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江苏大学李健老师团队——沿海筑堤协同互花米草入侵加剧滨海湿地重金属污染 | Biology 精选
2024-5-27 09:11
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研究介绍

滨海湿地具有重要的生态服务功能,但却因人类活动受到重创。以中国东部沿海为例,绵延的海堤虽然在一定程度上产生了可观的生态及经济价值,但是互花米草的恶性入侵并未因此得到显著改善,且导致原生潮间带生境转化,当地群落及沉积物的生态功能退化,其中互花米草对重金属等污染物的富集功能受到广泛关注。

    

研究过程与结果

江苏大学李健老师团队对江苏省沿海典型互花米草入侵及筑堤盐沼进行了调研及采样分析,通过与自然区域及本地群落的对比,利用 Geo-accumulation 指数 (Igeo=log2 (Cn/1.5Bn)),对沉积物及植物中 Cr、Cu、Pb、Zn 重金属进行了污染评估与分析。

结果发现:虽然筑堤区中凋落物在内的互花米草总生物量低于自然区域,但是互花米草株高及密度仍要高于芦苇,且筑堤区芦苇根系相对自然区域欠发达。体现出互花米草在资源掠夺方面的优势及筑堤对本地植物芦苇的负面影响。

相对于芦苇,互花米草对重金属有更强的沉积作用,而筑堤进一步显著增加互花米草入侵区域的重金属富集。与自然区域相比,互花米草入侵的筑堤盐沼 0 ~ 30 cm 土层中 Cr、Cu、Pb、Zn 的累积量分别增加 31.66%、53.85%、32.14%、33.96%;同样的,筑堤增加了芦苇盐沼对 Cr、Cu、Pb、Zn 的累积,分别为 59.18%、87.50%、55.55%、36.84%。

在互花米草盐沼中,筑堤区域 Cr、Cu、Zn 的 Igeo 指数均大于 2,表现出污染现象,尤其是 Cr,最高达到重度污染水平,且均高于自然区域的互花米草盐沼。除 Pb 外,筑堤行为均显著增加 Igeo 指数,包括互花米草与芦苇盐沼,Cu 和Zn最为明显。在自然区域的芦苇沉积物中,虽然 Cr 为中度污染,但 Cr、Cu、Pb 和 Zn 的 Igeo 值均最低。因此互花米草入侵增加沉积物中重金属的富集,而筑堤行为使其加剧。

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图 2. 水稻生物钟系统参与调控盐胁迫响应和抽穗期的工作模型

虽然 SOM 对重金属污染物有络合潜力,但筑堤和自然盐沼重金属与 SOM 等土壤参数之间的关系呈负相关,尤其是筑堤区的 Zn,表明 SOM 可能主要是从外部来源输入到研究区域的。

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通过 RDA 分析,SOM 和盐度与自然盐沼样品的相关性表明两者是影响该区域的重要因素。相比之下,在筑堤区域中,与 Cr、Cu、Pb、Zn、水分、BD 和 TN 相关性更高,表明水分、BD 和 TN 是上述重金属的供给、积累、吸收和迁移的主要制约因素。

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结论与展望

除了互花米草对重金属分布的影响外,筑堤盐沼的重金属含量均高于自然盐沼。互花米草的入侵和筑堤均有效滞留重金属污染物,限制外源金属污染物向沿海生境的迁移。影响重金属分布和积聚的主要环境变量是有机质和土壤粒度等。根据国际沉积物质量指南(SQGs),江苏沿海筑堤区域的 Cr、Cu 和 Zn 已造成中度污染的生态风险。根据 Igeo 风险指数和前人研究均显示该区域的上述三类重金属污染程度为中-重度。总体而言,筑堤和互花米草入侵均产生负面生态效应,导致重金属污染增加,加剧生态风险。本研究为沿海筑堤的生态系统重金属污染的阈值、来源和结果提供了新的全面见解,为政策制定提供协调筑堤和互花米草扩张的指导,并为沿海湿地互花米草入侵和筑堤之间权衡的协同影响提供参考。

      

原文出自 Biology 期刊

Li, J.; Leng, Z.; Jia, H.; Wei, L.; Yuguda, T.K.; Du, D. Effect of Seawall Embankment Reclamation on the Distribution of Cr, Cu, Pb and Zn Pollution in Invasive Spartina alterniflora and Native Phragmites australis Coastal Saltmarshes of East China. Biology 2023, 12, 253.https://www.mdpi.com/2079-7737/12/2/253

    

Biology 期刊介绍

主编:Jukka Finne, University of Helsinki, Finland;Andrés Moya, University of Valencia and CSIC, Spain

期刊主要涵盖细胞生物学、发育生物学、进化生物学、生物化学与分子生物学、微生物学等所有生物领域。

2022 Impact Factor:4.2   

2022 CiteScore:4.0  

Time to First Decision:18.7 Days

Time to Publication:37 Days

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