淺析水文要素對濕地生態系統的影響

李 莉，王曉燕，張方方

（山東省水利勘測設計院，山東 濟南 250014）

適宜的水文狀況是濕地生態系統健康的重要保障。水文條件依賴于水文周期和自然能量，對濕地生態系統的結構和功能有重要影響。水文特征的變化會引起濕地生態系統結構、功能以及生態特征發生變化。

1 水文過程對濕地物種組成與豐富度

水文過程對濕地物種組成和多樣性影響具有兩面性。他對物種豐富度是起限制作用還是促進作用，取決于水文周期和自然能量。至少，水文過程無論淡水和咸水條件下都會選擇耐淹植物而排除不耐淹的種類。地球上成千上萬的維管植物中，只有很少的種類能夠適應水澇土壤條件。許多具有較長淹水時間的濕地，其植被物種豐富度要低于淹沒頻度較小的濕地。水澇土壤以及相應的氧氣含量和其他化學條件的顯著變化，會限制在這種環境中成活的植物數量和種類。

在物種群落中，物種的豐富度是隨著水流流通的增加而增加的。流水通常對物種多樣性具有促進作用，這可能是由于流水促進了礦物質的更新，改變了厭氧條件；同時也是因為水流的作用和沉積物的輸送，提高了空間異質性，形成了更多的生態位空間。另一方面，流水也能營造相對一致的表面，為單一物種的生長提供條件。

2 水文要素對濕地植物的影響

雖然濕地植物群落受很多因素以及這些因素之間相互作用的影響，但是水文機制依然是決定他們分布和組成的最重要因素。從小尺度上，植物對水文變化的敏感程度由不同種屬的個體及其組合的影響來表明，因為水文狀況的變化可能導致水生植物群落空間尺度上的全面改變。淡水的運動和輸送的沉積物創造空間異質性時，由于開辟了外部的生態環境，水文條件也會促進物種的多樣性。當河水淹沒時，一方面，腐蝕沖刷和沉積作用常常會促進各種不同棲息地發展；另一方面，流水也能產生一個相對一致的表面，可能會產生單一成片的蘆葦來主導濕地系統。

通常，濕地水文動態變化及其開放程度是潛在初級生產力的一個重要決定因素。死水位或持續深水環境的濕地生產力較低，而那些水流緩慢易受泛濫河流影響的濕地生產力較高。水文營養輸入和濕地生產力分解，輸出和營養循環之間有一種更復雜的聯系。水文是把營養物質輸送到濕地的主要通道，其通道也影響濕地生產力。

3 水文要素對濕地動物的影響

大型無脊椎動物是河道生態系統健康的重要表征，他們占有一系列的生態位，是濕地生態系統中一級和二級消費者，包括那些食草動物、腐蝕動物、濾食動物和肉食動物。他們也能為許多脊椎動物如魚類、鳥類和兩棲動物提供主要食物來源。大型無脊椎動物群落隨時空改變的特性受生物、化學和物理變量的影響，其中包括水文機制。大型無脊椎動物群落在急流和靜水兩種環境下，呈現顯著的差異。一般情況下靜水環境的種群豐富度要高一些。同一靜水環境、不同水文機制的情況下，大型無脊椎動物群落也有顯著的差異。

4 水文過程對微生物的影響

水文過程輸入濕地的營養鹽增加，會改變濕地生態系統的生產和分解過程，使濕地原有的沉積平衡發生改變，導致濕地地貌與高程變化，進而影響濕地內微生物的結構和功能。由于營養鹽增加，特別是在一些貧營養的濕地，會使大型植物地上部分生物量增加，而有利于形成泥炭的地下部分生物量相對減少。植物地上部分植物量的增加，往往可以固定更多的沉積物，補償植物地下部分對泥炭的貢獻，但是對于只有較少泥沙輸入的濕地，這種補償并不明顯，同時營養鹽的增加也會促進微生物代謝和泥炭的分解。

5 水文要素對營養物質循環的作用

營養物質通過降水輸入、河流泛濫、潮汐、表層和地下水流入濕地。影響物質的外流主要由水的出流控制，這些水流被稱為“水文營養流”，也是濕地生產力和分解作用的重要決定因素。在具有流動的水文周期濕地，當生產力和分解率高時，營養循環就迅速。濕地的水文周期對營養轉換和營養對植物的有效性有著顯著影響。

濕地中的邊緣植物以各種不同的方式影響相應的濕地生態系統健康。1）當洪水泛濫，泛洪平原的土壤、牧草以及樹木的殘骸會給泛洪平原濕地提供豐富的營養物質，這時濕地營養物質的循環可能會改變，至少營養物質流入時會有明顯的變化。2）樹木和灌叢的枯枝落葉是濕地有機物質的重要來源。這些物質包括樹葉、磚塊、樹皮及木料等，其分解對濕地營養物質循環有很重要的影響。3）樹葉和木材是濕地食腐殖質者主要的食物來源。4）濕地中積累起來的樹木殘骸也為魚類和無脊椎動物提供重要的棲息地。5）在樹葉和木材的表面生長的附生植物通常是多產植物。6）邊緣樹木為水鳥提供了筑巢的地方，并形成濕地與地下水之間的橋梁。

6 水深對濕地生態系統的影響

1）不同水深植物群落的變化。年內水位大于1.0 m的情況下，群落組成以水生植物為主，優勢植物有菹草、黑藻沉水植物，發現每一種植物都有單獨的群落出現，其中零星分布的蘆葦呈單株分布。水深0.9～1.0 m的生境，群落組成以水生植物為主，優勢植物有狐尾藻、金魚藻、蘆葦，伴生種類主要有水蓼、蒲草等。年內水深變幅在0.4～0.8 m的生境，群落組成以水生植物為主，優勢植物主要是蒲草、蘆葦、伴生種類有狐尾藻、黑藻及金魚藻等。水深變幅在0～0.4 m的生境，群落組成以水生植物為主，優勢植物主要是蘆葦，伴生植物有水蓼、蒲草、野大豆及白茅等。年內水深變幅在-0.6～0 m的生境，群落組成以旱生植物為主，優勢植物主要有蘆葦、檉柳等。濕地系統的優勢物種隨著年內水深變幅的變化而變化。

2）不同水深植物的生態特征變化。濕地生態系統內水深對植物的生態特征有很大的影響。如蘆葦隨著濕地系統內的水深增加，平均株高和莖粗均呈增加趨勢，蘆葦的平均密度和平均蓋度值的變化呈非線性變化趨勢，水深過低和過高都是蘆葦生長的制約因子。在年內平均水深為0.3 m時，蘆葦平均密度和蓋度達到頂峰，同時隨著年內水深增加或減少，蘆葦平均密度和蓋度都在減少，這是因為水深過低和過高都是蘆葦生長的制約因子。極端水環境條件對蘆葦的生態特征具有一定的制約作用，同時對植株的形態具有較強的調整能力，隨水深增加莖粗也增加就說明了這一點。

3）積水時段與水位變化對濕地生態系統影響。在人工濕地的啟動階段，需要低水位來避免破壞新長出的挺水植物，然而連續的淹水對于漂浮植物和沉水植物是必須的。如果濕地植物是從種子發芽開始生長的或處于生長初期，階段性的水位降低是必須的，例如蘆葦春季開始發芽，適宜淺水環境，水深的大幅變化對其生長不利。

在長期的生長發育過程中，生物逐漸適應了水分的變化。特別對于水生植物而言，水位的波動會嚴重影響植物的生長、發育和分布，植物生長的可持續依賴于其最低的生態水位。