互花米草入侵对长江河口湿地土壤营养循环过程的影响

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1、互花米草入侵对长江河口湿地土壤营养循环过程的影响博士生彭容豪导师陈家宽2005.11.17开题报告SCI数据库中与入侵、营养相关文献数量其中与湿地生态系统相关20篇集中研究植物入侵对湿地土壤营养循环过程影响的是RutgersUniversity的JoanG.Ehrenfeld小组国内该领域研究较少薛敬意等（2002）研究了黄竹侵入对热带林地土壤养分的影响向言词等（2003）的综述中讨论了植物入侵对土壤含氮量的影响陆建忠等（2005）研究了入侵种加拿大一枝黄花对土壤特性的影响李贺鹏（2004）硕士论文中测定了崇明东滩潮滩湿地沉积物的理化因子与胞外酶，但未

2、与入侵相联系1.对植物入侵如何影响土壤营养循环过程的了解存在知识缺陷现有研究未显示普遍模式的存在，相反，同一物种在不同地点的表现差异显示入侵的影响受到环境因子调控（如高程、盐度）（Ehrenfeld，2003；Pennings，2005）植物-土壤反馈作用可能是外来植物入侵过程中的重要机制，但需要直接的实验证据予以确认立题依据单纯的野外调查在证明植物入侵引起土壤差异时在方法论上存在逻辑缺陷为排除入侵前即存在的土壤异质性的干扰，应设计在相同的未被入侵土壤基质上生长入侵种与土著种植物的室内受控实验，以证明植被变化确能产生野外观察到的土壤差异（Ehrenfeld

3、，2001）另一缺陷在于：大多数研究在关注入侵种下方土壤性质改变的同时未提供群落的植株密度、生物量等信息因而无法估计生理生态学水平上的影响（如Mendelssohn80年代对互花米草所做工作）在何种程度上（密度，生物量的阈值）能产生生态系统生态学水平上的后果（Ehrenfeld，2003）2氮循环研究中关键问题正在转变关键步骤：矿化(mineralization)—>解聚(depolymerization)植物与微生物对营养的竞争：植物无法竞争过微生物—>竞争结果(以及占优势氮形式）取决于氮可获取量(Schimel&Bennett,2004)湿地生态系统

4、在新图景中的位置尚缺乏研究氮循环模式图(Schimel&Bennett,2004)3.湿地是极易被入侵的景观类型湿地面积不到地表6%，但世界上入侵力最强的植物中有24%（33种中的8种）为湿地植物。（Zedler，2004）湿地作为景观汇（landscapesink），资源在景观水平上向其汇集：积累水分、营养、沉积物、植物凋落物碎屑；同时充满干扰：繁殖体与盐分的输入、水位变化，为机会主义入侵种提供入侵机会。植物入侵湿地的概念模型（Zedler，2004）Windham(2003)中所显示芦苇入侵对湿地土壤氮循环的影响科学问题互花米草入侵是否改变了长江河口湿

5、地的土壤性质与营养循环过程？这种改变是否有（不）利于互花米草的入侵，从而形成正（负）反馈机制？这种改变是否受到环境因素的调控？这种改变的程度是否与群落中的植物密度、生物量呈相关关系？工作假设长江河口湿地互花米草群落与芦苇、海三棱藨草群落的土壤性质与营养循环过程存在显著差异。这种差异是由互花米草的入侵造成的改变，而非入侵前即存在的空间异质性。这种改变增加了互花米草的入侵力，形成正反馈关系。这种改变的程度受到环境因素（盐度梯度）的调控，同时与群落的植物密度、生物量呈相关关系。工作假设：氮循环模式互花米草入侵后，生产力增加若植物含氮量小于芦苇，氮吸收量不变若植物

6、含氮量大于或等于芦苇，氮吸收量增大若矿化速率加快，土壤氮库不变若矿化速率减慢或不变，土壤氮库减小实验设计为能较严格地回答所提出的科学问题，拟进行三种类型实验以求结果相互验证田间受控实验野外移栽实验野外调查实验田间受控实验4月初从崇明东滩3块不同空白斑块取土，各自混匀成均一的基质填入28个塑料桶（移栽3种植物各8桶+空白对照4桶），共84桶相同处理塑料桶两两放入内充无碘盐配置人工海水的塑料箱中（共42箱），每月浇灌两次人工海水以模拟潮汐芦苇与互花米草初始移栽密度4株/桶，海三棱藨草12株/桶由4-12月，每月月底测定地上部分生长情况，单株下方土壤盐度，pH，

7、氧化还原电位，温度，含水量；于4、8、12月底采集土壤样，于8月底收割同一箱中两桶之一的植物地上部分，土样与植物样的测定代表整个桶的生态系统水平一个生长季后，于收割过的芦苇与海三棱藨草桶中移栽互花米草，重复前一生长季测定，并收集3种植物的地下部分，以观察是否存在反馈机制野外移栽实验于4月在崇明东滩芦苇-互花米草交界线与互花米草-海三棱藨草交界线各取4片样地（与野外调查试验样地重合），每片样地的芦苇与海三棱藨草群落中各移栽互花米草6个重复（其中3处剪除原有植物群落）测定过程同田间受控实验，但于一个生长季内收集全部植物的地上、地下部分野外调查实验在崇明东滩沿芦

8、苇-互花米草交界线与互花米草-海三棱藨草交界线各选取4处样地。在每