海岸带是陆地与海洋生态系统的交错地带,人类对海岸带的开发利用由来已久,使海岸带的局部地貌产生了很大的变化,然而对人工地貌改变所引发的生态学研究工作仍较少报道。本文廓清了我国苏北沿海滩涂地区沉积物元素组成的时空异质性特征,利用多种地学指标对人工地貌影响下沉积物的富营养化水平及重金属污染水平进行了评估;采用多元分析方法对人工地貌影响下潮间带典型植物互花米草的株高、基径、叶片厚度、叶片数目、生物量积累等营养生长指标和有性生殖过程对微环境下元素异质性的响应进行了刻画,并通过对互花米草群落结构、异速生长特征、组织热值、元素含量等指标的分析,展现人工地貌影响下潮间带典型植物互花米草生长策略的变迁。人工地貌影响下的表层沉积物中生源要素C、N、S、P及重金属元素Al、Fe、Mn、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni、As、Cd的含量与分布的研究结果表明:人工地貌导致其周围的沉积物中多种生源要素及重金属元素的富集;人工地貌影响下植物未定植的区域没有发生元素富集的现象,表明人工地貌、植株定植和植物群落扩展成为人工地貌导致的生源要素与重金属元素富集过程的关键因素。表层沉积物元素组成的主成分分析与聚类分析结果揭示了沉积物元素组成在时空分布中的相似性与差异性,人工地貌下的沉积物元素组成分配规律更依赖于堆积过程,导致其沉积物元素组成的聚类特征与自然状况下存在明显分化,并且影响了以P-N为代表的元素间相互关系。沉积物生源要素与重金属元素的分布可以用代表水力搬运导致的堆积过程与土壤有机碳增加造成的元素亏缺的两个主成分进行描绘,依照对两个主成分的依赖性,主成分分析将沉积物中的不同元素归类如下:来源于自然矿物富集的Al、Fe、Mn、S、Pb、Zn、Ni等元素;归因于有机质富集的C、N、Cd元素及有机碳;共同受有机碳与自然矿物富集趋势影响的Cu元素;以及因人工地貌影响下有机质富集而产生亏缺的P元素,元素之间的相似性分布说明了在人工地貌影响下元素空间异质性的产生主要来源于植物碎屑的堆积与不同粒径自然矿物的分选过程。聚类分析补充了主成分分析的结果,表明了有机碳堆积降解所形成的还原性环境对元素固存状况,沉积物元素组成的分布归因于自然矿物的堆积,如元素Al、Fe、Mn、Cr、Zn、Ni;有机质的积累,如元素C、Cu、N;以及与S循环有关的过程,如元素Cd、S、As、Pb。本研究通过综合使用多种地学指标评估了富营养化水平与重金属暴露的风险,成功地扩展了地累积指数、富集指数与Nemerow综合污染指数等地学指标的应用范围,并同步对人工地貌影响下植物残体堆积导致的富营养化风险与自然矿物沉积造成的重金属富集风险进行了综合评估。地累积指数说明海岸带人工地貌对于沉积物元素组成的环境污染风险侧重于两种生源要素N、S以及多种重金属元素如Cu、Zn、Cd、As等,Cu的地累积指数受到人工地貌的影响最明显,其均值从背景样点的-0.48提高到人工地貌影响区域的0.43,其污染级别从几乎无污染提高为无污染到中度污染;富集指数描述了沉积物元素富集过程的驱动因子,人工地貌的存在对Cu富集的增益效果最明显,其富集从背景样点的平均值1.06提高到人工地貌影响区域的1.74;综合地累积指数与富集指数,本研究揭示了 Cu是人工地貌周围植物残体堆积与自然矿物沉积共同影响造成沉积物中重金属富集行为改变的一个良好的指示元素;通过对扩展的Nemerow综合污染指数与传统的Nemerow综合污染指数的对比,发现扩展的Nemerow综合污染指数通过将生源要素一并考虑进行估计,可以灵敏地指示出人工地貌改变沉积物元素构成带来的生态风险。苏北潮间带盐沼典型植物互花米草个体生长特征、种群结构、异速生长特征等多个生长指标,从多角度反映了人工地貌对于水生生态系统的效应。人工地貌所导致的元素富集环境导致了互花米草株高、基径、叶片数目、地上部生物量等生长指标的提高,促进了互花米草的营养生长。典型对应分析表明了人工地貌对互花米草营养生长的促进作用归因于沉积物中富集的N、Cu、Fe等多种元素。不同的营养元素对互花米草营养生长的效应不一:在季节性差异方面,在整个生长季N对互花米草的营养生长均有显著的促进作用,而Cu、Fe则只在生长季前期对互花米草的营养生长具有促进效应;在响应指标方面,N对互花米草营养的促进体现在提高了分株的株高与生物量积累,而Fe及Cu对互花米草营养生长的促进则体现在提高了分株的株高;在分株偏好方面,N对互花米草分株营养生长的改善体现在促进分株整体的生长,而Fe及Cu对分株营养生长的改善则体现在解除对优势分株的营养限制。潮水冲击则可能触发了互花米草接触形态建成（Thigmomorphogenesis）的响应,导致了对生长季前期及中期互花米草株高、基径、叶厚、叶片数目、生物量积累的抑制。人工地貌虽然缓解了周围互花米草种群的养分缺乏的状况,但却使得种群内分株转向对光的更强烈竞争,导致互花米草种群夏季的自疏,抑制了种群内幼小分株的生长,增大了叶片的光合负担,阻碍了叶片正常的凋落过程,使分株进入有性生殖过程的阈值上升,最终导致在生长季末期其有性生殖能力的下降,体现为种群的结籽率下降。海岸带区域在人类社会的经济和文化发展的进程中起到重要的支撑作用,而其正在受到土地利用方式改变与海平面上升等诸多方面的威胁。在此背景下,首次探讨了人工地貌影响下受扰动的水动力过程造成的沉积物元素组成改变及其对互花米草生活策略的影响。本研究发现在评估人类活动生态学的影响时全面考虑尺度与生活史特征的重要性。本研究同时还揭示了在海岸带人类开发进程中被扰乱的水动力因素对周边潮间带生态系统稳定性造成的危害,强调了在未来开发进程中将水动力扰动所致的沉积物化学计量比的改变作为长期环境影响加以监测的必要性与紧迫性。