互花米草

互花米草于1979年從美國引入中國，經(jīng)過近40年的擴(kuò)散，已分布到沿海各省?；セ撞菰谌肭值刂袊驮a(chǎn)地美國均與紅樹林形成“紅樹林——互花米草生態(tài)交錯帶”，在氣候變化和人類活動雙重影響下呈擴(kuò)張趨勢，是監(jiān)測和研究濱海濕地植被響應(yīng)全球變化的關(guān)鍵區(qū)域?；セ撞萑肭旨t樹林的格局與機(jī)制，是中國紅樹林保護(hù)和恢復(fù)亟需解決的問題。 為全面了解互花米草的入侵特性，本項目沿大尺度緯度開展野外觀測，分析了各地環(huán)境因子與植物生長的相關(guān)關(guān)系；通過同質(zhì)種植園實驗比較不同種源地互花米草的表型性狀差異。研究發(fā)現(xiàn)：互花米草個體和種群水平的營養(yǎng)生長和繁殖性狀隨緯度變異顯著。相比中高緯度，低緯度互花米草的生長和繁殖力低，擴(kuò)散緩慢；除結(jié)實率這一有性繁殖特征外，其他表型性狀的地理變異在同質(zhì)種植園里消失了。這表明入侵中國的互花米草已呈現(xiàn)潛在的遺傳分化；而互花米草的表型可塑性可能有利于其在入侵地的迅速擴(kuò)張。 本項目從植物種間相互作用為切入點(diǎn)，采用競爭控制實驗，探討了沿緯度和潮位梯度的鹽沼植物對紅樹植物的影響。在中國，互花米草均抑制紅樹植物幼苗的存活和生長；而在美國，鹽沼植物對紅樹植物幼苗存活和生長為高緯度促進(jìn)，低緯度抑制；紅樹植物在中潮位生長最好，而在高位和低位鹽沼生長和存活較差。 我們進(jìn)一步從“植物——動物”種間相互作用解釋了紅樹林對互花米草入侵的響應(yīng)機(jī)制。通過野外觀測、控制實驗和室內(nèi)喂飼實驗，揭示了蟹類對互花米草種子和實生苗的取食在互花米草早期建立過程中的關(guān)鍵作用，動物取食和植物競爭共同導(dǎo)致了紅樹林生境中互花米草更新失敗。但在光灘，實生苗逃過動物取食而成功定居?；セ撞萃ㄟ^大量傳播種子和快速的無性克隆生長，已迅速侵占絕大部分的光灘、入侵到林窗，并包圍健康完整的紅樹林。這一“草進(jìn)林退”狀況的持續(xù)發(fā)展，將可能導(dǎo)致紅樹林不可逆地轉(zhuǎn)換為互花米草植被。我們需要采取早發(fā)現(xiàn)早治理的措施，以應(yīng)對互花米草對高強(qiáng)度自然和人為活動影響下的中國紅樹林的威脅。 2100433B

互花米草在中國（入侵地）和美國（原產(chǎn)地）均與紅樹林共同形成紅樹林- - 互花米草生態(tài)交錯帶，在氣候變化和人類活動雙重影響下呈擴(kuò)張趨勢，成為監(jiān)測和研究濱海濕地植被響應(yīng)全球變化的重要區(qū)域?；セ撞萑肭旨t樹林的格局、機(jī)制與后果，是中國紅樹林保護(hù)和恢復(fù)亟需解決的問題。.本項目采用野外競爭實驗和水位梯度控制平臺，從緯度、流域和潮間帶尺度，研究紅樹植物和互花米草的種間相互作用對溫度、鹽度和潮位變化的響應(yīng)，揭示生物和非生物因子交互作用下紅樹林- - 互花米草生態(tài)交錯帶的群落組織機(jī)制，預(yù)測交錯帶演替趨勢；監(jiān)測互花米草對不同發(fā)育階段（繁殖體、幼苗、幼樹）紅樹植物的影響，闡明互花米草影響下傳播限制和生境限制在紅樹植物更新過程中的作用；對比分析中國和美國紅樹林- - 互花米草生態(tài)交錯帶的物種特性、種間相互作用和環(huán)境要素，探求引發(fā)中美交錯帶格局演變差異的主要驅(qū)動力。研究結(jié)果可為保護(hù)區(qū)域生態(tài)環(huán)境、應(yīng)對全球變化提供科學(xué)依據(jù)。

我國紅樹林濕地鄉(xiāng)土植物群落受到互花米草入侵和外來紅樹植物無瓣海桑林大面積種植的影響，但這些外來植物的引入對紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的碳、氮循環(huán)有何影響，是否會造成紅樹林濕地營養(yǎng)級結(jié)構(gòu)和營養(yǎng)關(guān)系的改變從而導(dǎo)致生物多樣性的改變。本項目圍繞這些關(guān)鍵科學(xué)問題，系統(tǒng)研究了我國重要紅樹林分布區(qū)內(nèi)互花米草和無瓣海桑引入背景下紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的碳、氮循環(huán)速率以及食物鏈結(jié)構(gòu)的改變格局與機(jī)理。研究結(jié)果表明：（1）外來植物特別是入侵植物具有比鄉(xiāng)土紅樹植物更高的光合能力、更高效的養(yǎng)分吸收和利用能力以及對逆境更強(qiáng)的適應(yīng)幅度；（2）人為活動特別是紅樹林灘涂破壞以及水產(chǎn)養(yǎng)殖造成的氮過量輸入可能是造成我國東南沿海紅樹林濕地大面積受到互花米草入侵的重要機(jī)制；（3）紅樹林具有很高的固碳和維持生物多樣性的能力，但已受到人為活動和生物入侵的影響，以及（4）互花米草入侵不僅改變了紅樹林底泥微生物功能群結(jié)構(gòu)也把紅樹林濕地多種底棲動物和一些游泳動物的食性由多源食物來源轉(zhuǎn)變?yōu)閱我惶紒碓?，但這些改變的生態(tài)學(xué)意義有待進(jìn)一步的評估。這些研究成果不僅為國際上研究生物入侵機(jī)制及其對濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)學(xué)效應(yīng)提供了第一手?jǐn)?shù)據(jù)，而且可為我國紅樹林生態(tài)系統(tǒng)濕地恢復(fù)和生物多樣性保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。