盛 強(qiáng) 黃銘垚 湯臣棟 鈕棟梁 馬 強(qiáng) 吳紀(jì)華

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不同互花米草治理措施對(duì)植物與大型底棲動(dòng)物的影響

盛 強(qiáng)1黃銘垚1湯臣棟2鈕棟梁2馬 強(qiáng)2吳紀(jì)華1

(1. 復(fù)旦大學(xué)生物多樣性與生態(tài)工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 上海 200433; 2. 上海崇明東灘鳥類國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理處, 上海 202183)

治理外來入侵植物互花米草()對(duì)保護(hù)河口濕地鳥類棲息地及生物多樣性具有重要意義。研究在崇明東灘比較了“淹水刈割”、“反復(fù)刈割”及“化學(xué)除草”三種措施對(duì)大面積互花米草的治理效果及其對(duì)大型底棲動(dòng)物與土著植物蘆葦()的影響。結(jié)果表明, 反復(fù)刈割措施對(duì)互花米草生長具有一定的控制作用, 對(duì)底棲動(dòng)物群落的影響較小; 使用化學(xué)除草劑清除互花米草的效果不明顯, 對(duì)底棲動(dòng)物群落的影響亦不明顯; 淹水刈割措施能長期有效地清除互花米草, 但長期淹水對(duì)底棲動(dòng)物群落的影響較大, 同時(shí)亦對(duì)蘆葦生長造成一定負(fù)面影響。因此, 淹水刈割可能是在河口生態(tài)系統(tǒng)治理大面積互花米草最有效的方法, 但是在后續(xù)管理中需要采取一定的措施來減小對(duì)底棲動(dòng)物及土著植物的影響。

互花米草; 鹽沼; 大型底棲動(dòng)物; 入侵植物; 清除措施

互花米草()為原產(chǎn)于北美東海岸及墨西哥灣的多年生草本植物, 由于人為引入與自然擴(kuò)散的雙重原因, 已經(jīng)成為我國海岸生態(tài)系統(tǒng)中最嚴(yán)重的入侵植物之一。互花米草具有保灘促淤作用, 但對(duì)土著生物的危害也非常明顯[1, 2]。崇明東灘是國際重要濕地和國家級(jí)鳥類自然保護(hù)區(qū), 有著重要的生態(tài)功能, 是眾多遷徙鳥類重要的中途停歇地, 亦是世界上少有的淤漲型河口濕地。1995年起隨著自然擴(kuò)散和人工移栽, 互花米草在崇明東灘的分布面積迅速擴(kuò)大, 目前面積已超過2180公頃, 成為崇明東灘面積最大的植物群落類型[3]。它迅速擴(kuò)張擠占了崇明東灘本土植物蘆葦()和海三棱藨草()的生存空間[4], 減少了濕地水鳥的棲息地, 對(duì)崇明東灘的遷徙鳥類生存造成嚴(yán)重威脅[5]。因互花米草及其同屬植物的入侵在世界許多地方產(chǎn)生了危害, 北美、澳大利亞、歐洲等地均已開展了治理大米草屬入侵植物的研究[6—8]。通常采用的治理方式包括物理清除法(人工或機(jī)械刈割、掩埋、拔除植株)、化學(xué)除草法(噴灑除草劑)、生物防治法(施放草食性昆蟲), 但清除效果不一[9—12]。已有研究顯示, 這些治理措施帶來的生態(tài)影響也不一致[13—16]。

在崇明東灘, 已有多個(gè)研究采用不同的措施來治理入侵的互花米草。同質(zhì)園水平(16 cm×15 cm× 15 cm花盆)試驗(yàn)對(duì)互花米草進(jìn)行刈割后淹水處理, 證明淹水刈割措施有效[17]。野外小樣方水平(2 m× 2 m)的翻耕、破壞根莖、刈割和生物替代等清除試驗(yàn), 均未能有效控制互花米草[18]。在20 m×20 m樣方水平, 對(duì)互花米草進(jìn)行反復(fù)刈割的試驗(yàn)結(jié)果表明在高潮位進(jìn)行4次刈割、在低潮位進(jìn)行3次刈割能有效控制互花米草生長[19]。在50 m×250 m樣方水平, 有研究對(duì)互花米草開展了“刈割+水位調(diào)節(jié)”、單一水位調(diào)節(jié)以及生物替代等清除試驗(yàn), 結(jié)果證明只有“刈割+水位調(diào)節(jié)”是有效的[20, 21]。在50 m×250 m樣方水平上, 刈割+水位調(diào)節(jié)措施治理后1年左右大型底棲動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)有了顯著改變[22]; 而翻耕、刈割淹水、刈割與生物替代等不同的治理措施對(duì)微生物的影響不一[23]。以上研究表明單次刈割、掩埋、淹水等單一物理方式無法有效清除和控制崇明東灘的互花米草, 而刈割淹水法、反復(fù)刈割法可能對(duì)互花米草治理有效。但是, 各種針對(duì)互花米草的控制措施在更大空間尺度上的治理有效性還有待進(jìn)一步驗(yàn)證。此外, 大型底棲動(dòng)物等鹽沼生物有較強(qiáng)的空間移動(dòng)性, 小面積的研究可能很難真實(shí)反映這些生物群落的改變, 需要更大空間范圍的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

本研究在崇明東灘互花米草入侵濕地開展了較大面積(樣方>10萬m2)的互花米草治理工程, 包括“淹水刈割”、“反復(fù)刈割”和“化學(xué)除草”等措施, 比較不同治理措施對(duì)互花米草的控制效果、對(duì)土著植物蘆葦以及大型底棲動(dòng)物的影響, 為入侵植物的有效控制措施選擇以及后續(xù)的生物多樣性保護(hù)和管理提供科學(xué)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)位置

試驗(yàn)區(qū)域共分為三個(gè)部分: 淹水刈割治理試驗(yàn)區(qū)、反復(fù)刈割治理試驗(yàn)區(qū)、化學(xué)除草劑治理試驗(yàn)區(qū)。

淹水刈割治理試驗(yàn)區(qū) 淹水刈割治理是指割除植物地上部分, 同時(shí)配合一定水位持續(xù)淹水, 從而抑制互花米草生長。淹水刈割治理互花米草試驗(yàn)區(qū)分為兩個(gè)部分: 捕魚港試驗(yàn)區(qū)和北八滧試驗(yàn)區(qū)。

位于崇明東灘東部的捕魚港試驗(yàn)區(qū)東西長900 m, 南北寬700 m, 共計(jì)約6.3×105m2, 近1000畝(圖1A1)。該試驗(yàn)區(qū)于2011年5月初完成圍堰, 圍堰工程完成后開始放水至6月7日時(shí)水深達(dá)到15 cm, 6月23日開始互花米草刈割, 7月10日完成刈割, 之后移除刈割下來的互花米草植株等, 至10月時(shí)工程擾動(dòng)基本結(jié)束。試驗(yàn)區(qū)水源為崇明島內(nèi)河流淡水和潮汐水的混合, 2011年7月后圍堰區(qū)內(nèi)水深一般維持在60—70 cm。捕魚港試驗(yàn)區(qū)的研究結(jié)果代表淹水刈割治理措施在一年以內(nèi)的短期影響。

位于崇明東灘北部的北八滧試驗(yàn)區(qū)(1000 m× 1000 m=10×105m2, 約1500畝, 圖1A2)。該試驗(yàn)區(qū)于2008年進(jìn)行圍堰、刈割互花米草、淹水。完成治理工程后整個(gè)試驗(yàn)區(qū)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖, 養(yǎng)殖種類包括草魚、鯉魚、鰱魚、鱖魚、大閘蟹、青蟹等。試驗(yàn)區(qū)水源為崇明島內(nèi)河流淡水和潮汐水的混合, 除冬季干塘外常年水深維持在50—60 cm。北八滧試驗(yàn)區(qū)的研究結(jié)果代表淹水刈割治理措施在三年以上的長期影響。

反復(fù)刈割治理試驗(yàn)區(qū)反復(fù)刈割治理是在不淹水的情況下, 通過多次刈割互花米草植株地上部分, 抑制其生長和繁殖, 并不斷消耗其地下根系營養(yǎng), 最終達(dá)到清除互花米草的目的。崇明東灘互花米草反復(fù)刈割試驗(yàn)區(qū)(圖1B)面積167000 m2, 約250畝。于2011年5月進(jìn)行首次刈割, 8月時(shí)互花米草重新生長至40 cm, 8月底進(jìn)行第二次刈割, 11月底進(jìn)行第三次刈割。

化學(xué)除草劑治理試驗(yàn)區(qū)化學(xué)除草劑治理法主要用于清除灘涂上的斑塊狀互花米草(圖1C)。2011年分別在6月、7月、9月選擇天氣晴好的小潮期間施撒除草藥劑, 共施藥3次。除草藥劑使用的種類及計(jì)量為: (1) 10.8%高效蓋草能 120 mL/畝; (2) 5%精禾草克180 mL/畝。高效蓋草能試驗(yàn)區(qū)與精禾草克試驗(yàn)區(qū)均為東西長600 m, 南北寬400 m, 兩塊試驗(yàn)區(qū)間距400 m, 共計(jì)面積約4.8×105m2, 近700畝。

1.2 采樣點(diǎn)設(shè)置

在捕魚港的淹水刈割治理互花米草試驗(yàn)區(qū), 圍堰區(qū)內(nèi)設(shè)置8個(gè)采樣點(diǎn), 在圍堰外蘆葦群落設(shè)置6個(gè)對(duì)照采樣點(diǎn), 在圍堰外北側(cè)的互花米草群落設(shè)置3個(gè)重復(fù)采樣點(diǎn)(圖1A1)。在北八滧的淹水刈割治理互花米草試驗(yàn)區(qū), 圍堰區(qū)內(nèi)的互花米草刈割區(qū)域和蘆葦植被區(qū)域分別設(shè)6個(gè)重復(fù)采樣點(diǎn), 圍堰區(qū)外在互花米草群落和蘆葦群落分別設(shè)置3個(gè)重復(fù)采樣點(diǎn)作為對(duì)照(圖1A2)。

在多次反復(fù)刈割治理試驗(yàn)區(qū)內(nèi)、外各設(shè)置3個(gè)重復(fù)采樣點(diǎn), 分別作為處理組和對(duì)照組(試驗(yàn)區(qū)外互花米草)樣本(圖1B)。

在化學(xué)除草劑治理試驗(yàn)區(qū), 設(shè)置高效蓋草能處理組、精禾草克處理組各3個(gè)采樣點(diǎn), 及對(duì)照組(試驗(yàn)區(qū)外互花米草)2個(gè)重復(fù)采樣點(diǎn)(圖1C)。

1.3 采樣時(shí)間

對(duì)于淹水刈割治理互花米草措施, 以捕魚港試驗(yàn)區(qū)代表治理工程較短期的效應(yīng)(1年), 以北八滧試驗(yàn)區(qū)代表治理工程較長期的效應(yīng)(>3年)。在捕魚港試驗(yàn)區(qū)分別于2010年10月(治理工程前)、2011年5月(圍堰后)、2011年6月(淹水后)、2011年7月(刈割后)、2011年10月(治理工程完成)、2012年5月(穩(wěn)定半年)、2012年10月(穩(wěn)定一年)進(jìn)行底棲動(dòng)物和植物調(diào)查。在北八滧試驗(yàn)區(qū), 于2012年5月、2012年10月對(duì)各采樣點(diǎn)底棲動(dòng)物群落及植物進(jìn)行調(diào)查采樣, 分別代表治理工程穩(wěn)定后三年半、治理工程穩(wěn)定后四年。

圖1 各試驗(yàn)區(qū)位置及采樣點(diǎn)示意圖

在多次反復(fù)刈割治理試驗(yàn)區(qū)和化學(xué)除草劑治理試驗(yàn)區(qū), 分別于2011年5月(治理前)和2012年10月(治理后)對(duì)各采樣點(diǎn)的植物和底棲動(dòng)物群落進(jìn)行調(diào)查。

1.4 采樣方法

大型底棲動(dòng)物: 在每個(gè)采樣點(diǎn)上采集1份混合底泥樣品, 該混合樣品由直徑15 cm的圓筒狀PVC采集管采集3個(gè)分樣品進(jìn)行混合, 這3個(gè)分樣品采集地之間彼此相距3 m以上, 采樣深度為表層20 cm。樣品經(jīng)孔徑0.5 mm篩網(wǎng)篩選獲得大型底棲動(dòng)物標(biāo)本, 標(biāo)本用5%福爾馬林溶液固定保存。在實(shí)驗(yàn)室手工分揀, 于解剖鏡下鑒定并計(jì)數(shù)。

植物: 在每個(gè)采樣點(diǎn)選取1個(gè)20 cm×20 cm樣方, 記錄其中的植物種類、數(shù)量, 并隨機(jī)測量其中10株植物的株高, 取平均值代表該采樣點(diǎn)植物的平均株高。

1.5 數(shù)據(jù)分析

以辛普森多樣性指數(shù)(Simpson’s diversity index)指示底棲動(dòng)物多樣性。

辛普森多樣性指數(shù)=1–∑(P)2, 式中,P為物種在群落中所占個(gè)體的比例。

采用-檢驗(yàn)或One-way ANOVA分析中的LSD檢驗(yàn)進(jìn)行了處理和對(duì)照間的差異顯著性檢驗(yàn), 分析淹水刈割措施、反復(fù)刈割措施和化學(xué)除草劑措施對(duì)大型底棲動(dòng)物和植物的影響。統(tǒng)計(jì)分析采用statistica 8.0, 差異顯著性水平定義為<0.05, 所有數(shù)量數(shù)據(jù)在進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)前進(jìn)行l(wèi)og(+1)轉(zhuǎn)換。

2 結(jié)果

2.1 互花米草淹水刈割治理措施對(duì)植物及底棲動(dòng)物的影響

淹水刈割治理措施的互花米草清除效果及對(duì)蘆葦?shù)挠绊?在捕魚港淹水刈割治理互花米草試驗(yàn)區(qū)內(nèi)的8個(gè)采樣點(diǎn)上, 2011年7月刈割處理完成后互花米草均消失(圖2、圖3)。在原來僅有互花米草單一植物的樣點(diǎn)④和⑧, 無植物生長。在原來僅有蘆葦單一植物的樣點(diǎn)⑤, 以及原來是互花米草和蘆葦植物混生的樣點(diǎn)①、②、③、⑥、⑦, 治理工程完成后均僅存蘆葦生長。在北八滧的互花米草淹水刈割治理試驗(yàn)區(qū)內(nèi), 自2008年圍堰、淹水和刈割等一系列治理措施完成后未見互花米草重新生長。

圖2 互花米草淹水刈割治理過程中捕魚港試驗(yàn)區(qū)內(nèi)8個(gè)樣點(diǎn)的植物組成變化

圖3 互花米草淹水刈割治理前后的捕魚港試驗(yàn)區(qū)(a. 治理前; b. 治理后)

在互花米草淹水刈割治理措施開始至治理后一年間, 蘆葦株高及密度在試驗(yàn)區(qū)內(nèi)處理組與試驗(yàn)區(qū)外對(duì)照組之間均無顯著差異(圖4)。在治理工程完成四年后, 處理組與對(duì)照組間的蘆葦密度仍無顯著差異, 但蘆葦株高在試驗(yàn)區(qū)內(nèi)外具有顯著差異。試驗(yàn)區(qū)內(nèi)蘆葦株高209 cm, 顯著低于試驗(yàn)區(qū)外的蘆葦株高276 cm。

對(duì)底棲動(dòng)物的影響 在2011年7月互花米草刈割后的時(shí)期, 試驗(yàn)區(qū)內(nèi)底棲動(dòng)物的密度、物種數(shù)和辛普森多樣性指數(shù)均顯著低于對(duì)照組(<0.05)(表1)。在2011年10月(治理工程完成)和2012年5月(穩(wěn)定半年)這兩個(gè)時(shí)期的調(diào)查中, 試驗(yàn)區(qū)內(nèi)底棲動(dòng)物的密度、物種數(shù)和辛普森多樣性指數(shù)雖也略低于對(duì)照組, 但差異不顯著。試驗(yàn)區(qū)治理工程完成一年之后, 底棲動(dòng)物總密度顯著低于對(duì)照組, 穩(wěn)定一年、三年半、四年時(shí)試驗(yàn)區(qū)內(nèi)底棲動(dòng)物總密度分別為對(duì)照組的30.8 %, 25.8%和13.4%。在試驗(yàn)區(qū)互花米草治理工程完成后的一年、三年半、四年時(shí), 處理組底棲動(dòng)物物種數(shù)顯著低于對(duì)照組(<0.05)。治理工程完成后的一年和四年時(shí), 試驗(yàn)區(qū)內(nèi)底棲動(dòng)物辛普森多樣性指數(shù)也顯著下降(<0.05)。

圖4 互花米草淹水刈割治理對(duì)蘆葦?shù)挠绊?C. 試驗(yàn)區(qū)外對(duì)照樣點(diǎn), T. 試驗(yàn)區(qū)內(nèi)處理樣點(diǎn); a、b表示試驗(yàn)區(qū)內(nèi)外差異顯著)

在互花米草淹水刈割治理工程完成三年半和四年時(shí), 試驗(yàn)區(qū)內(nèi)多毛類底棲動(dòng)物完全消失, 而試驗(yàn)區(qū)外對(duì)照組多毛類動(dòng)物密度在100 ind/m2以上(三年半時(shí): 140 ind/m2; 四年時(shí): 103 ind/m2)(圖5、表1)。淹水刈割治理工程完成一年、三年半以及四年時(shí), 處理組中腹足類動(dòng)物密度和物種數(shù)均顯著低于對(duì)照組, 這主要是因?yàn)檩罃M沼螺、緋擬沼螺這兩個(gè)物種的密度在試驗(yàn)區(qū)內(nèi)有顯著的大幅下降。在工程完成三年半以后, 試驗(yàn)區(qū)內(nèi)節(jié)肢動(dòng)物密度和物種數(shù)均呈現(xiàn)增加趨勢, 在試驗(yàn)區(qū)穩(wěn)定三年半時(shí)顯著地高于對(duì)照組, 這與試驗(yàn)區(qū)內(nèi)節(jié)肢動(dòng)物中的搖蚊幼蟲數(shù)量上升有關(guān)(圖5、表1)。

2.2 互花米草反復(fù)刈割治理措施的效果及對(duì)底棲動(dòng)物的影響

在反復(fù)刈割治理互花米草后, 試驗(yàn)區(qū)內(nèi)互花米草株高顯著低于試驗(yàn)區(qū)外互花米草株高(<0.001), 但試驗(yàn)區(qū)內(nèi)外的互花米草密度并無顯著差異(圖6)。

2.3 互花米草化學(xué)除草劑治理措施的效果及對(duì)底棲動(dòng)物的影響

化學(xué)除草劑治理互花米草后, 試驗(yàn)區(qū)內(nèi)外之間的互花米草密度和株高無顯著差異(圖6)。在施用化學(xué)除草劑治理互花米草后, 底棲動(dòng)物密度、物種數(shù)和辛普森多樣性指數(shù)在試驗(yàn)區(qū)內(nèi)、外間無顯著差異(表2)。底棲動(dòng)物物種數(shù)和辛普森多樣性指數(shù)在化學(xué)除草劑處理后略有下降, 但密度呈現(xiàn)出上升趨勢。

在反復(fù)刈割治理后, 試驗(yàn)區(qū)內(nèi)底棲動(dòng)物的總密度、物種數(shù)和多樣性指數(shù)呈現(xiàn)出上升趨勢, 但與試驗(yàn)區(qū)外互花米草對(duì)照區(qū)無顯著差異(表2)。在治理后, 試驗(yàn)區(qū)內(nèi)底棲動(dòng)物種群呈上升趨勢的主要是腹足類的堇擬沼螺。

3 討論

3.1 不同互花米草治理措施對(duì)植物的影響

不同治理措施對(duì)互花米草的控制效果 淹水刈割措施對(duì)互花米草的清除效果最佳, 反復(fù)刈割治理措施能抑制互花米草植株的生長高度, 但不能徹底清除互花米草, 而化學(xué)除草劑治理措施不能達(dá)到抑制互花米草生長的效果。

淹水刈割治理措施對(duì)互花米草的清除效果明顯。在短期內(nèi)(治理完成一年以內(nèi)), 通過人工刈割和淹水處理使試驗(yàn)區(qū)內(nèi)互花米草全部被清除, 這與唐龍[17]及Yuan,.[21]的研究結(jié)果相符, 說明了淹水刈割措施在較大的空間尺度上也同樣有效。此外, 在該措施完成四年后, 試驗(yàn)區(qū)(北八滧試驗(yàn))內(nèi)未見互花米草種群。這是因?yàn)榛セ撞葚赘詈? 根系在淹水環(huán)境中無法直接獲得氧氣, 根系受到傷害而窒息直至死亡[17, 24]。我們的結(jié)果證明了在大面積治理情況下淹水刈割措施的有效性和長效性。

表1 互花米草淹水刈割治理不同時(shí)期底棲動(dòng)物群落物種組成、密度及多樣性指數(shù)(平均值, 密度單位為個(gè)/平方米, 平均數(shù)后上標(biāo)不同表示差異顯著P<0.05; C.試驗(yàn)區(qū)外對(duì)照, T.試驗(yàn)區(qū)內(nèi)處理)

在無水狀態(tài)下進(jìn)行反復(fù)刈割對(duì)互花米草生長有一定的抑制效果, 但比淹水刈割措施的效果差。本研究中的反復(fù)刈割措施試驗(yàn)區(qū)位于較高潮灘, 互花米草在三次刈割后營養(yǎng)生長受到了一定抑制, 植株高度顯著下降, 但再次萌發(fā)的數(shù)量并未減少, 反映在植株密度并未下降, 這表明該治理措施并不能徹底清除互花米草。一些研究表明, 選擇合適的時(shí)間進(jìn)行刈割對(duì)于有效控制互花米草生長很重要, 而揚(yáng)花期前后是刈割互花米草的最佳時(shí)間[18, 25, 26]。刈割頻率也會(huì)影響控制互花米草的效果, 位于低潮灘位置的互花米草需進(jìn)行三次刈割, 位于高潮灘位置的互花米草需進(jìn)行四次以上刈割[19]。此外, 面積較大的密集互花米草群落區(qū)的治理效果往往不如斑塊狀互花米草群落[27]。我們的試驗(yàn)結(jié)果可能與試驗(yàn)站點(diǎn)的位置、互花米草單物種群落的面積、刈割時(shí)機(jī)及次數(shù)等有關(guān)。

在本試驗(yàn)中, 化學(xué)除草劑措施治理并未能明顯抑制互花米草的生長。在美國Willapa海灣的研究表明, 化學(xué)除草劑的使用強(qiáng)度、使用方式、使用面積等都會(huì)影響除草的效果[10]。不同除草劑噴灑方式的治理效果從強(qiáng)到弱依次為: 刈割后噴灑>直接人工噴灑>飛機(jī)噴灑, 這是由于刈割后噴灑使得化學(xué)除草劑更易侵染互花米草, 而飛機(jī)噴灑會(huì)造成實(shí)際作用于植物的有效劑量較低。另外, 在植株較稀疏、斑塊面積較小的入侵初期采用化學(xué)除草劑措施治理效果較明顯[10]。在本試驗(yàn)中, 試驗(yàn)區(qū)的互花米草斑塊面積較大、植株密度較高, 人工噴灑化學(xué)除草劑無法覆蓋所有范圍, 這給互花米草的再生提供了機(jī)會(huì)。同時(shí), 試驗(yàn)區(qū)處于中潮位灘涂, 易受潮汐影響。已有研究證明在河口灘涂使用除草劑會(huì)因潮汐作用導(dǎo)致藥劑殘留時(shí)間較短[15], 而除草劑實(shí)際作用時(shí)間對(duì)于植物的清除效果有很大影響?？梢? 化學(xué)除草劑措施并不適用于中低潮灘較大面積互花米草的治理。

互花米草淹水刈割治理措施對(duì)蘆葦生長的影響 有研究認(rèn)為淹水對(duì)蘆葦生長會(huì)有促進(jìn)作用[28], 但長時(shí)間的淹水亦會(huì)導(dǎo)致蘆葦植株供氧不足進(jìn)而影響其生長[29, 30]。本研究的結(jié)果與此相符, 在短期淹水措施下, 蘆葦生長并未受到顯著影響。而在淹水持續(xù)四年的情況下試驗(yàn)區(qū)內(nèi)蘆葦平均株高顯著低于試驗(yàn)區(qū)外的對(duì)照區(qū), 長期淹水對(duì)蘆葦生長產(chǎn)生了一定的負(fù)面影響。

3.2 不同互花米草治理措施對(duì)底棲動(dòng)物群落的影響

淹水刈割治理措施在短期內(nèi)對(duì)底棲動(dòng)物群落的影響不顯著, 但長期條件下對(duì)底棲動(dòng)物群落的密度、物種數(shù)量及多樣性具有顯著的負(fù)面影響, 這種影響可能是因水文狀況或鹽度改變而造成的[31—34]。因圍堰淹水, 原灘涂生境所具備的潮汐動(dòng)態(tài)消失引發(fā)了水文狀況的巨大變化, 進(jìn)而導(dǎo)致一些原生境中的底棲動(dòng)物數(shù)量急劇降低, 例如主要的優(yōu)勢種群腹足類和多毛類。而在淹水刈割措施長達(dá)四年的北八滧試驗(yàn)區(qū)內(nèi), 因水源取用了部分內(nèi)河淡水, 使得圍堰內(nèi)水體鹽度遠(yuǎn)低于潮汐水鹽度(試驗(yàn)區(qū)內(nèi)鹽度為3左右, 試驗(yàn)區(qū)外平均鹽度為12左右), 鹽度的改變導(dǎo)致?lián)u蚊幼蟲等淡水物種得以大量繁衍。因此, 要減小淹水刈割措施的負(fù)面影響, 應(yīng)該考慮對(duì)鹽度的調(diào)節(jié), 也需要考慮通過破堤排水恢復(fù)潮間帶自然水文等措施, 以便逐漸恢復(fù)鹽沼底棲動(dòng)物種群[22]。

表2 反復(fù)刈割及化學(xué)除草治理前后底棲動(dòng)物群落物種組成、密度及多樣性指數(shù)(平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤, 密度單位為個(gè)/平方米; C. 試驗(yàn)區(qū)外對(duì)照, T. 試驗(yàn)區(qū)內(nèi)處理, T1. 精禾草克處理, T2. 高效蓋草能處理)

有研究指出, 在割除地上植株后, 地表溫度會(huì)有更大的波動(dòng)[35], 這會(huì)加劇底棲動(dòng)物的生存壓力。本研究發(fā)現(xiàn)反復(fù)刈割治理措施的實(shí)施對(duì)底棲動(dòng)物的影響不顯著, 這可能與互花米草并未被徹底清除有關(guān)。在法國的研究發(fā)現(xiàn)通過拔除方式來清除植株時(shí), 底棲動(dòng)物并未受到顯著影響[8], 這與本研究的結(jié)果相似。我們的研究發(fā)現(xiàn), 試驗(yàn)區(qū)內(nèi)底棲動(dòng)物種群呈上升趨勢的主要是藻食性的堇擬沼螺。這可能是由于地表更多地暴露在陽光下導(dǎo)致藻類的增加, 有利于食藻底棲動(dòng)物的攝食有關(guān)[36]。也有研究指出, 在完全清除入侵植物后底棲動(dòng)物群落會(huì)逐漸恢復(fù)[37]。而本研究顯示, 在反復(fù)刈割后底棲動(dòng)物的多樣性和密度均呈現(xiàn)出一定的上升趨勢。因此, 整體而言, 反復(fù)刈割治理措施對(duì)底棲動(dòng)物群落的影響較小, 甚至底棲動(dòng)物群落有可能逐漸恢復(fù)。

化學(xué)除草治理措施對(duì)底棲動(dòng)物的影響不顯著。一些研究也表明化學(xué)除草劑可以很快被環(huán)境所稀釋, 對(duì)河口底棲動(dòng)物群落不會(huì)造成顯著影響[38]。但噴灑期間除草劑也可能對(duì)某些物種造成急性毒害[39], 這可能是在本實(shí)驗(yàn)中化學(xué)除草措施實(shí)施后底棲動(dòng)物的物種數(shù)和辛普森多樣性指數(shù)略呈下降趨勢的原因。

4 結(jié)論

不同措施對(duì)互花米草的治理效果不一, 對(duì)蘆葦及底棲動(dòng)物的影響也不一致(表3)。淹水刈割治理措施對(duì)互花米草的清除控制效果最佳, 一年之后即可徹底清除互花米草。但長期的淹水可導(dǎo)致底棲動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的改變, 對(duì)本土植物蘆葦生長也具有一定的負(fù)面影響。在無水狀態(tài)下進(jìn)行反復(fù)刈割僅能降低互花米草的生長高度, 不能達(dá)到清除互花米草的目的, 對(duì)底棲動(dòng)物群落的影響不明顯。化學(xué)除草措施對(duì)底棲動(dòng)物的影響不明顯, 但是也沒有明顯的互花米草治理效果。

從不同治理措施效益的角度來看, 淹水刈割治理措施相對(duì)較好。無水狀態(tài)下進(jìn)行反復(fù)刈割不能達(dá)到清除互花米草的目的, 出現(xiàn)“反復(fù)割、反復(fù)長”的情況, 耗費(fèi)大量人力財(cái)力。化學(xué)除草措施同樣治理效果不佳, 不但耗費(fèi)人力物力, 并可能具有潛在的環(huán)境污染。淹水刈割治理措施在短期內(nèi)由于修筑圍堰而投入較大, 但對(duì)互花米草治理效果明顯, 是一次性投入, 而且還帶來水鳥棲息地質(zhì)量提高、生態(tài)景觀改善等生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值的增加; 而該治理措施所帶來的負(fù)面影響, 將可通過一定的人為管理加以彌補(bǔ)。

表3 不同措施對(duì)互花米草的治理效果以及對(duì)蘆葦及底棲動(dòng)物的影響小結(jié)

因此, 在崇明東灘以及類似的河口濕地生態(tài)系統(tǒng)中, 淹水刈割法可能是治理大面積互花米草的推薦措施。但是, 在對(duì)互花米草進(jìn)行淹水刈割治理后, 應(yīng)注意加強(qiáng)管理來維持蘆葦?shù)韧林参镎ＩL, 恢復(fù)本土底棲動(dòng)物群落, 如控制鹽度, 在一定程度上恢復(fù)潮汐作用, 在春季蘆葦萌發(fā)期降低水位等。

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Effects of different eradication measures for controllingon plants and macrobenthic invertebrates

SHENG Qiang1, HUANG Ming-Yao1, TANG Chen-Dong2, NIU Dong-Liang2, MA Qiang2and WU Ji-Hua1

(1. Ministry of Education Key Laboratory for Biodiversity Science and Ecological Engineering, Fudan University, Shanghai 200433, China; 2. Shanghai Chongming Dongtan National Nature Reserve, Shanghai 202183, China)

Finding optimal control strategies for invasive plantare important for the conservation of bird habitats and local biodiversity in estuarine wetland ecosystems. The purpose of the current study was to assess effectiveness of the eradication of 3 different measures including ‘waterlogging plus mowing’, ‘repeated mowing’, and ‘herbicide’ on large-areacommunities at Chongming Dongtan. The effects of these measures on macrobenthos and reed were also evaluated. We observed that repeated mowing reduced the stem height ofbut did not eradicate the invasive plant. The application of chemical herbicides was unable to eradicate. Both repeated mowing and herbicide application measures had no significant impacts on macrobenthic invertebrates. Waterlogging plus mowing was the most effective measure for removing; however, it had negative influences on macrobenthic communities and native plant reed in the long-term. These data suggested that waterlogging with mowing was a feasible measure for eradicating large-areaat estuarine salt marshes; however the impact on native plants and macrobenthic fauna need to be minimized during the subsequent management.

; Salt marsh; Macrobenthic fauna; Invasive plant; Eradicating management

2013-01-28;

2013-12-16

國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(2013CB430404); 上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)項(xiàng)目(12231204700, 10dz1200700); 國家科技支撐計(jì)劃(2010BAK69B14)資助

盛強(qiáng)(1985—), 男, 湖北洪湖人; 博士研究生; 研究方向?yàn)闈竦厣鷳B(tài)系統(tǒng)評(píng)估及修復(fù)。E-mail: 11110700098@fudan.edu.cn

吳紀(jì)華(1973—), 女, 教授; 主要從事海濱和河口濕地水生生物多樣性、食物網(wǎng)動(dòng)態(tài)研究。E-mail: jihuawu@fudan.edu.cn

Q149

A

1000-3207(2014)02-0279-12

10.7541/2014.41