恢复红树林生态适应性与物质营养元素循环研究

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随着沿海地区经济的快速发展,滩涂围垦工程大范围展开,剥夺了红树林随潮汐变化周期性受到海水浸淹的生长环境,使海岸植被红树林恢复的宜林地选择受到严重限制;另外,全球人口增长和生活水平的提高,使水产养殖业的快速发展,但水产养殖产生的污染问题也日趋严重。植物净化被认为是操作简单且经济可行的措施,是水产养殖净化的研究方向。红树林是唯一适合海水环境生长的木本植物且具有良好的净化效果,但并非所有红树植物都能够适应养殖塘的非潮汐恒定水位生境。本文以国家“十一五”国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2007AA091703)滩涂红树林种植-养殖系统耦合试验示范研究为依托,从宏观生长指标角度对华南地区4种乡土树种秋茄(Kandelia obovata)、桐花树(Aegiceras corniculatum)、木榄(Bruguiera gymnorrhiza)和红海榄(Rhizophorastylosa)开展非潮汐恒定水位条件下生态适应性的研究。通过筛选出适合非潮汐生境种植的红树植物,不但可以将人们从红树林恢复必须选择有良好潮汐周期水文条件的环境的传统观念中解放出来,解除了目前红树林恢复宜林地选择之困的问题,还可以形成一套滩涂红树林种植-养殖耦合的全新红树林恢复模式在华南沿海地区推广使用。与此同时,本文还结合目前红树林恢复只见树木不问功能的问题,从食物链角度开展凋落物野外分解和大型底栖动物取食实验研究了华南地区常见人工红树林内秋茄、桐花树和无瓣海桑(Sonneratia apetala)种群的物质循环和元素动态,评价恢复红树林的生态效益与功能价值。本文主要研究结论如下:   (1)在非潮汐条件下,除红海榄以外,其余3种红树植物都具有较高的成活率,以木榄成活率最高,达97.4%,其次是桐花树,为89.9%,秋茄88.8%。从成活率角度考察,4种红树植物适应性表现为木榄>桐花树>秋茄>红海榄。   (2)4种红树植物有着不同的生长特性,平均生物量与年均生物量增量为秋茄>木榄>桐花树>红海榄。生物量在植物各器官的分配对秋茄、桐花树和木榄都表现为树干>树叶>树根,红海榄则为树干>树根>树叶。   (3)单位面积净初级生产力木榄最高,桐花树次之,然后是秋茄,红海榄最低。凋落物归还量表现为木榄>秋茄>桐花树>红海榄。桐花树体现出高生产力和低归还率的特点。   (4)4种红树植物凋落物分解速率与其叶片结构和可淋溶组织大小有关,分解速率大小分别是红海榄>秋茄>木榄>桐花树,其中红海榄凋落叶半分解期为19d,秋茄为36d,木榄与桐花树半分解期更长;在元素归还率方面,C元素归还率秋茄>红海榄>木榄>桐花树,P归还率为红海榄>秋茄>木榄>桐花树,N归还率红海榄>秋茄>木榄>桐花树。   (5)人工红树林改善了林地条件,加速了秋茄、桐花树和无瓣海桑的物质循环速率,表现为秋茄凋落叶在人工林和天然林中分解指数为0.048和0.071,半分解期t50为13d和9d;桐花树分解指数为0.036和0.040,半分解期都为18d;无瓣海桑在人工林的分解指数和半分解期为0.056和11d,在天然林为0.065和10d。除秋茄外,其它2种树种凋落叶物质归还速率在人工林与天然林间不存在显著性差异(p>0.05)。   (6)在考察的C、N、C/N和P四项内容中,除无瓣海桑N元素和桐花树C/N比在人工林和天然林间存在差异,其它指标基本相似,说明人工林已经基本达到或具有天然林的一些生态过程,有一定的生态功能与服务价值。   (7)大型底栖动物相手蟹(Sesarma sp.)取食实验说明,人工恢复红树林对大型底栖动物取食存在一定的影响,两种相手蟹都显著偏好于秋茄和无瓣海桑,而不喜欢桐花树。影响相手蟹取食偏好的因素主要是表征凋落叶适口性的单宁含量和表征凋落叶营养价值的C/N。   (8)比较相手蟹取食后和自然淋溶条件下凋落叶C、N和P含量的变化发现,取食作用对凋落叶元素释放动态存在一定的扰动作用,但作用很小且有限,表现为凋落叶的C、N、P释放过程在相手蟹取食和自然淋溶条件下不存在显著性差异(p>0.05)。说明相手蟹的取食作用对凋落叶元素释放不存在显著性影响。
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