从海、陆、气相互作用的角度出发,全面调查华南海岸灌丛沙堆的分布区域及其特征。选择典型分布区域,定位观测垂直于海岸线不同距离段的沉积物、气流场及植被特征,分析华南海岸灌丛沙堆的形成演变模式及其影响因素。对灌丛沙堆和丘间地进行植被调查、土壤采样和水分测定,分析不同区域灌丛沙堆的植被特征、沉积特征及养分和水分富集特征,阐明华南海岸灌丛沙堆的生态功能。综合以上研究结论,并与内陆地区灌丛沙堆的相关结论进行对比,进而分析海岸和内陆地区灌丛沙堆的形成演变模式及其生态功能异同点,预测全球变化背景下我国不同区域灌丛沙堆的演化趋势及其生态功能。本项研究可以填补灌丛沙堆在我国华南海岸的研究空白,有助于提高我国海岸风沙地貌的总体研究水平,并能为海岸生态系统的管理提供科学依据,具有重要的科学与实践价值。
coastal area of South China;coppice dunes;biodiversity;root architecture;water potential
项目组于2012.1-2014.12对华南海岸进行全面考察,结合相关文献,选择福建省平潭岛作为典型研究区,对海岸草丛沙堆形成演变及其生态功能进行了深入研究,结果表明(1)与内陆相比,华南海岸主要以草丛沙堆为主,其发育则主要受盐分胁迫较大,与水分关系不大;主要分布在高潮位线和防护林之间,受人类活动影响较大,目前保存相对完整的很少,已成为海岸地区最为濒危的生态系统之一。(2)草丛沙堆类型丰富,以老鼠艻草丛沙堆为主、海边月见草、海马齿、狗牙根和厚藤等形成的草丛沙堆较为少见,其形态大小主要与植被构型有关。(3)草丛沙堆从高潮位线到防护林带大致可以划分为4个阶段,雏形阶段,发育阶段、稳定阶段和活化阶段。雏形和发育阶段沙堆以斑块状分布为主,而多个稳定和活化阶段沙堆连在一起形成带状分布。(4)从雏形阶段到活化阶段,其植被盖度先增大后减小,土壤粒径大体逐渐变小,氮磷钾及有机质含量逐渐增加,主要与距离海洋远近和沙堆表面凋落物分解速率等有关。(5)海岸沙地生态系统具有非常重要的生态功能,包括海岸地区防护屏障,生物多样性保护基地,滨海旅游基础等,但其服务价值估算的不确定性及其构成的不对称性,使得目前该生态系统受损严重,而草丛沙堆则有助于其恢复和重建。(6)华南海岸沙地生物多样性丰富,共有沙生植物399种,分属72科,249属。科属种、物种相似性指数、生活型和植物区系等均表现为明显的纬度地带性。(7)草丛沙堆是海岸沙地生态系统生物多样性的热点区域,坛南湾草丛沙堆共有沙生植物54种,分属28科53属,受人类活动影响较大的大澳村仅有沙生植物28种,分属15科28属。(8)海岸沙生植物与内陆相比受环境胁迫相对较小,其通过增加根系分支率,提高物质传输效率,此外还通过枝系平卧伸展,易于沙埋生出不定根,进一步提高物质传输效率,并通过增加平均连接程度以减少根系内部对土壤资源的竞争,并提高传导根的比例,以增加资源传输效率。(9) 老鼠艻叶茎水势均呈现出“M”型变化趋势,但二者变化并不同步,存在水势位相后移现象,植物茎叶水势受到严重胁迫时大小出现反常现象;叶水势与大气水势、茎水势都有很强相关性,但与不同深度层土壤水势均相关性不大。通过对华南海岸草丛沙堆形成演变及其生态功能研究,发现其分布特征、形成过程及其生态功能等与内陆地区灌丛沙堆相比均存在很大差异,未来迫切需要制定相应法规,对这一濒危生态系统进行保护。