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生物入侵被视为导致全球性生物多样性降低的三大因素之一,造成了严重的生态、经济和社会后果,受到了国内外学术界、政府以及社会的极大关注。中国是生物入侵态势十分严重的国家之一,2003年原国家环保总局公布了我国首批外来入侵种名录,在所涉及的16个入侵种中,入侵植物占9种,已经对中国的生态安全、经济建设造成了巨大的影响。因此,对入侵植物进行有效的治理并逐步恢复受损生态系统是生态学家一项无法回避的责任。然而,迄今为止,找到一种高效并且既经济又与环境友好的入侵植物治理方法仍然面对许多困难,其原因可能是缺乏基础理论的指导。
互花米草(Spartina alterniflora)已在世界很多国家和地区的滨海及河口湿地造成了严重的入侵。中国自1979年从美国引入该种以来,它已经在较短的时间内扩散到中国整个东部及南部沿海,造成了严重的生态后果。国内外已经开展了很多关于控制互花米草的研究工作,但目前尚未找到一种高效的、并且对生态系统影响小的控制方法。刈割法是广适性且与环境友好的方法,本研究以刈割法为例,通过野外调查、野外试验和室内分析等研究手段,对入侵上海崇明东滩河口湿地入侵植物互花米草进行一系列控制试验,目的是为了说明入侵植物的治理体系必须依照成熟的干扰理论体系构建,才能全面、完整的分析各个技术因子的效应,得到的治理体系才是经济且高效的。同时,本论文还探讨了治理工作完成后,生态系统受损区域土著植被恢复的技术依据,即应根据各土著植物的适应性、与入侵植物的竞争能力来确定恢复目标种,而人工补充的繁殖体密度则应依据恢复目标种的种内关系来确定。
本项研究得出以下主要结论:
阐明了入侵植物互花米草种群随年龄而衰退的主要驱动力是其改变生境的能力,并体现出两类负效应:通过促进淤积抬升斑块高程而减少淹水时间和通过高生产力产生大量空中枯秆而遮荫,为有效控制互花米草提供了理论依据。
提出互花米草最佳刈割时期是花期,刈割频次、刈割间隔时间受到刈割起始时间和生境特征的影响。这一结果为有效控制互花米草提供了理论基础。
提出入侵植物治理体系应依据干扰理论来构建的思路,并依据干扰属性(包括类型、大小、时令、频次、程度和强度等)来确定技术因子。将此成果应用于建立崇明东滩入侵种互花米草刈割控制体系的实践中,提出了较为完善的互花米草控制技术体系为:始于7月初、刈割3次、间隔9周;低潮位连续实施2~3年,高潮位连续实施3~4年。这一结果为有效控制入侵植物提供了技术依据。
确定了土著种芦苇可作为崇明东滩互花米草治理后受损湿地恢复的目标种。一般情况下,芦苇栽植的密度为4株·m-2,而在互花米草残留量较大的区域,其密度应适当增加。这一结果为有效恢复受损湿地土著植被提供了技术依据。