《Journal of Environmental Management》：Seasonal decoupling of water supply and CO
2 fluxes of urban greening shrubs is driven by leaf area index
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互花米草（Spartina alterniflora）清除导致江苏海岸带潮间带宏观生物群落短期内显著退化，物种丰富度、生物量及Margalef指数均下降，群落垂直分布受限。研究通过GLMM和SEM模型揭示物理干扰是主要驱动因素，直接影响浮游生物群落，同时抑制底栖生物的再定殖。本研究为互花米草管理提供短期生态效应评估依据。
魏虎|龚超|吴大伟|王振奇|刘斌|孙成和|安书青|卢长虎
南京林业大学生命科学学院，210037，中国
摘要
沿海湿地生态系统受到Spartina alterniflora的严重威胁，根除这种入侵植物被认为是促进生态恢复的有效方法。由于大型底栖生物移动性低且对栖息地变化高度敏感，它们被广泛视为评估潮间带生态功能的生物指标。现有研究主要集中在长期尺度上评估大型底栖生物群落的恢复情况，而S. alterniflora清除的短期生态后果则较少受到关注。因此，我们在江苏沿海进行了一项实地研究，使用广义线性混合模型（GLMMs）和分段结构方程模型（SEM）评估了基于耕作的S. alterniflora清除方法对潮间带大型底栖生物群落的短期影响。群落结构分析表明，S. alterniflora的清除显著降低了研究区域大型底栖生物的物种丰富度、丰度和Margalef指数，并压缩了沉积物中的可用栖息地，导致大型底栖生物的垂直分布局限于表层。SEM结果揭示，直接的物理干扰是导致大型底栖生物群落短期下降的主要因素。这体现在S. alterniflora清除对表层生物的显著负面影响，以及清除引起的栖息地变化限制了底栖生物和移动生物的重新定殖。总体而言，这些短期大型底栖生物反应代表了S. alterniflora管理对潮间带生态系统生态后果的重要组成部分，为全面的生态评估和后续的恢复决策提供了依据。
引言
作为一种入侵物种，Spartina alterniflora自20世纪70年代引入中国沿海潮间带以来迅速扩散（Li等人，2009年）。尽管S. alterniflora在抵抗海岸侵蚀和加速潮间带沉积方面发挥了积极作用（Wang等人，2010年），但它也引发了一系列生态问题，如改变了潮间带的栖息地结构（Wang等人，2022年），威胁了潮间带的生物多样性（Meng等人，2020年），并导致水鸟栖息地的丧失（Jackson等人，2021年）。因此，启动生态恢复项目对于减轻S. alterniflora入侵对潮间带生态系统的负面影响至关重要。
物理、化学和生物控制方法被认为是恢复受S. alterniflora影响的潮间带生物群落的有效策略。在湛江红树林国家级自然保护区，通过“刈割+耕作”和“刈割+遮荫”方法清除S. alterniflora显著增加了水鸟的物种丰富度和多样性，但未能有效恢复大型底栖生物群落（Lyu等人，2023年）。在崇明东滩湿地，“围垦+淹没”方法有效抑制了S. alterniflora的生长（Tang等人，2018年）。然而，恢复区域内大型底栖生物的物种丰富度、密度和生物量仍显著低于自然滩涂（Huang等人，2022年）。尽管许多研究表明，如imazapyr和haloxyfop-R-methyl等除草剂可以有效消除S. alterniflora而不对大型底栖生物群落造成明显伤害（Paveglio等人，1996年；Simenstad等人，1996年；Wei等人，2023年），但这种控制方法的生态安全性仍无法完全保证（Wang等人，2023年）。在长江以南的沿海地区，种植红树林可以在大约15年后有效恢复大型底栖生物群落（Wang等人，2021a；Wang等人，2021b）。
大型底栖生物在采样时被定义为能够通过0.5毫米网筛的底栖生物，包括栖息在潮间带和亚潮间带沉积物中的表层和底层生物（Dittmann，2001年），它们在潮间带生态系统的营养循环和能量流动中起着重要作用（Herman等人，1999年；Lee，2008年；Clarke等人，2017年）。它们的行为，如觅食、排泄和掘洞，可以加速碎屑的分解并改善沉积物的物理化学性质（Kristensen，2008年；Wang等人，2010年；Gittman和Keller，2013年）。由于它们移动性有限且对栖息地变化高度敏感，它们被广泛认为是评估潮间带生态系统健康状况的指示物种（Buendia等人，2013年；Bianchelli等人，2018年；Lv等人，2018年；Peng等人，2024年）。
尽管已经广泛研究了各种S. alterniflora管理策略对大型底栖生物群落的影响，但仍有一些问题需要解决。一方面，以往的研究通常在生物群落层面评估管理措施的有效性（Wang等人，2021c；Gong等人，2025年）。然而，不同的大型底栖生物在潮间带沉积物中的空间分布各不相同，很少有研究评估S. alterniflora清除对它们的影响。另一方面，大多数研究集中在长期尺度上评估S. alterniflora清除后大型底栖生物群落的恢复情况（Peng等人，2022年；Yu等人，2024年），而大规模物理清除引起的即时干扰效应尚未得到充分量化。
江苏省广阔的泥质潮间带是中国沿海地区受S. alterniflora》入侵最严重的区域之一（Qu等人，2023年），该地区的S. alterniflora清除项目始于2023年。因此，我们在该地区进行了实地研究，目标如下：（1）量化基于耕作的S. alterniflora清除项目前后潮间带栖息地条件和大型底栖生物群落结构的短期变化；（2）阐明清除引起的干扰对不同大型底栖生物形式的机制。这项研究可以揭示S. alterniflora清除对大型底栖生物群落的短期干扰效应，为全面评估大规模入侵植物管理在潮间带生态系统中的生态后果提供新的视角。
研究区域
研究区域位于大丰麋鹿国家级自然保护区核心区的北部（33°03′52″—33°05′04″N，120°51′43″—120°52′55″E），该区域受到不规则半日潮的影响（图1a）。该区域被两条宽阔的潮汐溪流与其他潮间带隔开，面积约为230公顷（图1b和c）。植被主要由S. alterniflora组成，这种植物已入侵超过15年。
“刈割+耕作”管理措施
S. alterniflora清除后的栖息地变化
清除项目完成后，S. alterniflora几乎完全从研究区域清除（图1e和f）。植被覆盖率从清除前的79.94%下降到清除后的0.67%（图1b和c），同时NDVI也显著下降（P<0.001；图1d）。
S. alterniflora清除后的大型底栖生物变化
在研究区域共鉴定出15种大型底栖生物，其中14种在S. alterniflora清除前存在，7种在清除后存在（表1）。关于物种组成和相对...
大型底栖生物对S. alterniflora清除的响应
S. alterniflora的清除对研究区域的大型底栖生物群落造成了显著的短期负面影响。尽管清除后Shannon–Wiener指数和Pielou指数有所增加，但这些变化主要是由于优势物种的丰度下降所致，而不是整体群落多样性的真正改善（表S1）。我们的结果表明，大型底栖生物在短期内的下降主要归因于...结论
本研究基于清除S. alterniflora前后的实地调查，评估了“刈割+耕作”管理措施对潮间带大型底栖生物群落的短期生态效应。结果表明，这种清除措施在短期内对潮间带大型底栖生物群落产生了显著的负面影响，表现为物种丰富度和丰度的下降。大型底栖生物对S. alterniflora清除的响应主要由...
CRediT作者贡献声明
魏虎：撰写——初稿、方法论、调查、数据分析、数据管理。龚超：验证、调查。吴大伟：调查。王振奇：调查。刘斌：资源获取、数据管理。孙成和：撰写——审稿与编辑。安书青：项目管理、资金获取、概念构思。卢长虎：撰写——审稿与编辑、项目管理、资金获取。
利益冲突声明
作者声明他们没有可能影响本文报告工作的竞争性财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金[资助编号32171526]和国家林业和草原局紧急领导开放竞争项目[资助编号202302]的支持。我们还要衷心感谢大丰麋鹿国家级自然保护区工作人员在调查期间的帮助。
