互花米草入侵对长江口盐沼湿地线虫群落的影响及其机制

发布时间：2020-07-17 15:15

【摘要】： 生物入侵是全球性的重大生态学和环境问题之一。近年来随着科学家对土壤生态系统重要性认识的深入,评价外来植物入侵对土壤生物多样性及生态系统功能的影响已经成为当前入侵生态学领域的一个研究热点。河口盐沼湿地是联结陆地、河流和海洋三大生态系统的枢纽,拥有独特而不可替代的自然资源,同时也是一个非常脆弱的生态系统,被认为是最易入侵的生态系统之一。在长江口盐沼湿地,外来植物互花米草(Spartina alterniflora)正大面积扩散,并和土著植物芦苇(Phragmites australis)和海三棱瀮草(Scirpus mariqueter)形成强烈竞争。线虫是土壤动物中的优势类群,在生态系统物质循环中扮演着重要的角色,且直接受植物群落改变的影响,是评价植物入侵对盐沼湿地生物多样性影响的很好的指示生物。本论文通过野外调查,研究了互花米草入侵长江口盐沼湿地对土壤线虫群落和植物附生线虫群落的影响,并进一步采用凋落盒分解实验和植物移栽实验,分别研究了“凋落物输入”和“根际输入”两种途径在互花米草入侵影响盐沼湿地线虫群落中的作用。主要研究结果如下: 1)共发现长江盐沼湿地线虫70属,隶属于2纲7目39科。 2)为了解互花米草入侵对土壤线虫群落的影响,以长江口三个潮间带盐沼湿地为研究地点,比较互花米草与两种土著植物(芦苇和海三棱蔗草)典型植物群落中的土壤线虫群落。结果显示互花米草群落中土壤线虫的营养多样性低于两种土著植物群落,表明互花米草入侵降低了长江口盐沼湿地土壤生物的功能多样性,土壤食物网结构趋于简化。互花米草群落中的食细菌线虫比例高于芦苇群落,显示互花米草取代芦苇群落可能改变了凋落物分解速率和途径。互花米草与两种土著植物群落的土壤线虫群落结构均存在显著差异,而互花米草与海三棱瀮草间线虫群落结构的差异小于互花米草与芦苇间,可见互花米草入侵不同的土著植物群落所产生的影响会有程度上的区别。互花米草入侵对土壤线虫的密度、属数、多样性等的影响存在地点间的差异,表明植物入侵的生态影响还可能与被入侵生态系统的生境特性相关。 3)为了解互花米草入侵对植物附生线虫群落的影响,以崇明东滩盐沼湿地为研究地点,比较互花米草和芦苇典型群落斑块中附生在活秆和枯秆上的附生线虫群落。结果显示在各季节,互花米草与芦苇茎秆上附生线虫的群落结构均存在显著差异,表明互花米草入侵长江口盐沼湿地显著改变了植物附生线虫的群落结构。互花米草活秆和枯秆附生线虫的数量在各季节都高于芦苇,表明互花米草的入侵可能使盐沼湿地中附生生物数量增加。附生在互花米草枯秆上的食细菌线虫数量显著高于芦苇,并主要体现在参与盐沼植物凋落物分解的Diplolaimelloides数量的显著增加,由此我们认为两种植物茎秆分解过程的差异可能是引起枯秆附生线虫数量变化的一个重要原因。 4)为了解凋落物输入途径在互花米草入侵改变线虫群落中的作用,采用凋落盒方法,比较了外来种互花米草与土著种芦苇的茎秆分解过程以及线虫群落在这个过程中的集群定居和生态演替。结果显示,与芦苇茎秆相比,互花米草茎秆凋落物具有较高的氮浓度和较低的碳氮比,其降解更为迅速。互花米草凋落盒中的线虫数量最多,其次为芦苇,而对照中线虫数量始终都维持在较低水平,线虫数量的变化主要是由食细菌类群的数量变化决定。与芦苇凋落盒及对照相比,互花米草凋落盒中的食细菌线虫数量显著较高。Diplolaimelloides和Diplolaimella是参与植物凋落物分解的主要线虫类群,分别占凋落物中线虫总数量的53%和28%。参与互花米草茎秆分解的线虫群落成熟指数和结构指数都低于芦苇,表明互花米草入侵可能通过凋落物输入降低土壤线虫群落结构的复杂性。 5)为了解根际输入途径在互花米草入侵影响线虫群落中的作用,采用植物移栽实验,比较研究了互花米草与两种土著植物生长过程中根际线虫的群落演替规律。结果表明,互花米草与两种土著植物生长过程中根际线虫的密度、属的丰富度、多样性、营养多样性及群落结构在植物间均没有显著差异,这显示根际输入在互花米草影响土壤线虫群落过程中的作用可能不明显。对线虫食性类群的进一步分析表明,互花米草根际土壤中食细菌线虫数量显著低于芦苇,这与野外调查及凋落物分解实验的结果刚好相反。与土著植物海三棱瀮草相比,入侵植物互花米草根际的植物寄生线虫数量显著低于海三棱瀮草,显示互花米草抗寄生线虫能力较强。
【学位授予单位】：复旦大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：X171
【图文】：

互花米草,三棱,长江口

其中南汇边滩最多，达2， 069.01hmZ，其次是崇明东滩和九段沙(李贺鹏等，2006)。互花米草在长江河口盐沼湿地生态系统持续扩张，与两种土著植物(海三棱蕉草、芦苇)形成强烈竞争(图1.2)(e址netal.，2004:研伯ngetal.，2006)。2.3互花米草入侵长江口盐沼湿地的生态影响长江口盐沼湿地具有生物多样性保育、咸淡水调节、土地底质固定、河口与近海高生产力维持等重要的生态服务功能，是长三角地区生态安全的重要保障。在将互花米草引种到长江口盐沼的早期，人们主要重视其固堤护岸及防浪促淤等功能所带来的经济效益，而对互花米草入侵带来的生态危害没有足够的认识，近年来陆续开始了对其入侵生态后果的研究(陈中义等， 2004;Lietal.，

植物,途径,线虫,食细菌线虫

当食微线虫取食微生物时获得了超过自身机体所需的氮，过量的氮就以N践+-N的形式排出体外(玩ghametal.，1985;Fe币5etal.，1998)。除食微线虫能对土壤养分循环产生影响外，还有研究曾指出，捕食性线虫可以通过对食微线虫的捕食来调节氮的矿化(W汾dleandYeates，1993)。Beare(1997)曾指出，在野外条件下食细菌线虫和捕食性线虫对农田生态系统氮矿化作用的贡献率可达8%一19%。线虫还可以对植物生长产生影响(吴纪华等，2007;玩ghametal.，1985;Maoetal.，2006)。Djigal等(2004a，b)发现食细菌线虫可以促使玉米产量的增加。higham等(1985)通过微生态箱实验发现，在细菌、真菌及食微线虫都存在的情况下，野牛草(Boutetouagracilis)的生长状况最好，根的生物量也最大。Mao等(2006)发现食细菌线虫能促进番茄和小麦根系的生长，使根系具有更大的表面积和更多的根尖数。3.3植物对线虫群落的影响

示意图,九段沙,崇明东滩,南汇

JiuduanshaandNar山 ul)inthe长江口的盐沼湿地主要包括沿江沿海滩涂湿地和河口沙洲岛屿湿地两种类型(图3.1)。沿江滩涂湿地主要分布在长江口南岸，以南汇边滩为主;河口沙洲岛屿湿地主要包括崇明岛东滩和北部潮滩、横沙岛西部潮滩、长兴岛北部潮滩、九段沙和青沙岛等(王卿，2007)。本研究选取位于长江河口的三个潮间带盐沼湿地(崇明东滩、九段沙和南汇边滩)作为研究地点(图3.1)。海三棱蕉草和芦苇是这三个盐沼湿地生态系统中分布最广最多的土著优势植物，它们同属于C3植物，在维持盐沼湿地生态系统的正常功能中发挥着重要作用(孙书存等，2001)。然而，自上世纪80年代中期以来，位于崇明东滩、九段沙和南汇边滩的海三棱鹿草和芦苇群落都逐渐被外来物种互花米草所入侵。作为C4植物的互花米草在中高潮滩不断替代两种土著植物

【引证文献】