互花米草入侵国际重要湿地崇明东滩的生态后果

【摘要】：崇明东滩是国际重要湿地(编号 1144),也是中国滨海湿地生物多样性的关 键地区,并被批准为上海市鸟类自然保护区。自 1990s 中期以来,由于自然传播 和人为的有意引入,外来植物互花米草(Spartina alterniflora)已经在崇明东滩 成功入侵,并有继续扩散的趋势。为了评估互花米草入侵对东滩湿地生态系统结 构的影响,我们从互花米草在东滩的生态适应性入手,围绕东滩湿地生态系统的 主要组成成分,研究了互花米草的入侵对土著植物海三棱藨草(Scirpus mariqueter)种群、对大型底栖无脊椎动物(不包含蟹类)群落以及对东滩湿地 鸟类的重要类群-鸻鹬类的影响,主要结果如下: 1、互花米草对东滩的潮间带生境具有良好的适应性。土壤盐度 0～32ppt 时, 互花米草能正常生长和繁殖,盐度超过 16ppt 时,海三棱藨草的生长和繁殖受到 显著抑制。互花米草在东滩潮间带潜在的分布范围大于土著植物海三棱藨草,两 者在分布上存在重叠。通过自然传播和人工种植,互花米草已经在东滩的海三棱 藨草群落和光滩中成功定居,并开始快速扩散,总面积超过 1000 hm2。 2、在土壤盐度 3～4ppt(海三棱藨草在东滩的适宜生长盐度)时,通过盆栽 实验研究互花米草和海三棱藨草的相对竞争能力,发现互花米草在种间的相对邻 株影响指数(RNE,Relative Neighbour Effect )显著大于种内的,海三棱藨草种 内的相对邻株影响指数显著高于在种间的,互花米草的种间相对邻株影响指数显 著高于海三棱藨草的。野外固定样带观察人工种植的互花米草对海三棱藨草(内 带)的竞争表明,人工种植的互花米草(单株种植,间距 2 m)在第三个生长季 节对海三棱藨草产生了显著的竞争排斥作用,随着互花米草在海三棱藨草群落中 扩散,海三棱藨草的多度、盖度、地上生物量、种子产量和新生球茎数都显著降 低,直至海三棱藨草消失。互花米草入侵东滩海三棱藨草群落,通过种间竞争取 代海三棱藨草,将使其面积显著减少。 3、在东滩北部,根据圆筒取样(2002 年 10 月,2003 年 1 月,4 月,7 月) 比较了大型底栖无脊椎动物群落(不包含蟹类)在互花米草和海三棱藨草群落中 的差异。在两个植物群落中,4 次调查共发现大型底栖无脊椎动物 25 种,其中 纽形动物 1 种,多毛纲 8 种,寡毛纲 1 种,腹足纲 8 种,瓣腮纲 3 种,甲壳纲 2 i WP=7 种,昆虫纲 2 种。互花米草群落中,大型底栖无脊椎动物的密度为 3119 个/m2, 海三棱藨草群落中,大型底栖无脊椎动物的密度为 3459 个/m2,两者之间没有显 著差异。但一些常见种的密度在两种植物群落中存在差异,例如,互花米草群落 中的堇拟沼螺(Assiminea violacea)的密度显著高于海三棱藨草群落中,而琵琶 拟沼螺(A. lutea)、光滑狭口螺 (Stenothyra glabra)、中华拟蟹守螺 (Cerithidea sinensis) 和中国绿螂 (Glaucomya chinensis)的密度要显著低于海三棱藨草群落 中的。从物种的相对多度看,两种植物群落中,大型底栖无脊椎动物的优势种都 是堇拟沼螺和丝异须虫(Heteromastus filiforms)。尽管 MDS 分析显示,在互花 米草和海三棱藨草群落中,大型底栖无脊椎动物群落的物种组成没有显著的不 同,但是物种多样性分析表明,互花米草群落中,平均每一个圆筒取样中大型底 栖无脊椎动物的物种丰富度、香农-威纳指数、均匀度都显著低于海三棱藨草群 落中,而优势度则相反。在两种植物群落中,大型底栖无脊椎动物的营养类群主 要为食碎屑者、食植者和食悬浮物者。互花米草群落中,食碎屑者的数量百分比 显著大于海三棱藨草群落中,食悬浮物者和食植者的数量百分比显著小于海三棱 藨草群落中。 互花米草群落的高度、盖度和地上生物量显著高于海三棱藨草群落,其密度 显著低于海三棱藨草群落。互花米草群落中,土壤粒径较小,有机质含量和土壤 盐度较高,但土壤粒径、盐度、有机质含量和 pH 值在两种植物群落中没有显著 差异。大型底栖无脊椎动物的密度、物种丰富度、香农-威纳指数与植被的密度 成显著的正相关,优势度与植被的密度成显著负相关,均匀度则和植被的盖度以 及地上生物量成显著负相关。大型底栖无脊椎动物的密度和多样性指数与土壤理 化参数之间没有表现出相关性,但是一些类群的相对多度与土壤理化参数之间具 有显著的相关性。 上述结果表明互花米草入侵东滩海三棱藨草群落,竞争取代土著植物后,显 著降低了大型底栖无脊椎动物的物种多样性,同时显著改变了营养类群的结构。 互花米草入侵所引起的植物群落高度、密度、盖度和地上生物量的变化是造成大 型底栖无脊椎动物群落结构改变的主要原因。 4、2003 年春季和秋季,对东滩湿地鸟类的主要类群-鸻鹬类在不同生境中 的栖息进行了观察。春季大潮时的观察表明,互花米草群落中,鸻鹬类的物种丰 ii WP=8 富度和密度明显低于海三棱藨草群落中。互花米草群落中,鸻鹬类主要是单独或 者集小群活动的种类,体形较大,而海三棱藨草群落内带,主要是集大群的种类, 体形较小。秋季的观察表明,光滩生境中,鸻鹬类的物种丰富度和密度显著大于 海三棱藨草、芦苇和互花米草群落中,而在后三种生境之间,鸻鹬类的物种丰富 度和