烏裕爾河人工輔助恢復(fù)濕地植物群落結(jié)構(gòu)及多樣性

韓勤，焦書山，劉新宇，李勇，趙嶺

(1.黑龍江省森林與環(huán)境科學(xué)研究院，黑龍江 齊齊哈爾 161005； 2.內(nèi)蒙古紅花爾基樟子松林國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021112)

濕地生態(tài)系統(tǒng)是全球三大生態(tài)系統(tǒng)之一，是人類賴以生存與發(fā)展的重要生存環(huán)境[1]。濕地植物多樣性是衡量濕地生態(tài)功能、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的重要指標(biāo)，保持濕地植物多樣性對(duì)維護(hù)濕地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定具有重要作用。烏裕爾河濕地與扎龍濕地毗鄰，擁有松嫩平原沼澤濕地的典型特征，具有重要的生態(tài)和科研價(jià)值。本研究對(duì)烏裕爾河受損濕地人工播草籽進(jìn)行植被恢復(fù)試驗(yàn)。

1 研究區(qū)概況

黑龍江烏裕爾河自然保護(hù)區(qū)位于黑龍江省齊齊哈爾市富?？h境內(nèi)，保護(hù)區(qū)地理坐標(biāo)為：47°30′46″—47°50′37″ N，124°11′53″—124° 52′ 56″ E。本區(qū)地處嫩江左岸，烏裕爾河中上游。屬干旱、半干旱的沖積、風(fēng)積平原。該區(qū)地勢(shì)為自東北向西南緩傾斜，海拔150～220 m，地形開闊平坦，沿河漫灘上相間分布著風(fēng)積沙丘，相對(duì)高差5～10 m，低洼的沖積平原上湖泊泡沼星羅棋布。該區(qū)年平均氣溫3.1 ℃，區(qū)內(nèi)年平均風(fēng)速3.7 m·s-1(3級(jí))。烏裕爾河濕地地處多個(gè)植物區(qū)系的交錯(cuò)地帶，植物種類繁多，共有維管束植物83科501種，區(qū)內(nèi)野生動(dòng)物較豐富，其中魚類9 科47種；兩棲動(dòng)物4科6 種；爬行動(dòng)物3 科3種；鳥類48 科265 種；獸類9科25種。

2 材料與方法

2.1 野外調(diào)查及采樣

在烏裕爾河自然保護(hù)區(qū)內(nèi)受損濕地播種沙打旺、披堿草和谷稗進(jìn)行植被恢復(fù)試驗(yàn)，在試驗(yàn)地選擇具有代表性的植被組成設(shè)置樣方，每一種試驗(yàn)地設(shè)置3個(gè)1 m×1 m的樣方，調(diào)查樣方內(nèi)植被種類、數(shù)量、高度、生物量、優(yōu)勢(shì)種及濕地生境狀況等各生物要素。

2.2 多樣性指數(shù)選取及數(shù)據(jù)處理

避免單一多樣性指數(shù)出現(xiàn)結(jié)果偏差，本研究選用Shannon-Wiener物種多樣性指數(shù)、Margalef物種豐富度指數(shù)、Pielon均勻度指數(shù)和Simpson物種優(yōu)勢(shì)度指數(shù)4個(gè)生物多樣性指數(shù)。

H為物種多樣性指數(shù)，S為物種總數(shù)目，Pi為屬于種i的個(gè)體在全部個(gè)體中的比例。

S為物種數(shù)目，Pi為某一個(gè)體數(shù)占群落總個(gè)體數(shù)的比例。

Margalef物種豐富度指數(shù)：D=(S-1)/lnN

式中S為群落中的總數(shù)目，N為觀察到的個(gè)體總數(shù)。

Pielou均勻度指數(shù)：E=H/Hmax

式中H為實(shí)際觀察的物種多樣性指數(shù)，Hmax為最大的物種多樣性指數(shù)，Hmax=lnS(S為群落中的總物種數(shù))。

對(duì)沙打旺、披堿草、谷稗恢復(fù)地選取的每塊樣地植物多樣性指數(shù)進(jìn)行計(jì)算，并比較分析這3種植被恢復(fù)的植物多樣性。

3 結(jié)果與分析

3.1 植物群落組成

調(diào)查顯示，試驗(yàn)區(qū)恢復(fù)后植物共計(jì)63種，分屬于17個(gè)科。其中具有代表性的主要植物群落為：谷稗播種區(qū)有稗草群落(Comm.Echinochloacrusgalli)，蘆葦群落(Comm.Phragmitesaustralias)和較少的狹葉香蒲群落(Comm.Typhaangustifolia)；披堿草播種區(qū)有披堿草群落(Comm.ElymusdahuricusTurcz.)，狗尾草群落(Comm.Setarisviridis)，藨草群落(Comm.Scirpustriqueter)，拂子茅群落(Comm.Calamagrostisepigeios)等；沙打旺播種區(qū)包括沙打旺群落(Comm.Astragalusadsurgens)、星星草群落(Comm.Puccinelliatenuiflora)、狼尾草群落(Comm.Pennisetumalopecuroides)和堿蓬群落(Comm.Suaedaglauca)。谷稗草試驗(yàn)地植物種類比較單一，植物群落數(shù)量較少；披堿草試驗(yàn)地形成禾草、莎草類植物群落和一些陸生、旱生雜類草植物群落；沙打旺恢復(fù)試驗(yàn)地主要是雜類草的鹽生、旱生植被。

3.2 優(yōu)勢(shì)種及生物量

在濕地生態(tài)系統(tǒng)中，對(duì)環(huán)境的形成有明顯控制作用的植物種成為優(yōu)勢(shì)種，它們通常是個(gè)體數(shù)量多、投影蓋度大、生物量高、體積較大、生活能力較強(qiáng)的植物種類。該試驗(yàn)中，在谷稗草播種恢復(fù)試驗(yàn)地，谷稗草形成單一優(yōu)勢(shì)種，占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)地位，高度約1.5 m，蓋度100%，地上生物量達(dá)694.6 g·m-2，谷稗草群落內(nèi)部伴生植物種類極少；在披堿草試驗(yàn)地，植被總蓋度100%，披堿草蓋度達(dá)80%，平均高度約1.0 m，披堿草形成主要優(yōu)勢(shì)種，其伴生較多的莎草、禾草和農(nóng)田雜類草等(伴生植被約10種，蓋度達(dá)30%)，并形成群落，地上生物量305.64 g·m-2；在沙打旺試驗(yàn)地，沙打旺占主導(dǎo)，平均高度1.3～1.5 m，樣地植被總蓋度100%，沙打旺蓋度約90%，伴生低矮雜類草較多，蓋度約20%，伴生植被種類10余種，地上生物量293.8 g·m-2，有鹽生、旱生植被形成共生群落。

3.3 植物多樣性

在濕地生態(tài)系統(tǒng)中，植被群落的多樣性是群落穩(wěn)定性的一個(gè)重要尺度。烏裕爾河濕地人工輔助植被恢復(fù)區(qū)植物多樣性指數(shù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 烏裕爾河濕地人工輔助植被恢復(fù)區(qū)植物多樣性指數(shù)

圖1 沙大旺、披堿草、谷稗恢復(fù)試驗(yàn)地群落多樣性比較

3種植物在受損濕地播種恢復(fù)試驗(yàn)中群落多樣性指數(shù)比較見圖1。在該研究中，從植物多樣性指數(shù)看，Shannon-Wiener指數(shù)變化范圍在1.51～3.85，Simpson指數(shù)在0.12～0.47，Pielon指數(shù)在0.62～0.91，Margalef指數(shù)在3.52～4.79。

Simpson物種優(yōu)勢(shì)度指數(shù)，該值越大，說明群落中優(yōu)勢(shì)物種越少。沙打旺數(shù)值最大為0.43，沙打旺>披堿草>谷稗草。說明沙打旺作為優(yōu)勢(shì)種數(shù)量上最少，沙打旺在群落中的優(yōu)勢(shì)地位不明顯，而谷稗草恢復(fù)地優(yōu)勢(shì)度數(shù)值最小為0.14，說明谷稗草作為優(yōu)勢(shì)種數(shù)量多，植被單一。披堿草趨于沙打旺和谷稗草之間。

Pielon物種均勻度指數(shù)，一般用來表征群落中物種空間分布的均勻程度，數(shù)值越大說明分布越均勻。從表1中可以看出沙打旺群落Pielon均勻度指數(shù)在0.85～0.91，均值為0.88。谷稗草群落均值0.68為最低。從均勻度看沙打旺群落>披堿草群落>谷稗草群落。

Margalef物種豐富度指數(shù)，反映植物群落內(nèi)部或生境中物種個(gè)體數(shù)量的指數(shù)，值越大，數(shù)量越多。披堿草平均值4.65為最高，其次谷稗草為4.38，沙打旺3.83為最低。

Shannon-Wiener指數(shù)是反映群落物種種類多樣性的指標(biāo)，該指數(shù)值越大，表示群落中生物種類越豐富，群落的復(fù)雜程度也越高[2]。從多樣性指數(shù)看沙打旺和披堿草接近分別為3.73、3.36，谷稗草均值只有1.57，說明披堿草群落和沙打旺群落的植物種類豐富程度遠(yuǎn)大于谷稗草群落。

4 結(jié)論

4.1 在該植被恢復(fù)試驗(yàn)中，調(diào)查到17科63種植物，從群落組成看，谷稗草恢復(fù)試驗(yàn)地植物種類單一；披堿草試驗(yàn)地主要是禾草、莎草植物群落和一些陸生、旱生雜類草植物群落；沙打旺地主要是雜類草的鹽生、旱生植被。從優(yōu)勢(shì)地位上來看，谷稗草占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)地位，形成單一優(yōu)勢(shì)種；披堿草在恢復(fù)中形成主要優(yōu)勢(shì)種，同時(shí)伴生低矮的莎草、禾草和農(nóng)田雜類草。

4.2 從多樣性指數(shù)看，Shannon-Wiener指數(shù)變化范圍在1.51～3.85，Simpson指數(shù)在0.12～0.47，Pielon指數(shù)在0.62～0.91，Margalef指數(shù)在3.52～4.79。通過播種3種植物進(jìn)行植被恢復(fù)后生物多樣性分析，谷稗草在恢復(fù)試驗(yàn)中植物種類單一，植物整體均勻度較?。簧炒蛲参镓S富度大，均勻度高，優(yōu)勢(shì)種數(shù)量不明顯，伴生群落較多；披堿草在植物群落結(jié)構(gòu)中占主導(dǎo)地位，能形成明顯優(yōu)勢(shì)種，整體植被群落中約有30%陸生、旱生植物伴生其中，豐富度高，均勻度趨于沙打旺和谷稗草之間。