采用大型底栖生物指标评估了崇明岛（中国东部长江口）一个受保护的沿海湿地中除草剂控制措施所带来的生态影响

《Marine Pollution Bulletin》：Ecological impacts of herbicide control in a protected coastal wetland of Chongming Island (Yangtze River Estuary, eastern China) assessed using macrobenthic indicators

该研究通过宏生物指数评估崇明岛北部沿海湿地不同 herbicide 处理（HM 精准施用、HM+刈割、IA 精准施用等）对底栖动物群落结构和生态质量的影响，发现低多样性区域（S2-S3）对 HM 精准施用更敏感，高基线多样性区域（S4）恢复较好，而 HM+刈割（S6）存在短期多样性损失和滞后恢复，IA 处理（S7-S8）扰动较小但优势物种重组。研究整合了多样性指数、ABC 曲线、AMBI 和 M-AMBI 提供入侵植物治理的监测方法。

　　

作者：朱天|杨林|刘汉忠|邱世云|蒋启晨|吕薇薇|王月

上海野生动物与保护区研究中心，中国上海，201403

摘要

本研究采用了一系列底栖动物指数，包括多样性指数、丰度-生物量比较（ABC）曲线、非度量多维尺度分析（nMDS）、AZTI海洋生物指数（AMBI）和多变量AMBI（M-AMBI），来评估在崇明岛北部沿海湿地保护区实施的针对入侵物种互花米草（Spartina alterniflora）的管理干预措施的生态效应。这些干预措施使用了卤氧氟草酮-R-甲基（HM）和咪唑吡酸（IA）进行处理。2023年7月（23-7日）、2023年11月（23-11日）和2024年7月（24-7日）对八个不同的管理区域（S1-S8）进行了采样。共记录了20种底栖动物。结果表明，在初始多样性较低的区域（S2、S3），广泛施用HM显著扰乱了底栖动物群落结构，群落特征趋向于受干扰/退化的状态。相比之下，初始多样性较高的区域（S4）对HM干预的敏感性较低，其季节性演替轨迹更接近原始参考区域（S1）。精确施用HM的区域（S5）显示出多样性降低和群落结构改变，而M-AMBI表明生态质量在一年后有所恢复。结合修剪和精确施用HM的处理区域（S6）在干预后短期内多样性迅速丧失，随后随着季节变化有所恢复；然而，群落稳定性和成熟度仍然受到干扰，表明恢复过程可能存在滞后和波动。精确施用IA的区域（S7、S8）通常表现出较弱的干扰信号，促进了优势类群的转变和功能组的重组。总体而言，本研究整合了多种底栖动物指数，为入侵植物控制提供了实用的管理和监测方法。

引言

随着气候变化和现代工业的发展，海洋生态系统的退化已成为全球性重大问题（Liu等人，2019年）。河口生态系统位于河流与海洋的交汇处，是地球上生产力最高、价值最大的生态系统之一（Sun等人，2025年）。它们为许多海洋生物提供了理想的繁殖地和育苗场所，由于河流带来的丰富营养物质，这些生态系统具有极高的生产力，充当重要的迁徙通道，并支持丰富的生物多样性（Barbier，2018年；Arkema等人，2023年；Chen等人，2025年）。此外，河口生态系统在环境调节中发挥着关键作用，包括改善水质、减轻自然灾害的影响以及促进氮固定和减排，因此具有重要的生态意义和价值（Robins等人，2016年）。目前，河口生态系统的健康状况正受到环境污染、栖息地丧失和气候变化等多种因素的结构性破坏（Sultan等人，2024年；Oliveira等人，2024年），其退化趋势亟需得到扭转。因此，通过有效的流域管理和污染控制加强干预措施至关重要，以减轻环境压力，并通过生态恢复技术促进自然恢复，从而从根本上阻止退化过程，恢复河口生态系统的活力和功能。

崇明岛北部沿海湿地位于北滩自然保护区范围内，东邻东滩自然保护区，是长江口最大且保存最完好的河口潮汐湿地之一（Liu等人，2019年；Zhuo等人，2025年）。该区域拥有广阔的潮间带，为多种底栖大型动物提供了理想的栖息地，例如 Bullacta exarata 和 Helice tientsinensis，它们分别是软体动物和十足类动物，构成了湿地食物网的重要基础（Jing等人，2007年；Lv等人，2016年）。同时，北部沿海湿地也是迁徙鱼类和定居鱼类的重要产卵和育苗场所（Li等人，2020年），从而增强了区域生物多样性。作为东亚-澳大拉西亚迁飞路线上的关键节点，该湿地不仅为迁徙鸟类提供了丰富的食物资源（如底栖动物、鱼类和甲壳类动物），还在迁徙过程中提供了安全的停留点（Huang等人，2013年）。因此，它是一个不可替代的“生命摇篮”，维护了区域生态安全和生物多样性。

互花米草属（Spartina）作为典型的入侵植物，在全球多个地区的沿海湿地引发了栖息地变化、底栖食物网重组以及生态系统功能的改变（Kriwoken和Hedge，2000年；Ferraro和Cole，2007年）。然而，近年来，入侵物种互花米草在长江口的快速扩散对湿地生态系统构成了严重威胁（Zhang等人，2020年；Liu等人，2025a），崇明岛北部沿海湿地也面临着类似的生态压力。为了抑制其扩散，广泛使用了咪唑吡酸（IA）和卤氧氟草酮-R-甲基（HM）等除草剂，这些方法被认为是控制该入侵物种最有效的方法之一（Zhu等人，2020年；Xu等人，2023年）。然而，除草剂的应用可能对水生和土壤生态系统产生不利影响，并通过直接暴露和食物网传递影响这些环境中的非目标有益生物。鉴于不同除草剂在物理化学性质、环境归趋性和生态毒性方面的差异——特别是那些具有高环境持久性和残留风险较高的化合物——除草剂可能会严重扰乱底栖动物，从而改变底栖动物群落组成、功能结构和生态稳定性（Ruuskanen等人，2022年；Narayanan等人，2024年）。尽管如此，除草剂应用是否对该地区的底栖动物群落产生潜在负面影响仍缺乏充分研究，尚未得出明确结论。

生态指标是评估生态系统健康状况的关键工具，涵盖了物种丰度、多样性指数以及群落结构和功能等各种参数（Liu等人，2019年；Huang等人，2025年）。这些指标提供了对生态系统健康的全面和系统评估（Ajala等人，2025年；Dou等人，2025年）。底栖动物指数被广泛认为是可靠的生态系统状况指标，并已被证明适用于多种系统，包括河口（Liu等人，2019年）、沙滩（Bozzeda等人，2025年）和红树林（Rao等人，2026年）。此外，还建立了基于底栖大型动物的多种方法来评估生态质量和检测环境干扰，包括丰度-生物量比较（ABC）曲线、AZTI的海洋生物指数（AMBI）和多变量AMBI（M-AMBI）（Zeng等人，2024年；Han等人，2025年）。AMBI和M-AMBI通过利用底栖无脊椎动物对环境压力因子的不同敏感性来定量反映环境干扰的程度，从而成为评估软底海洋和河口生态系统健康的可靠生物指标。这些指数已成功应用于中国、美国、意大利和智利等国家和地区的底栖生态系统评估（Borja和Tunberg，2011年；Forchino等人，2011年；Liu等人，2019年；Marín等人，2023年）。ABC曲线通过比较丰度和生物量分布的模式，可以揭示影响群落的环境干扰程度和类型，为评估群落健康和对污染或压力的响应提供定量措施，并弥补了多样性指数在捕捉生物体大小和功能类型变化方面的局限性（Liu等人，2019年；Liu等人，2025a）。

本研究考察了崇明岛北部沿海不同管理区域中底栖动物群落的模式，这些区域采用了不同的基于除草剂的互花米草控制措施。具体而言，我们比较了不同区域和采样时期（2023-7日、2023-11日、2024-7日）的多样性指标、群落组成以及基于AMBI/M-AMBI的生态质量，并讨论了观察到的时空模式与管理措施之间的关系，同时承认区域分配的观察性（非随机）特性。

研究地点

崇明岛（东经121°50′-122°05′，北纬31°25′-31°38′）是世界上最大的冲积岛，也是长江口最完整的湿地。研究地点位于柳 Xiao河和巴 Xiao河之间的北部沿海湿地，具体位置见图1。

根据我们对研究区域栖息地特征的了解，将其划分为八个区域（S1-S8），其中S1为本地对照组，作为参考。

优势物种

本次调查共记录了20种底栖动物，属于3个门、4个纲和16个科（表S4）。其中，软体动物数量最多，共12种，占总数的60.00%。节肢动物和环节动物分别占25.00%和15.00%。崇明岛北部沿海湿地保护区的底栖动物平均丰度为106.10个/平方米。

讨论

我们的研究结果表明，崇明岛北部沿海湿地保护区的底栖动物群落主要由软体动物主导。因此，我们推测软体动物可能更喜欢细颗粒沉积物、高有机物质含量和相对稳定的水文条件的栖息地。这种主导地位间接反映了该生态系统细颗粒底质和较高沉积速率的特定特征。

结论

通过使用前后监测框架和多种底栖动物指标，本研究评估了崇明岛沿海湿地对不同互花米草管理策略的生态响应。底栖动物群落的特点是分类丰富度低和软体动物优势明显，表明群落结构简化且对干扰高度敏感。多样性指数、群落组成、ABC曲线、AMBI和M-AMBI一致显示...

作者贡献声明

朱天：写作——审稿与编辑，撰写——初稿，软件使用，方法论。杨林：方法论，数据管理。刘汉忠：资源获取。邱世云：资金筹集。蒋启晨：数据管理。吕薇薇：资金筹集，数据管理。王月：监督，资源提供。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

本研究得到了江苏省水利研究院专项基金项目（编号：2024z011）的支持。