿地资源现状及其驱动因子。[方法]采用2014年Landsat-8卫星数据以及2013年天绘01-01卫星数据和资源3号卫星数据,通过遥感(RS)和地理信息系统(GIS)技术,结合野外滨海湿地调查,提取辽东湾滨海湿地类型、面积及空间分布,在此基础上结合1986年和2000年的遥感调查数据,进行资源分布的驱动力分析。[结果]辽东湾滨海湿地面积为4.22×10~5hm~2,其中自然滨海湿地和人工滨海湿地面积分别为3.62×10~5和0.60×10~5hm~2,分别占辽东湾滨海湿地总面积的86%和14%;淤泥质滩涂主要分布在小凌河口与盖州市团山街道西崴子村之间,碱蓬和芦苇主要分布在小凌河口至辽河口之间且呈现零星散落分布,养殖池、沙滩、库塘等全区均有分布,盐田主要分布在长兴岛及附近区域。影响辽东湾滨海湿地资源分布的驱动因子主要是围填海活动、侵蚀与淤积作用、内外力复合作用。[结论]该研究结果可为滨海湿地资源保护、合理开发利用及管理提供数据和决策依据。     

基于InVEST模型的崇明岛野生蜜蜂传粉服务功能分析

传粉是生态系统的一项重要服务功能,而蜜蜂是传粉服务中最重要的传粉者。我国对野生蜜蜂传粉的研究文献较少。对丰度进行模拟可以更好地保护野生蜜蜂及其生境,节约其传粉成本,达到保护和利用野生蜜蜂资源的目的。通过运用InVEST模型传粉者丰度模块对崇明岛的野生蜜蜂丰度进行模拟,并利用Arc GIS技术对结果进行分析。结果表明:(1)农田周围有适当林地分布,且建设用地、水体和滩涂区域较少,野生蜜蜂的丰度会较高,得到较好的野生蜜蜂传粉服务;(2)崇明岛中西部地区农田野生蜜蜂丰度较高,应维持该区域的农田不受破坏,避免在该区域新建建筑和开发旅游区域,农田应种植需要昆虫授粉的作物;岛屿边缘和东部农田区域的野生蜜蜂丰度较低,应增加林地和花圃种植,同时控制人类活动区域以创造更适宜野生蜜蜂的生境;(3)应根据野生蜜蜂丰度格局对作物的播种方案制定长期的计划,将大面积种植的西瓜、柑橘等需要昆虫传粉服务的作物移至中西部野生蜜蜂丰度较高的区域,以充分利用和保护野生蜜蜂资源,而将传粉服务要求较低的短期作物移至野生蜜蜂丰度较低的区域。     

崇明东滩不同演替阶段湿地土壤有机碳汇聚能力的差异性及其微生物机制

旨在阐明崇明东滩不同演替阶段湿地土壤有机碳汇聚能力的差异性及其机制,以期为优化湿地的管理与保育措施,进而保持和提升湿地的碳汇功能提供理论指导和决策依据。研究结果表明,4个不同演替阶段湿地土壤有机碳含量和微生物呼吸强度有显著差异(P<0.05),中高潮滩处的土壤有机碳汇聚能力最高,这是由于其具有较高的有机碳输入(植物枯落物)和相对较低的碳输出(土壤呼吸)。PCR-DGGE分析和系统进化树结果表明,4个不同演替阶段土壤的微生物群落结构存在差异,一些特异性优势菌的存在可能是影响土壤微生物呼吸强度,并最终影响土壤有机碳汇聚能力的重要原因。出现在高潮滩的噬纤维菌和假单胞属菌具有较高降解纤维素等有机质的能力,它们的存在可能强化了高潮滩的土壤呼吸作用,从而降低了高潮滩土壤的有机碳汇聚能力。     

基于GF-4号卫星影像东洞庭湖湿地植被类型监测能力比较研究

以GF-4号卫星数据为数据源,以东洞庭湖区域为研究区域,在区内选择芦苇、苔草、泥蒿+辣蓼3类典型植被类型,每类选取30个样本区,与数据、物候等尽量接近的Landsat 8商业卫星进行对比,采用同样的训练样本,相同的信息提取方法,包括监督分类最大似然法和非监督ISO分类方法进行湿地植被类型信息提取,比较湿地植被分类结果,可以发现GF-4影像色彩丰富,类内过渡较为稳定,可以对主要湿地植被类型进行识别。     

环境DNA技术与传统捕捞揭示崇明岛内河鱼类多样性

近年来,长江生物多样性保护特别是鱼类的保护愈发受到重视。崇明岛位于长江入海口,是世界最大的河口冲积岛,也是上海市重要的生态屏障,发展定位为世界级生态岛。崇明岛河网密布,鱼类资源众多,而违规捕捞现象屡禁不止,严重影响崇明岛鱼类资源。鱼类多样性是水生态环境保护的一个重要指标,因此,评估崇明岛内鱼类资源、揭示鱼类多样性对崇明生态岛建设具有重要作用。本研究首次结合环境DNA技术与传统捕捞手段探究崇明岛内河鱼类多样性。于2020年6月至2021年5月,在崇明岛内河设置了24个采样位点,每个季度进行了1次采样调查。共检出13个目级阶元的78种鱼类,其中鲤形目最多,约占44%。基于捕获鱼类样本计算的全年Shannon-Wiener多样性指数为2.08,基于环境DNA数据计算的全年Shannon-Wiener多样性指数值为2.96,表明崇明岛具有较丰富的鱼类多样性。两种方法计检测出共同的优势种为鳊 Parabramis pekinensis、似鳊 Pseudobrama simoni,、麦穗鱼 Pseudorasbora parva、子陵吻虾虎鱼 Rhinogobius giurinus、大鳍鱊 Acheilognathus macropterus,表明崇明岛内河鱼类群落结构由淡水鱼类主导。主坐标分析和PERMANOVA检验结果显示东-西部群落鱼类组成存在差异(R_²=0.1012,P=0.0276)。研究结果亦表明环境DNA技术可以作为传统鱼类资源调查的一个重要辅助手段。本研究为崇明岛内河鱼类资源现存状况、合理利用及保护提供了基础资料。     

闽东滨海湿地景观格局演化及其模拟

运用景观格局指数与马尔科夫模型分析了闽东滨海湿地1993、2001、2010年3个时期景观格局特征及动态变化,并引入分室模型模拟了3种人为干扰强度(干扰强度降低,干扰强度不变,干扰强度增强)下未来30 a景观异质性变化趋势。结果表明:20 a间闽东滨海湿地的总体景观格局变化微小,仍是以水域为基质,其他景观类型镶嵌其中的景观格局;受人类活动影响,天然湿地面积不断减少,人工湿地面积不断增加,但1993-2010年湿地总面积减少264.23 hm2,景观类型破碎化程度不断增加。水域、潮间裸滩和其他非湿地等自然景观大量转化为农田、建筑用地和养殖场,其中潮间裸滩面积不断萎缩,斑块数和斑块密度变化明显,斑块形状复杂度、分维数、破碎度和分离度也高于同时期其他景观类型。在3种不同强度的人为干扰下,闽东滨海湿地景观多样性呈现不同变化,高强度人为干扰将导致闽东滨海湿地景观多样性呈下降趋势。     

不同管理措施对长江口围垦湿地芦苇群落土壤呼吸的影响

以崇明东滩的长江口典型芦苇湿地作为试验地点,通过对研究样地冬春季土壤呼吸及表层土壤温度、含水量的测定,探讨不同刈割期和还田处理对湿地芦苇土壤呼吸的影响。结果表明,晚期刈割且还田措施显著增加了土壤呼吸强度,而早期刈割且不还田措施显著降低了土壤呼吸强度。湿地土壤呼吸与土壤温度和水分的相关性分析显示,土壤呼吸与表层土壤温度具有显著的指数关系,而与表层含水量的关系较低,二者的共同作用可以解释土壤呼吸变化的88%～93%,表明不同的管理措施可显著影响湿地生态系统中的土壤碳排放。