退化濕地恢復中植物群落的變化
——以艾比湖精河入湖口為例

董正武，趙曉英，高 翔，郭名軍

(1.新疆師范大學生命科學學院，新疆 烏魯木齊 830054； 2.艾比湖濕地國家級自然保護區管理局，新疆 博樂 833400)

濕地是地球上具有多種功能的獨特生態系統，它不僅為人類社會提供豐厚的社會和經濟效益，而且在調節氣候、均化洪水、凈化水質、保持物種基因多樣性等方面有重要的作用。濕地植被是濕地生態系統的基本組分，也是濕地結構與功能的核心，它通過群落特征反映其環境特點[1]。干旱區濕地在我國濕地中占有較大的比重，主要分布在江河源頭、綠洲、河灘、內陸湖濱等生態環境敏感地帶，不僅是區域特殊的稀有景觀，同時對維護干旱地區生態平衡起著不可估量的作用。

艾比湖濕地位于新疆北部準噶爾盆地西南隅，屬于典型的干旱區湖泊濕地，在維持區域生態平衡、提供珍稀動植物棲息地和保護生物多樣性等方面具有非常重要的作用[2]。精河入湖口濕地是艾比湖濕地的重要組成部分，受各種因素的影響，精河入湖口濕地生態系統退化嚴重，已影響到該地區社會經濟的可持續發展。從2004年開始，艾比湖濕地自然保護區對精河入湖口退化濕地逐年圍堰引水進行恢復。在恢復措施實施前，由于水資源的短缺，該濕地部分地區處于干涸狀態，土壤為粉沙壤土，其地形及土壤條件基本一致[9]。恢復措施實施后，每年恢復的濕地引水量一定，水質條件基本一致。開展精河入湖口退化濕地恢復中植被變化的研究，可從植物群落變化的角度有效地預測該濕地恢復的狀況及趨勢。

國內學者主要對九段沙濕地[3]、杭州灣灘涂濕地[4]、鎮江內江濕地[5]、三江平原濕地[6]及西北干旱區濕地[7]等的植被變化進行了研究，這些濕地主要受到農業開發和城市建設等人為的過度干擾，使其受到嚴重破壞，植被群落生產力下降、穩定性衰退，植被自然演替受阻，這些濕地的恢復主要通過退耕還濕和生態移民等方式進行恢復。而艾比湖精河入湖口濕地的退化主要是水資源的短缺導致生態系統的退化，運用濱海濕地、平原濕地的恢復方法并不能指導艾比湖濕地的恢復。關于艾比湖濕地自然保護區植被[8]已有初步的報道，但對于艾比湖精河入湖口退化濕地恢復中植被變化鮮見報道。

本研究通過空間序列代替時間序列的方法對艾比湖精河入湖口退化濕地不同恢復期植被變化進行調查與分析，旨在為艾比湖精河入湖口退化濕地恢復中植被演替的研究提供理論基礎，也為其恢復狀況的研究提供基礎資料。

1 調查區概況與調查內容

艾比湖精河入湖口濕地位于新疆博爾塔拉州東北部， 82°36′～82°89′ E， 44°30′～44°96′ N。氣候為典型的溫帶干旱大陸氣候，日平均氣溫6～8 ℃，日照時數約為2 800 h，年平均降水量90.9 mm，年蒸發量高達3 790 mm以上，年平均大風(風速大于17 m/s)天數高達165 d[2]。

1.1樣地選擇 從2004年開始，保護區在精河入湖口退化濕地每年圍堰引水進行恢復。分別選取2004、2006和2008年開始恢復的濕地為調查樣區，至2008年，分別為恢復的第5年，恢復的第3年，恢復的第1年。另外，在臨近恢復地的一塊未退化樣地、保持原狀的濕地為對照樣地(圖1)。

圖1 艾比湖精河入湖口退化濕地不同恢復時期樣點示意圖

1.2群落調查 于2008年8月對精河入湖口退化濕地恢復中的植物群落狀況進行調查。由于該濕地植被分布較為均勻，在每年恢復的濕地選擇3條樣帶，每一樣帶設置5個樣方，樣方面積1 m×1 m。對樣方內的的植物種類組成、植株密度、植被蓋度、高度和生物量進行調查。植株地上部分齊地刈割后，帶回室內，放入恒溫干燥箱內，75 ℃烘干至恒質量，測定生物量。并利用公式對群落的物種多樣性指數進行計算。將所記錄的植物種根據生活型分為一年生草本、多年生草本、多年生木本植物[10]。

多樣性指數:

Shannon-Wiener指數(H) =-ΣPilnPi。

均勻度指數:

式中，S為樣方內物種的總數目，Pi為種i的相對重要值，Pi=Ni/N,Ni為種i的絕對重要值，N為種i所在樣方的各個種的重要值之和[11]。

1.3土壤性質分析 土壤理化性質數據由新疆師范大學地理科學與旅游學院滿中龍提供。

1.4數據處理 采用SPSS 13.0軟件，單因素方差分析(ANOVA)檢驗4個樣地在植被特征指標上的差異，用最小顯著性差異方法(LSD)檢驗各處理間的差異顯著性(P<0.05)，相關分析采用線性Pearson法并進行T檢驗。

2 結果與分析

2.1土壤理化性質 依據《新疆土壤》中對土壤性質的劃分標準[12]，精河入湖口濕地各恢復期土壤pH值均高于8.00，為堿化土壤(表1)。含鹽量高于0.3%的土壤為鹽化土壤，恢復第5年的濕地土壤有輕度鹽漬化現象，恢復的第1、3年，濕地鹽化現象較為嚴重。各恢復時期土壤有機質、堿解氮、有效磷均不存在明顯差異，速效鉀在恢復的第5年與第1年、3年有顯著差異。

2.2物種組成 艾比湖濕地恢復第1年時群落內物種數為17種(表2)，第3年為11種，至第5年時僅蘆葦1種，和未退化濕地物種數一樣，形成單優勢種，這說明隨著退化濕地恢復，群落內物種數逐漸減少，最后形成單一優勢種群落。在恢復措施實施前，該區域為次生裸地，土壤鹽漬化現象較為嚴重，土壤水分含量低[2]。恢復的第1年，土壤鹽分含量較高，土壤水分含量有所升高，蘆葦、皺葉酸模為主要優勢種，堿蓬(Suaedaglauca)、鹽角草等鹽生植物開始出現；恢復的第3年，隨著流水對土壤表面的沖刷，土壤含鹽量有所降低，水分含量升高，蘆葦、球穗藨草為主要優勢種，水葫蘆苗、扁燈心草等水生植物較多出現，群落中多數為多年生植物。

2.3生物量的變化 在恢復的第1年和3年時，總生物量沒有顯著差異，分別為479.93和807.99 g/m2，恢復的第5年生物量達最高，與第1、3年有顯著差異(表3)，為2 940 g/m2，未退化地為1 579.2 g/m2。

蘆葦生物量的變化與總生物量變化基本一致，在恢復的第5年，達到最大。在恢復的第1年和第3年，蘆葦的生物量沒有顯著差異。在恢復的第1年、3年和5年時，蘆葦生物量占總生物量比例分別為81.69%、93.05%和100%。

表1 精河入湖口退化濕地不同恢復期土壤理化性質

表2 精河入湖口退化濕地恢復中植物種類組成和重要值

2.4群落多樣性 在恢復的第1年，多樣性指數最高，第3年次之，第5年僅有蘆葦，多樣性指數為0，均勻度指數與多樣性指數有較一致的變化。豐富度指數的變化正好相反，在恢復的第5年和未退化地最高，植被蓋度均達100%；第3年次之，第1年最低，蓋度分別約為96.11%和85.98%(表3)。

通過土壤理化性質與環境因子的相關性分析發現，土壤鹽分含量與豐富度指數之間具有明顯的相關性(P<0.05)(表4)。說明隨著恢復時間的延長，土壤鹽分含量降低，土壤水分含量升高，耐鹽性植物逐漸消失，一些水生植物開始定居，在精河入湖口濕地主要是蘆葦，形成單一優勢種。

表3 精河入湖口退化濕地恢復中群落多樣性變化

表4 土壤理化性質與物種多樣性之間的相關性分析

3 討論與結論

3.1不同恢復期群落組成特點 物種適應環境是演替發生的先決條件，早期物種一方面能改善土壤水分狀況，另一方面植被覆蓋后土壤蒸發大大減少，從而使土壤含鹽量下降，土壤環境得到改善[13-14]。精河入湖口濕地的退化，主要是由于缺水造成的，該濕地在恢復的第1年，土壤鹽分含量高[9]，鹽角草、堿蓬等一些鹽生植物先定居下來。隨著恢復時間的延長，土壤及水文環境發生改變，物種數逐漸減少，在恢復的第5年，蘆葦在高度、蓋度和生物量等方面占優勢，形成單優群落。

群落演替初期，裸地一般被一些一年生草本植物(先鋒物種)占據，但隨著時間的推移和演替的進行，植物種類數增加，群落結構復雜化，物種多樣性發生明顯的變化[15-16]。精河入湖口退化濕地恢復中，在引水恢復的第1年和第3年，物種數較多，群落結構較為復雜。而在恢復的第5年，蘆葦形成單一群落，其覆蓋度達100%，結構簡單。這可能與該恢復區在恢復初期為次生裸地，保存有豐富的土壤種子庫有關。因此，在恢復的第1年，植物種類較多，但隨著恢復時間的延長，土壤中水分含量增加，鹽度降低，一些能夠適應水生、濕生環境的植物開始定居，最后形成優勢種。

3.2不同恢復期群落多樣性 生物群落是在一定地理區域內，生活在同一環境下不同種群的集合體，其內部存在極為復雜的相互聯系。群落多樣性就是指生物群落在組成、結構、功能和動態方面表現出的豐富多彩的差異[17]。艾比湖精河入湖口退化濕地恢復中，在恢復的第5、3及1年，植物群落豐富度、均勻度和多樣性指數均具有較大的變化幅度，這可能與恢復時間的不同有關。另外，隨著恢復時間的延長，各恢復區的環境因子也發生了相應的變化。恢復的第1年，由于恢復時間短，土壤鹽分含量高，水分含量較低，一些鹽生植物及一年生草本優先定居，到恢復的第5年，恢復時間相對較長，由于流水的沖洗，土壤鹽分含量降低，水分含量升高，一些能夠適應該環境的植物開始定居，最后形成優勢種。已有研究表明，多樣性和穩定性之間存在復雜關系，一些沼澤濕地和濱海濕地植物群落，它們的植物相愈趨向于單一物種，系統越穩定[6]。在艾比湖精河入湖口退化濕地恢復中，未退化地和恢復第5年的濕地，蘆葦形成單優勢種，覆蓋度達100%，表明未退化地及恢復第5年的濕地植物群落相對穩定。

綜上所述，在艾比湖精河入湖口退化濕地恢復過程中蘆葦一直為優勢種。退化濕地恢復到第1年、3年和5年時，群落內植物種分別為17、11和1種，群落蓋度分別為85.98%、96.00%和100.00%，而優勢種蘆葦高度分別為75、85和234 cm，基本恢復到未退化自然群落水平。這說明只要水源充足，精河入湖口退化濕地經4～5年即可恢復到未退化狀態。

致謝：群落調查得到艾比湖自然保護區的蘇海林及任振華同學的大力幫助，特致謝忱！

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