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水文情势是湿地形成与发展的主要驱动因子,水文情势的恢复是湿地恢复的先决条件。植被是湿地生态状况的最敏感指示器,是湿地保护和恢复的主体。不同水文情势对湿地植物生长及植被格局特征的影响研究,可指导湿地保护和管理,并为湿地现状评价及恢复提供依据。因此,本论文选取三江平原沼泽湿地典型物种及群落,通过模拟试验与野外调查,开展不同水文情势下物种萌发、幼苗生长、植物形态构建及种群和群落动态的研究,主要得出以下结论:
不同时期毛苔草根茎分蘖能力与繁殖分配对不同水文情势具有显著响应,干湿交替条件下,毛苔草分蘖能力最强,干旱提高其繁殖器官物质分配,淹没明显抑制其克隆繁殖;不同水文经历毛苔草的繁殖响应速度不同。不同水位梯度对小叶章和毛苔草种群根茎萌发及幼苗生长具有不同影响,一定时间的无淹水环境促进两种湿地植物的根茎萌发,过度淹水限制小叶章幼苗生长,而毛苔草幼苗则水分越多生长越旺盛。毛苔草群落重建阶段,随着水位的升高,毛苔草种群重要值降低,群落物种丰富度下降,而Simpson和Shannon-Wiener多样性指数,以及Pielou物种均匀度指数均随水位升高而提高;不同水位梯度下,苗期萌发群落多样性较高,而旺盛期萌发,群落优势种毛苔草的优势度较高。
毛苔草叶绿素含量对不同时期水文情势均有显著响应,稳定的水文情势有利于毛苔草叶绿素合成;水文情势对毛苔草幼苗根孔隙度无显著影响,但成株毛苔草根孔隙度对水文情势的波动具有显著响应。毛苔草株高、叶长、叶片数和不定根长度对不同水文情势及其变化均有显著响应,其中株高和叶片长度对苗期水文情势较为敏感,但成株阶段的水文条件对叶片数量影响较大,不定根在不同时期呈现不同响应规律。不同水文情势下毛苔草生物量及根冠比差异显著,适度波动有利于生物量积累;淹没水文情势下,毛苔草生长缓慢,但淹没解除后,其生长过程可以通过根茎萌发得以延续。
两种水文情势下,水位梯度对小叶章叶绿素含量、叶长、叶宽、茎长及节长具有不同影响。生境有无积水对小叶章个体地上生物量积累与分配、植株干鲜比、植株元素含量及其比值有重要影响。小叶章地上生物量的季节动态呈现双峰型变化特征,且生物量峰值出现时间随积水深度的增加而提前。生长季初期,各水位梯度带小叶章生长均受N限制,而后期无常年积水区生长受N限制,深度积水区则受P限制。
3年水位控制试验表明,小叶章和毛苔草种群密度总体随水位升高而下降,高度总体随水位升高而增加,但各种群在单优群落与混合群落中响应特征存在差别,种群竞争对两个物种的水分需求具有重要影响,此外,种群特征的响应与水分胁迫的强度有关。混合群落与毛苔草群落对水位梯度的响应较小叶章群落明显,三个群落Shannon-Wiener指数和物种丰富度总体随水位梯度的升高而下降,且以物种丰富度的响应最为明显,但由于不同水位梯度下群落物种优势度格局的改变,群落均匀度随水位梯度的升高以及淹水时间的延长,呈升高趋势。
植物生长旺盛期,小叶章群落、毛苔草群落以及典型河岸带植物群落多样性与生境水分和养分的相关分析发现:小叶章群落多样性与生境土壤速效氮、有机质含量显著正相关,但与土壤含水量相关性不显著;毛苔草群落多样性与生境踩踏水深有较好的正相关关系,与水体养分含量相关性不显著;河岸带植物群落多样性与土壤速效氮、有机质含量存在显著负相关关系。
水文情势对植物生活史长度及特定阶段的相对长度有重要影响。此外,植物适宜的水分生态位会产生偏移。水分条件不仅直接影响植物生长与分布,还通过影响生境土壤条件及群落内物种竞争格局来间接作用于植物。在湿地植被重建过程中,应综合考虑植物的繁殖策略,并选择最优重建时间;在湿地恢复与管理过程中,应综合选取植被评价指标,根据优势物种在生长季内水文需求的差别以及不同阶段自身调节能力的差别,采取不同措施,以实现最佳生态目标。