烏裕爾河人工輔助恢復(fù)濕地植物群落結(jié)構(gòu)及多樣性

韓勤，焦書山，劉新宇，李勇，趙嶺

(1.黑龍江省森林與環(huán)境科學(xué)研究院，黑龍江 齊齊哈爾 161005； 2.內(nèi)蒙古紅花爾基樟子松林國家級自然保護區(qū)管理局，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021112)

濕地生態(tài)系統(tǒng)是全球三大生態(tài)系統(tǒng)之一，是人類賴以生存與發(fā)展的重要生存環(huán)境[1]。濕地植物多樣性是衡量濕地生態(tài)功能、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的重要指標，保持濕地植物多樣性對維護濕地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定具有重要作用。烏裕爾河濕地與扎龍濕地毗鄰，擁有松嫩平原沼澤濕地的典型特征，具有重要的生態(tài)和科研價值。本研究對烏裕爾河受損濕地人工播草籽進行植被恢復(fù)試驗。

1 研究區(qū)概況

黑龍江烏裕爾河自然保護區(qū)位于黑龍江省齊齊哈爾市富?？h境內(nèi)，保護區(qū)地理坐標為：47°30′46″—47°50′37″ N，124°11′53″—124° 52′ 56″ E。本區(qū)地處嫩江左岸，烏裕爾河中上游。屬干旱、半干旱的沖積、風(fēng)積平原。該區(qū)地勢為自東北向西南緩傾斜，海拔150～220 m，地形開闊平坦，沿河漫灘上相間分布著風(fēng)積沙丘，相對高差5～10 m，低洼的沖積平原上湖泊泡沼星羅棋布。該區(qū)年平均氣溫3.1 ℃，區(qū)內(nèi)年平均風(fēng)速3.7 m·s-1(3級)。烏裕爾河濕地地處多個植物區(qū)系的交錯地帶，植物種類繁多，共有維管束植物83科501種，區(qū)內(nèi)野生動物較豐富，其中魚類9 科47種；兩棲動物4科6 種；爬行動物3 科3種；鳥類48 科265 種；獸類9科25種。

2 材料與方法

2.1 野外調(diào)查及采樣

在烏裕爾河自然保護區(qū)內(nèi)受損濕地播種沙打旺、披堿草和谷稗進行植被恢復(fù)試驗，在試驗地選擇具有代表性的植被組成設(shè)置樣方，每一種試驗地設(shè)置3個1 m×1 m的樣方，調(diào)查樣方內(nèi)植被種類、數(shù)量、高度、生物量、優(yōu)勢種及濕地生境狀況等各生物要素。

2.2 多樣性指數(shù)選取及數(shù)據(jù)處理

避免單一多樣性指數(shù)出現(xiàn)結(jié)果偏差，本研究選用Shannon-Wiener物種多樣性指數(shù)、Margalef物種豐富度指數(shù)、Pielon均勻度指數(shù)和Simpson物種優(yōu)勢度指數(shù)4個生物多樣性指數(shù)。

H為物種多樣性指數(shù)，S為物種總數(shù)目，Pi為屬于種i的個體在全部個體中的比例。

S為物種數(shù)目，Pi為某一個體數(shù)占群落總個體數(shù)的比例。

Margalef物種豐富度指數(shù)：D=(S-1)/lnN

式中S為群落中的總數(shù)目，N為觀察到的個體總數(shù)。

Pielou均勻度指數(shù)：E=H/Hmax

式中H為實際觀察的物種多樣性指數(shù)，Hmax為最大的物種多樣性指數(shù)，Hmax=lnS(S為群落中的總物種數(shù))。

對沙打旺、披堿草、谷稗恢復(fù)地選取的每塊樣地植物多樣性指數(shù)進行計算，并比較分析這3種植被恢復(fù)的植物多樣性。

3 結(jié)果與分析

3.1 植物群落組成

調(diào)查顯示，試驗區(qū)恢復(fù)后植物共計63種，分屬于17個科。其中具有代表性的主要植物群落為：谷稗播種區(qū)有稗草群落(Comm.Echinochloacrusgalli)，蘆葦群落(Comm.Phragmitesaustralias)和較少的狹葉香蒲群落(Comm.Typhaangustifolia)；披堿草播種區(qū)有披堿草群落(Comm.ElymusdahuricusTurcz.)，狗尾草群落(Comm.Setarisviridis)，藨草群落(Comm.Scirpustriqueter)，拂子茅群落(Comm.Calamagrostisepigeios)等；沙打旺播種區(qū)包括沙打旺群落(Comm.Astragalusadsurgens)、星星草群落(Comm.Puccinelliatenuiflora)、狼尾草群落(Comm.Pennisetumalopecuroides)和堿蓬群落(Comm.Suaedaglauca)。谷稗草試驗地植物種類比較單一，植物群落數(shù)量較少；披堿草試驗地形成禾草、莎草類植物群落和一些陸生、旱生雜類草植物群落；沙打旺恢復(fù)試驗地主要是雜類草的鹽生、旱生植被。

3.2 優(yōu)勢種及生物量

在濕地生態(tài)系統(tǒng)中，對環(huán)境的形成有明顯控制作用的植物種成為優(yōu)勢種，它們通常是個體數(shù)量多、投影蓋度大、生物量高、體積較大、生活能力較強的植物種類。該試驗中，在谷稗草播種恢復(fù)試驗地，谷稗草形成單一優(yōu)勢種，占絕對優(yōu)勢地位，高度約1.5 m，蓋度100%，地上生物量達694.6 g·m-2，谷稗草群落內(nèi)部伴生植物種類極少；在披堿草試驗地，植被總蓋度100%，披堿草蓋度達80%，平均高度約1.0 m，披堿草形成主要優(yōu)勢種，其伴生較多的莎草、禾草和農(nóng)田雜類草等(伴生植被約10種，蓋度達30%)，并形成群落，地上生物量305.64 g·m-2；在沙打旺試驗地，沙打旺占主導(dǎo)，平均高度1.3～1.5 m，樣地植被總蓋度100%，沙打旺蓋度約90%，伴生低矮雜類草較多，蓋度約20%，伴生植被種類10余種，地上生物量293.8 g·m-2，有鹽生、旱生植被形成共生群落。

3.3 植物多樣性

在濕地生態(tài)系統(tǒng)中，植被群落的多樣性是群落穩(wěn)定性的一個重要尺度。烏裕爾河濕地人工輔助植被恢復(fù)區(qū)植物多樣性指數(shù)調(diào)查統(tǒng)計見表1。

表1 烏裕爾河濕地人工輔助植被恢復(fù)區(qū)植物多樣性指數(shù)

圖1 沙大旺、披堿草、谷稗恢復(fù)試驗地群落多樣性比較

3種植物在受損濕地播種恢復(fù)試驗中群落多樣性指數(shù)比較見圖1。在該研究中，從植物多樣性指數(shù)看，Shannon-Wiener指數(shù)變化范圍在1.51～3.85，Simpson指數(shù)在0.12～0.47，Pielon指數(shù)在0.62～0.91，Margalef指數(shù)在3.52～4.79。

Simpson物種優(yōu)勢度指數(shù)，該值越大，說明群落中優(yōu)勢物種越少。沙打旺數(shù)值最大為0.43，沙打旺>披堿草>谷稗草。說明沙打旺作為優(yōu)勢種數(shù)量上最少，沙打旺在群落中的優(yōu)勢地位不明顯，而谷稗草恢復(fù)地優(yōu)勢度數(shù)值最小為0.14，說明谷稗草作為優(yōu)勢種數(shù)量多，植被單一。披堿草趨于沙打旺和谷稗草之間。

Pielon物種均勻度指數(shù)，一般用來表征群落中物種空間分布的均勻程度，數(shù)值越大說明分布越均勻。從表1中可以看出沙打旺群落Pielon均勻度指數(shù)在0.85～0.91，均值為0.88。谷稗草群落均值0.68為最低。從均勻度看沙打旺群落>披堿草群落>谷稗草群落。

Margalef物種豐富度指數(shù)，反映植物群落內(nèi)部或生境中物種個體數(shù)量的指數(shù)，值越大，數(shù)量越多。披堿草平均值4.65為最高，其次谷稗草為4.38，沙打旺3.83為最低。

Shannon-Wiener指數(shù)是反映群落物種種類多樣性的指標，該指數(shù)值越大，表示群落中生物種類越豐富，群落的復(fù)雜程度也越高[2]。從多樣性指數(shù)看沙打旺和披堿草接近分別為3.73、3.36，谷稗草均值只有1.57，說明披堿草群落和沙打旺群落的植物種類豐富程度遠大于谷稗草群落。

4 結(jié)論

4.1 在該植被恢復(fù)試驗中，調(diào)查到17科63種植物，從群落組成看，谷稗草恢復(fù)試驗地植物種類單一；披堿草試驗地主要是禾草、莎草植物群落和一些陸生、旱生雜類草植物群落；沙打旺地主要是雜類草的鹽生、旱生植被。從優(yōu)勢地位上來看，谷稗草占絕對優(yōu)勢地位，形成單一優(yōu)勢種；披堿草在恢復(fù)中形成主要優(yōu)勢種，同時伴生低矮的莎草、禾草和農(nóng)田雜類草。

4.2 從多樣性指數(shù)看，Shannon-Wiener指數(shù)變化范圍在1.51～3.85，Simpson指數(shù)在0.12～0.47，Pielon指數(shù)在0.62～0.91，Margalef指數(shù)在3.52～4.79。通過播種3種植物進行植被恢復(fù)后生物多樣性分析，谷稗草在恢復(fù)試驗中植物種類單一，植物整體均勻度較??；沙打旺植物豐富度大，均勻度高，優(yōu)勢種數(shù)量不明顯，伴生群落較多；披堿草在植物群落結(jié)構(gòu)中占主導(dǎo)地位，能形成明顯優(yōu)勢種，整體植被群落中約有30%陸生、旱生植物伴生其中，豐富度高，均勻度趨于沙打旺和谷稗草之間。