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由于黄河下游独一无二的“地上悬河”特性,造就了黄河下游湿地不同于其他河流湿地。黄河下游湿地是黄河生命体系的重要组成部分,湿地资源的状况对黄河流域人民安澜和黄河健康生命至关重要。植物是湿地的建设者和生产者,研究黄河下游湿地植物多样性对黄河健康生命建设、湿地恢复重建、生物多样性保护具有重要的理论指导意义。本文在文献调查的基础上,运用植物群落调查分析方法、植物区系组成分析方法和生物多样性指数分析方法,通过野外调查植物群落,分别从群落水平和湿地存在的状态两种角度分析沿黄河下游湿地(河南段)植物多样性,研究其变化状况;并结合土壤养分分布规律、土壤含水量、土地利用变化等方面分析植物多样性变化的微环境影响因子;最后提出湿地保护对策。研究结果如下:
(1)植物区系
河南黄河湿地有维管植物82科287属600种,其中木本植物38种,草本植物562种,水生植物18科41种,陆生植物64科559种,其中美洲商陆和钻形紫菀为本次调查新发现的物种;物种数在黄河干流湿地中属于中等水平,少于黄河中游湿地,稍多于黄河源区,比黄河三角洲湿地多三倍。禾本科、菊科、豆科、莎草科构成了黄河下游湿地植物群落的主体。黄河下游湿地维管植物区系热带性质烙印较为明显,以温带为主,世界广布属、热带分布属分布比例较高。评价黄河下游湿地植物多样性结果为“一般”,人类活动影响严重,物种较少,特有属种不多。
(2)入侵植物
河南黄河湿地共出现40个外来物种,经鉴别,除刺槐外,河南黄河湿地其余39种外来植物为入侵物种,仅喜旱莲子草1种为入侵性水生植物,其余均为陆生植物,56.4%为一年生草本植物。其中菊科(Asteraceae)8种,是外来物种最多的科,但苋属(Amaranthus)包含的物种数最多。大约20.5%的物种具有强入侵性(Group1),其中50%是克隆植物;美洲是主要地理起源区,美洲入侵种中有87.5%为强入侵种(Group1)。引入方式上,36%的入侵物种为有意引进植物,人为有意引进是河南黄河湿地植物入侵的主要传播途径,但无意引进也是该地区外来植物入侵的重要途径之一。
(3)群落水平植物多样性
调查的15个草本群落中,狗尾草群落的丰富度最高;Shannon-wiener指数值介于0.22~2.07,低极值和高极值均为人工群落,分别是荷花和水稻群落,但Simpson指数相反;典型湿地植物群落Pielou均匀度指数较高,如扁秆藨草、芦苇、水烛群落的E值均大于0.6;4个多样性指数各群落间差异显著;自然草本群落的H’、S、E均高于人工群落,而D则低于后者,但两者差异并不明显,自然草本植物群落多样性低,与人工群落差异不大。
(4)湿地不同利用方式下的植物多样性
在耕地(玉米地、花生地)、护堤林地、自然湖泊湿地4种利用方式下,沿黄河下游自然湿地的物种数较高;除花生地与玉米地外,优势种差别较大;林地草本层与湖滨湿地植物群落多样性偏低,但对于物种绝对数量,湿地非耕地利用(林地草本层、湖滨湿地)最丰富;花生地与玉米地的群落结构相似,Sorenson指数达0.596,林地与耕地间有一定的相似度,而湖滨湿地与其他4个群落的差异最大。湿地利用严重影响着湿地植物物种的组成及多样性。
(5)湖泊湿地植物群落演替规律
青龙湖湿地植物群落演替具有一定的规律,一般从水域区向四周演替过程为:沉水植物菹草群落→纯水烛群落→水烛群落→水烛+扁秆藨草群落→扁秆藨草群落→芦苇群落,群落类型随着水环境的变化而变化;各群落多样性指数偏低,H’均低于1.12,D为0.41~1,E为0.8左右。芦苇群落物种数最多,有32个物种,水烛群落以12种次之。沿黄河下游湿地植物群落多样性较低,湿地系统有向陆地系统过渡的趋势。
(6)微环境影响因素
偶见种一般出现于种群总密度高的群落,而主要伴生种对群落总盖度贡献率较高。在RDA分析中,土壤养分对优势种变化的解释能力为28.5%。H’与群落总盖度呈正相关,D与之相反;土壤含水量的增加可能引起植物物种单一化,耕作导致群落均匀度提高,丰富度受到密度影响较大。物种分布可能存在正关联关系。除钾素外,多样性指数与土壤养分各元素的相关性不显著。物种陆生化严重,仅有少数几个物种的分布与土壤含水量呈正相关关系,优势种中仅水烛(sp11)的分布与土壤含水量正相关,大多数物种的分布与SW呈负相关。半自然半人工状态下湿地植物多样性最高,完全人为干扰状态下最低,而自然状态时居中。黄河下游湿地植物多样性有下降的。
H’、D与样方总盖度、土壤含水量、AK1、pH1、pH2、TN2、AP2呈极显著相关;S、E均与养分总盖度、pH2、AN2、AP2、TP2呈极显著相关。可建立如下回归方程(组)对研究的4个生物多样性指数预测:Y1=20.6857 x1+23.2982 x2-3.1504 x3+0.0037 x5+0.0011 x6-0.0027 x7+3.0737 x11-6.3813Y2=12.3619 x1+7.7719 x2-1.2361 x3-0.0523 x5-0.2275 x6+0.0407 x7+62.3109 x11-6.0299Y3=1.0435x1+0.0433x6-2.0224x9+3.7110x10+2.3264x11-11.3556Y4=0.0132x1+0.0001x6+0.0263x9.0-0389x10+0.2929x11+1.4812