鎮(zhèn)江內(nèi)江濕地植物群落演替規(guī)律及植被修復(fù)策略.pdf

1、濕地因其巨大的生產(chǎn)功能和生態(tài)環(huán)境效益而被譽(yù)為“人類搖籃”、“生物基因庫”和“自然之腎”，濕地生態(tài)系統(tǒng)也因此與森林、海洋一起并稱為全球三大生態(tài)系統(tǒng)。二十世紀(jì)以來，隨著人口的劇增和經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，自然濕地愈來愈多地受到人類的干擾，導(dǎo)致濕地面積減少、生物多樣性降低、污染嚴(yán)重、功能退化甚至喪失?？上驳氖?，所有這些生態(tài)災(zāi)害已引起全世界的廣泛關(guān)注。針對普遍存在的濕地退化狀況，近一、二十年來世界各國都在采取積極的措施進(jìn)行濕地生態(tài)恢復(fù)的研究與實(shí)踐，濕地

2、生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與重建己成為世界性的研究熱點(diǎn)。但是研究區(qū)域多集中在大區(qū)域、大尺度的平原河湖濕地和北方泥炭地等，對鎮(zhèn)江內(nèi)江這類城市邊緣微型濕地研究極少。 內(nèi)江濕地植被演替屬于原生裸地演替，虉草憑其強(qiáng)大的抗逆性成為群落的先鋒種群，開始了群落的演替進(jìn)程。群落經(jīng)歷了裸地、虉草群落、虉草-蘆葦群落，最后達(dá)到終極群落一蘆葦群落。 通過采用“空間序列代替時(shí)間序列”的方法，于鎮(zhèn)江內(nèi)江濕地選擇四類典型樣地，分別代表群落演替的不同階段，從物種

3、組成、多樣性及生活型等方面研究濕地植被的演替規(guī)律。結(jié)果顯示：不同演替階段植物群落的物種組成、多樣性和生活型差異明顯。隨著演替進(jìn)行，物種豐富度指數(shù)和多樣性指數(shù)呈上升趨勢，但最大值出現(xiàn)在演替中后期，均勻度指數(shù)隨演替遞增，而群落的生態(tài)優(yōu)勢度遞減；在生活型上，隨著演替的進(jìn)行，多年生草本的重要值先降后升，其物種數(shù)逐漸上升并在后期維持相對穩(wěn)定，而一、二年生草本植物的重要值和物種數(shù)均為先升后降。然而，多年生草本植物在各演替階段始終處主導(dǎo)地位。在科屬總

4、數(shù)上，遂演替進(jìn)行逐漸增加，其中，禾本科植物始終處于優(yōu)勢種地位。 通過生態(tài)位研究發(fā)現(xiàn)，在整個(gè)演替序列里，虉草和蘆葦?shù)目偵鷳B(tài)位寬度較高，說明它們占有較大的生存空間，具有較寬的生態(tài)幅和較強(qiáng)的資源利用能力，從而成為群落的優(yōu)勢種群。但是，當(dāng)蘆葦一經(jīng)出現(xiàn)，其生態(tài)位迅速上升，而虉草的生態(tài)位明顯下降，最終使得蘆葦成為群落的單優(yōu)種群。另外，隨著演替進(jìn)行，一些水生和濕生物種的生態(tài)位逐漸降低，而旱生物種的生態(tài)位逐漸上升，說明群落有向旱生植被演替的趨勢

5、。 演替初期，物種較少，資源豐富，群落里物種間生態(tài)位重疊較小，隨著演替進(jìn)行，物種增多，物種間生態(tài)位重疊增加，平均生態(tài)位重疊系數(shù)上升，至演替中后期，重疊達(dá)最大，此時(shí)也是物種最為豐富時(shí)期。至演替后期，平均生態(tài)位重疊降低，說明各物種的生態(tài)位出現(xiàn)分離，從而對群落環(huán)境資源的分享比較充分，主要物種間的關(guān)系較為協(xié)調(diào)、平衡，群落趨于穩(wěn)定，同時(shí)也說明植被的演替已經(jīng)接近于演替的頂級階段。通過不同演替階段群落小氣候日動(dòng)態(tài)研究，探索植物與環(huán)境互作效應(yīng)。

6、結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著演替進(jìn)行，群落內(nèi)光照強(qiáng)度、氣溫、土壤溫度均明顯降低，日變幅減小。而群落的空氣濕度增加，變幅減小，生境具有早期的開放性和后期的封閉性，小氣候環(huán)境朝著更為陰、涼、濕的環(huán)境變化，且波動(dòng)性減小，穩(wěn)定性增加。各群落內(nèi)的光照、氣溫、濕度及土溫之間均存在一定相關(guān)，但不同演替階段各因子間相關(guān)程度不同。 隨著演替進(jìn)行，土壤的養(yǎng)分狀況趨于改善，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和速效磷呈上升趨勢，只有速效鉀的含量在后期蘆葦階段明顯降低，這主要是由于收割

7、蘆葦將富含鉀素的蘆葦植株帶出濕地系統(tǒng)所致。由于植物根系分布及枯落物多少的差異，使得各營養(yǎng)成分的垂直分布各異。 通過對優(yōu)勢種群虉草和蘆葦多項(xiàng)生長指標(biāo)的季節(jié)生長動(dòng)態(tài)的邏輯斯諦模型分析發(fā)現(xiàn)，該模型擬合效果很好，且蘆葦各項(xiàng)生長指標(biāo)的內(nèi)稟增長率r和環(huán)境容量K均高于虉草，在一定程度上，反映了蘆葦具有更強(qiáng)的生長能力和資源利用能力。 采用便攜式LI-6400光合測定儀，在晴朗的天氣，測定虉草和蘆葦?shù)膬艄夂纤俾始捌渲匾绊懸蜃?，研究二者?/p>

8、合特性的差異。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，二者的光合日變化均呈雙峰曲線，具有明顯的光合“午休”現(xiàn)象，但產(chǎn)生原因不同。氣孔限制因素是蘆葦光合“午休”限制因素，而非氣孔限制因素是虉草光合“午休”的主要原因。二者的光飽和點(diǎn)均為自然光難以得到的強(qiáng)光，一定程度上說明二者均為高光效植物。蘆葦?shù)膬艄夂纤俾?、表觀光量子效率、羧化效率均高于虉草，說明蘆葦具有更強(qiáng)的光能力利用率。但是，虉草具有相當(dāng)?shù)偷墓庋a(bǔ)償點(diǎn)，說明它又是一種耐蔭植物，確保其在蘆葦?shù)氖a蔽下仍能較好的生長，從而

9、減緩了演替過程中蘆葦替代虉草的進(jìn)度，使得演替過程是一個(gè)漫長的過程。 在一定假設(shè)的基礎(chǔ)上，通過對傳統(tǒng)的競爭試驗(yàn)方法“替代試驗(yàn)法”適當(dāng)?shù)男拚?，研究演替過程中優(yōu)勢種蘆葦和虉草之間的競爭。在不同密度的混生狀態(tài)下，二者均能利用不同的資源，表現(xiàn)出一定的共生關(guān)系，但彼此競爭明顯，且虉草明顯處于競爭劣勢。在形態(tài)和生理表現(xiàn)上，處于劣勢的虉草分枝數(shù)減少，高度增加，葉綠素含量和凈光合速率降低。因此，在群落的演替過程中，蘆葦種群必將替代虉草種群，成為演

10、替下一階段的優(yōu)勢種群。 以具有典型性的大東溝排污口江灘濕地為例，通過與處于同一演替階段的自然群落相比較，分析人類干擾對群落演替及植被的影響。結(jié)果顯示，鎮(zhèn)江內(nèi)江濕地植被尚處中度受損狀況，主要致?lián)p因子為污染排放和圍網(wǎng)捕魚。因此，針對致?lián)p因子，一方面，制定一系列與環(huán)境保護(hù)相關(guān)的法律法規(guī)，控制污染排放；另一方面，改變漁民捕魚方式，禁止圍網(wǎng)捕魚。在此基礎(chǔ)上，依據(jù)“次生演替理論”和“自設(shè)計(jì)理論”，對受損區(qū)域進(jìn)行生態(tài)修復(fù)，通過工程技術(shù)控制污染