天津厚蟹植食作用对黄河三角洲高潮滩芦苇生长的影响

作     者：兰思群 

作者单位：鲁东大学 

学位级别：硕士

导师姓名：衣华鹏;张俪文

授予年度：2020年

学科分类：07[理学] 0713[理学-生态学] 

主      题：黄河三角洲 潮汐湿地 天津厚蟹 芦苇 下行效应 

摘      要：研究滨海湿地下行效应对植物生长的影响在全球环境变化的背景下具有重要意义。大型底栖动物作为滨海湿地生态系统的重要组成部分,对植被的生长具有重要的调控作用,而潮汐湿地芦苇（Phragmites australis）种群作为黄河三角洲高潮滩的优势植物物种具有独特的遗传基因和重要的生态功能,近几年由于环境的变化其出现了退化趋势,亟需保护。本研究选取黄河三角洲高潮滩芦苇植被区为研究区域,采用围栏法与野外观测法探究黄河三角洲高潮滩芦苇植被内的主要蟹类种类、密度、形态性状及取食行为;利用室内投喂试验与稳定同位素食源分析探究天津厚蟹（Helice tientsinensis）的食性食源;利用模拟取食程度和野外原位控制法探究天津厚蟹植食作用对芦苇生长和繁殖的影响,主要结果如下:（1）黄河三角洲高潮滩芦苇植被区底栖动物优势种为天津厚蟹,天津厚蟹密度为5.5±1.5 ind/m2,雄蟹与雌蟹形态性状间存在显著性差异（P0.001）。且观测到天津厚蟹在夜间攀爬芦苇对叶片进行撕裂取食。（2）天津厚蟹在室内条件下（食源:芦苇鲜叶、枯叶、根、沉积物）存在明显的取食偏好,偏好取食芦苇叶片（鲜叶、枯叶）。在野外环境中[食源:芦苇鲜叶、枯叶、悬浮物、沉积物、绯拟沼螺（Assiminealatericea）和双齿围沙蚕（Perinereis aibuhitensis）],绯拟沼螺为主要食物,但是芦苇鲜叶、枯叶也是重要食源。鲜叶[5月:（6.4±0.2）%;7 月:（5.8±0.2）%;9 月:（12.5±0.3）%]和枯叶[5 月:（12.4±0.2）%;7月:（15.5±0.3）%;9月:（15.1±0.3）%]的食源占比均具有时间异质性。（3）模拟取食程度试验中,重度取食处理会显著降低样方芦苇株数（对照:7.90±2.38株;轻度取食:5.50±2.17株;重度取食:5.90±1.85株;P=0.041）。而芦苇叶片长度和叶片宽度则会出现补偿性增长,受适度取食处理的芦苇叶片长度（对照:12.46±3.15 cm;轻度取食:14.36±4.09 cm;重度取食:12.50±3.46 cm;P=0.008）和宽度（对照:1.07±0.25 cm;轻度取食:1.26±0.30cm;重度取食:1.11±0.27 cm;P=0.013）显著高于对照处理。对芦苇基径、生物量等无显著影响（P0.05）。（4）野外环境下,天津厚蟹的植食作用会对芦苇生长繁殖产生明显的调控作用。天津厚蟹植食会显著降低芦苇的生物量（无笼处理:3.75±1.18 g;蟹笼处理:11.82±3.54g;P0.001）、株数（无笼处理:4.60±0.89 株;蟹笼处理:27.20±9.88株;P0.001）、高度（无笼处理:68.14±12.66 cm;蟹笼处理:84.38±187.93 cm;P=0.016）。在环境变化（暖干化）背景下,天津厚蟹的植食会加剧芦苇种群的退化（2018:5.33±0.33g;2019:2.38±0.43 g）。取食对芦苇叶片长度、宽度无显著影响（P0.05）。（5）天津厚蟹的植食作用会导致芦苇叶片次生代谢物质黄酮（无取食:2.87±0.22 mg/g-1;重度取食:4.17±0.26mg/g-1;P=0.005）、单宁（无取食:153.38±8.50 mg/g-1;重度取食:217.14±16.14mg/g-1;P=0.006）显著增加,但芦苇产生的这些次生代谢物对蟹类植食的抵御作用不明显。（6）天津厚蟹扰动行为可能会影响土壤全碳（P0.001）含量,可能对芦苇生长产生间接影响。对土壤电导率、pH、全氮、全硫、全磷无显著影响（P0.05）。本文的研究结果探明了黄河三角洲高潮滩芦苇植被区的主要底栖动物为天津厚蟹,天津厚蟹通过取食芦苇植物叶片进而对芦苇个体的生长繁殖特征及种群密度等产生抑制作用。在环境暖干化背景下,蟹类植食作用加剧芦苇种群的退化。因此,本文揭示了下行效应对黄河三角洲高潮滩地区芦苇植被动态变化具有的重要作用,为黄河三角洲滨海湿地芦苇种群的保护提供理论基础。今后在黄河三角洲滨海湿地芦苇种群保护工作中,应全面关注下行效应对芦苇种群的影响。