遼河流域沈陽(yáng)段河岸帶植物種類及多樣性變化

馬 駿，盧志朋

（遼寧省沙地治理與利用研究所，遼寧 阜新 123000）

河岸帶是水域、陸域生態(tài)系統(tǒng)之間的生態(tài)交錯(cuò)帶[1]，具有顯著的邊緣效應(yīng)和獨(dú)特的生態(tài)過程[2]，生境狀況復(fù)雜，變化明顯。河岸帶植被作為河岸生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)水陸生態(tài)系統(tǒng)間的能流、物流、生物流和信息流的交換具有重要意義，在保護(hù)生物多樣性，截留污染效應(yīng)，保護(hù)河堤兩岸、調(diào)節(jié)微型氣候等方面發(fā)揮重要作用[3]。遼河流域沈陽(yáng)段流經(jīng)康平、遼中、新民、法庫(kù)4 個(gè)區(qū)域，是遼河保護(hù)區(qū)的重要組成部分。

目前已有一些學(xué)者對(duì)遼河區(qū)域河岸帶土壤酶活性特征[4]、微生物多樣性[5]、景觀動(dòng)態(tài)與生態(tài)系統(tǒng)[6]以及系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)方法進(jìn)行研究[7]，然而河岸帶植物的多樣性特征及變化趨勢(shì)方面的研究較少。本文以遼河流域沈陽(yáng)段為研究對(duì)象，分別在2016、2018、2020 年4—11 月期間對(duì)遼河流域沈陽(yáng)段為河岸帶植物的種類、群落組成進(jìn)行調(diào)查，計(jì)算植物多樣性指數(shù)，判斷其植被恢復(fù)情況。

1 研究區(qū)域概況

遼河流域沈陽(yáng)段流經(jīng)康平、法庫(kù)、沈北新區(qū)、新民市、遼中縣，境內(nèi)河長(zhǎng)307.4 km，流域面積5 848.3 m2，保護(hù)區(qū)內(nèi)面積44 666.67 hm2。遼河流域沈陽(yáng)段由上游至下游依次分為4 個(gè)主要區(qū)域：康平、法庫(kù)、新民、遼中，占遼河流域22.9%，是遼河流域內(nèi)最為重要的一環(huán)。

2 研究方法

2.1 野外調(diào)查

根據(jù)沈陽(yáng)遼河保護(hù)區(qū)地理位置和水質(zhì)檢測(cè)站分布情況，在上游、中游、下游共選取8 個(gè)樣地，遵照沈陽(yáng)遼河保護(hù)局沿河封育標(biāo)準(zhǔn)，沿河兩岸50 m范圍內(nèi)禁止放牧捕魚。因此將河道兩側(cè)50 m 范圍設(shè)為樣帶，在樣帶范圍內(nèi)依據(jù)喬木采用10 m×10 m樣方，灌木采用4 m×4 m 樣方，草本采用1 m×1 m樣方，設(shè)立樣方規(guī)格數(shù)量如表1。2016、2018 和2020 年的每年4-11 月共計(jì)進(jìn)行11 次植被調(diào)查。詳細(xì)記錄樣地的具體生態(tài)環(huán)境，記錄每個(gè)樣地內(nèi)植物群落結(jié)構(gòu)、群落內(nèi)的物種名稱及數(shù)量。對(duì)個(gè)別難以鑒定物種帶回鑒定[8]。

表1 各樣地內(nèi)不同規(guī)格樣方數(shù)量個(gè)

2.2 數(shù)據(jù)分析

選用Patrick 豐富度指數(shù)、Simpson 多樣性指數(shù)、Shannon 多樣性指數(shù)和Pielou 均勻度指數(shù)4 類進(jìn)行多樣性指數(shù)分析，其計(jì)算公式如下[9-10]：

式中：S為樣線內(nèi)的物種數(shù)；Pi為某種的個(gè)體數(shù)占總個(gè)體數(shù)的比例。

3 結(jié)果與分析

3.1 遼河沈陽(yáng)段河岸帶植物種類和群落組成

如表2 所示，2016 年遼河沈陽(yáng)段河岸帶共有植物142 種，分屬44 科109 屬，其中喬木7 種，灌木3種，其余為草本植物。優(yōu)勢(shì)科為菊科37 種，占26.06%，禾本科15 種占10.56%，豆科14 種占9.86%。2018 年遼河沈陽(yáng)段河岸帶共有植物295種，分屬64 科191 屬，其中喬木25 種，灌木8 種，其余為草本植物。優(yōu)勢(shì)科為菊科62 種占21.02%，禾本科31 種占10.51%，豆科14 種占7.12%。2020年遼河沈陽(yáng)段河岸帶共有植物308 種，已確定植物298 種分屬64 科192 屬，與2018 調(diào)查相比新增植物均為草本植物。優(yōu)勢(shì)科為菊科63 種占20.45%，禾本科38 種占12.34%，豆科18 種占5.84%。

表2 遼河沈陽(yáng)段河岸帶植物種類

如表3 所示，2016-2020 年期間遼河沈陽(yáng)段河岸帶植物群落數(shù)量逐年遞增，其中陸生植物群落占比為78.95%、75.61%、75%，始終占據(jù)主要優(yōu)勢(shì)。

表3 遼河沈陽(yáng)段河岸帶植物群落數(shù)量個(gè)

3.2 遼河沈陽(yáng)段河岸帶植物多樣性變化趨勢(shì)

如圖1 所示，2016 年遼河沈陽(yáng)段河岸帶植物Shannon 多樣性指數(shù)、Simpson 多樣性指數(shù)和Pielou均勻度的變化范圍分別是0.89～0.96、3.05～4.1 和0.74～0.98；2018 年Shannon 多樣性指數(shù)、Simpson多樣性指數(shù)和Pielou 均勻度的變化范圍分別是0.93～0.98、3.24～4.4 和0.79～0.89；2020 年Shan‐non 多樣性指數(shù)、Simpson 多樣性指數(shù)和Pielou 均勻度的變化范圍分別是0.94～0.98、3.25～4.45 和0.79～0.91。分別針對(duì)2016 年、2018 年、2020 年3種多樣性指數(shù)進(jìn)行方差分析，發(fā)現(xiàn)差異不顯著（P＞0.05）；但針對(duì)8 個(gè)采樣地點(diǎn)分別進(jìn)行方差分析，結(jié)果差異顯著（P＜0.05），多樣性指數(shù)自上游起先下降后上升至中游區(qū)段達(dá)到峰值，在中游至下游過程中先下降后上升，與我國(guó)其他地區(qū)河岸帶植物的多樣性指數(shù)變化趨勢(shì)一致[11]。植物多樣性指數(shù)變化受空間影響更大。

圖1 2016-2010植物多樣性指數(shù)變化趨勢(shì)

4 結(jié) 論

在2016、2018、2020 年3 年累計(jì)11 次調(diào)查中，遼河流域沈陽(yáng)段河岸帶植物種類逐年增加，植物群落數(shù)量逐年增多。隨著遼河流域河岸帶封育措施的實(shí)施，河道兩側(cè)50 m 范圍內(nèi)嚴(yán)禁耕種、禁止放牧，河道內(nèi)嚴(yán)禁拉網(wǎng)電魚，禁止垂釣，沿河設(shè)立遼河生態(tài)保護(hù)區(qū)等措施的不斷開展和深入，植物多樣性的調(diào)查結(jié)果表明：遼河保護(hù)區(qū)內(nèi)的生物多樣性得到改善，遼河流域河岸帶植被逐漸恢復(fù)。其中水生植物種類從2016 年4 種提高到2018 年10 種和2020年11 種，恢復(fù)效果顯著。遼河流域水生植物種類大幅增加的原因可能是受遼河水位和人工捕魚雙重因素影響。一方面，2018 年較2017 年遼河流域降水量增加導(dǎo)致遼河干流水位上升；另一方面，在2016-2018 年期間遼河流域常見魚類由8 種恢復(fù)到22 種，大量的人工捕魚減少了魚類對(duì)水生植物的掠食。在2018-2020 年間遼河干流水位趨于平穩(wěn)，遼河流域常見魚類種類數(shù)量無(wú)變化，水生植物種類也并無(wú)較大變化。

河岸帶植物多樣性指數(shù)結(jié)果顯示：2018 年的Shannon 多樣性指數(shù)較2016 年有少量增加，2018年的Simpson 多樣性指數(shù)較2016 年大幅提高，這可能是2018 年較2016 年植物種類大幅度增加導(dǎo)致。而2020 年與2018 年相比，植物種類增加較少，導(dǎo)致2020 年Shannon 多樣性指數(shù)波動(dòng)趨于平穩(wěn)，Simpson 多樣性指數(shù)增加也減小。此外，Pielou均勻度指數(shù)2018-2020 年逐年降低，其可能的原因是遼河流域河岸帶植被雖逐漸恢復(fù)，但受限于不同調(diào)查區(qū)域的自然情況，植被分布并不均勻，由此推測(cè)陸生植被恢復(fù)狀況主要與上下游植被分布、降水量有關(guān)。