不同土地利用类型下河岸带草本植物群落结构及其影响因素

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河岸带作为流域景观中一个重要的地理单元,是河流生态系统与陆地生态系统连接的重要纽带,其特殊的生境使其具有明显的边缘效应,能为各种生物提供栖息地,并具有较高的生物多样性。随着农业、城镇化的发展以及人为干扰影响的增强,河岸带植被,尤其是草本植物的退化和消失现象明显。而土地利用与河岸带物种多样性密切相关,因此研究人为活动下植物群落结构及其影响因素有助于进一步了解人类对河岸带生态系统的干扰程度,为河岸带植物群落结构的保护与管理提供理论依据。本研究分别于2012年、2014年对太湖流域三条入湖河流在不同土地利用类型(林地、农田、村镇)相邻的自然河岸带草本植物群落结构进行了调查,同时于2014年1月(冬季)、4月(春季)、8月(夏季)采集了三个不同时期河岸带的土壤样品,进行室内幼苗萌发实验研究种子库的动态变化。通过土壤种子库与地表物种数的相似性研究,探讨了土壤种子库对河岸带群落结构的影响,通过河岸带草本植物物种多样性与环境因子关系,解析环境因素对草本植物群落结构的影响。本研究得到以下主要结论如下:(1)对2014年地表植物进行调查,发现不同土地利用类型下,河岸带草本植物共有有23科50属55种,其中以一年生禾本科和菊科植物为主。不同土地利用下草本植物物种数的大小关系分别为村镇(44)>农田(34)>林地(33)。(2)比较2012年与2014年河岸带草本植物的物种数,发现两年的相同物种数仅为29种,占各自总物种数的58%和53%。物种组成上来看,2012年林地、农田、村镇的物种数分别为28种、40种、40种;2014年林地、农田、村镇的物种数分别为为33种、34种、44种;一年生草本植物在不同年际中均占有优势地位,其中2014年一年生植物物种高于2012年,而多年生植物在两年时间内稳定变化;同时,部分在2012年存在的物种,2014年已经消失,并有了新物种的替代。(3)研究不同土地利用类型下河岸带土壤种子库的季节变化,结果表明:三个季节,共萌发21科54属59种草本植物,从生活型来看,一年生草本植物在土壤种子库萌发物种中占总物种数的64%,而多年生草本植物则占总物种数的19%。从物种组成上来看,冬季、春季、夏季的萌发数分别为33种、44种、40种。河岸带土壤种子库物种较地上植被物种更加丰富。此外,春季土壤种子库储量较夏季和冬季大,为21532.9±8798.9粒/m2,且农田的种子库储量高于林地和村镇。同时,不同季节土壤种子库的物种多样性表现为:冬季受人为干扰影响较弱,林地的种子库物种多样性高于农田和村镇,而春季和夏季,林地的物种多样性显著低于农田和村镇。(4)分析不同土地类型下河岸带土壤种子库的空间垂直变化,发现河岸带土壤种子库在0-15cm土层均有不同的分布,且大多呈随着土层深度的加深,不同土地利用下土壤种子库储量、物种组成以及物种多样性逐渐下降的规律。另外,由于不同季节的干扰程度不同,土壤种子库在农田和村镇的变化差异也不断发生,干扰严重的季节,种子向下层移动明显。(5)河岸带土壤种子库与地表植物的共同物种有38种,且种子库萌发的物种数多于地表植物的物种数,仅在土壤种子库种出现的物种数有21种,而仅在地表植物出现的有17种,物种相似性为0.667。不同的生活型、不同土地利用类型下种子库与地表植物物种的相似性集中在60%-80%,相似性较高。表明该土壤种子库对河岸带群落结构的恢复有重要的作用。(6)对河岸带草本植物群落结构及其环境因子响应的模拟,发现不同土地利用类型、河岸带的坡向以及土壤pH值均会影响地表植物物种丰富度。阳坡的物种丰富度高于阴坡;下游为林地的土地利用下,pH值较高,物种数居中,而农田土地利用下pH值最低,物种数也相应降低。河岸带受水体影响较大,种子向下移动,在下游为林地的土地利用类型下物种数较高;村镇不同河流段的物种数有显著性差异,可能是受人为干扰程度不同而导致的。
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