退化湿地恢复中植物群落的变化
——以艾比湖精河入湖口为例

董正武，赵晓英，高 翔，郭名军

(1.新疆师范大学生命科学学院，新疆 乌鲁木齐 830054； 2.艾比湖湿地国家级自然保护区管理局，新疆 博乐 833400)

湿地是地球上具有多种功能的独特生态系统，它不仅为人类社会提供丰厚的社会和经济效益，而且在调节气候、均化洪水、净化水质、保持物种基因多样性等方面有重要的作用。湿地植被是湿地生态系统的基本组分，也是湿地结构与功能的核心，它通过群落特征反映其环境特点[1]。干旱区湿地在我国湿地中占有较大的比重，主要分布在江河源头、绿洲、河滩、内陆湖滨等生态环境敏感地带，不仅是区域特殊的稀有景观，同时对维护干旱地区生态平衡起着不可估量的作用。

艾比湖湿地位于新疆北部准噶尔盆地西南隅，属于典型的干旱区湖泊湿地，在维持区域生态平衡、提供珍稀动植物栖息地和保护生物多样性等方面具有非常重要的作用[2]。精河入湖口湿地是艾比湖湿地的重要组成部分，受各种因素的影响，精河入湖口湿地生态系统退化严重，已影响到该地区社会经济的可持续发展。从2004年开始，艾比湖湿地自然保护区对精河入湖口退化湿地逐年围堰引水进行恢复。在恢复措施实施前，由于水资源的短缺，该湿地部分地区处于干涸状态，土壤为粉沙壤土，其地形及土壤条件基本一致[9]。恢复措施实施后，每年恢复的湿地引水量一定，水质条件基本一致。开展精河入湖口退化湿地恢复中植被变化的研究，可从植物群落变化的角度有效地预测该湿地恢复的状况及趋势。

国内学者主要对九段沙湿地[3]、杭州湾滩涂湿地[4]、镇江内江湿地[5]、三江平原湿地[6]及西北干旱区湿地[7]等的植被变化进行了研究，这些湿地主要受到农业开发和城市建设等人为的过度干扰，使其受到严重破坏，植被群落生产力下降、稳定性衰退，植被自然演替受阻，这些湿地的恢复主要通过退耕还湿和生态移民等方式进行恢复。而艾比湖精河入湖口湿地的退化主要是水资源的短缺导致生态系统的退化，运用滨海湿地、平原湿地的恢复方法并不能指导艾比湖湿地的恢复。关于艾比湖湿地自然保护区植被[8]已有初步的报道，但对于艾比湖精河入湖口退化湿地恢复中植被变化鲜见报道。

本研究通过空间序列代替时间序列的方法对艾比湖精河入湖口退化湿地不同恢复期植被变化进行调查与分析，旨在为艾比湖精河入湖口退化湿地恢复中植被演替的研究提供理论基础，也为其恢复状况的研究提供基础资料。

1 调查区概况与调查内容

艾比湖精河入湖口湿地位于新疆博尔塔拉州东北部， 82°36′～82°89′ E， 44°30′～44°96′ N。气候为典型的温带干旱大陆气候，日平均气温6～8 ℃，日照时数约为2 800 h，年平均降水量90.9 mm，年蒸发量高达3 790 mm以上，年平均大风(风速大于17 m/s)天数高达165 d[2]。

1.1样地选择 从2004年开始，保护区在精河入湖口退化湿地每年围堰引水进行恢复。分别选取2004、2006和2008年开始恢复的湿地为调查样区，至2008年，分别为恢复的第5年，恢复的第3年，恢复的第1年。另外，在临近恢复地的一块未退化样地、保持原状的湿地为对照样地(图1)。

图1 艾比湖精河入湖口退化湿地不同恢复时期样点示意图

1.2群落调查 于2008年8月对精河入湖口退化湿地恢复中的植物群落状况进行调查。由于该湿地植被分布较为均匀，在每年恢复的湿地选择3条样带，每一样带设置5个样方，样方面积1 m×1 m。对样方内的的植物种类组成、植株密度、植被盖度、高度和生物量进行调查。植株地上部分齐地刈割后，带回室内，放入恒温干燥箱内，75 ℃烘干至恒质量，测定生物量。并利用公式对群落的物种多样性指数进行计算。将所记录的植物种根据生活型分为一年生草本、多年生草本、多年生木本植物[10]。

多样性指数:

Shannon-Wiener指数(H) =-ΣPilnPi。

均匀度指数:

式中，S为样方内物种的总数目，Pi为种i的相对重要值，Pi=Ni/N,Ni为种i的绝对重要值，N为种i所在样方的各个种的重要值之和[11]。

1.3土壤性质分析 土壤理化性质数据由新疆师范大学地理科学与旅游学院满中龙提供。

1.4数据处理 采用SPSS 13.0软件，单因素方差分析(ANOVA)检验4个样地在植被特征指标上的差异，用最小显著性差异方法(LSD)检验各处理间的差异显著性(P<0.05)，相关分析采用线性Pearson法并进行T检验。

2 结果与分析

2.1土壤理化性质 依据《新疆土壤》中对土壤性质的划分标准[12]，精河入湖口湿地各恢复期土壤pH值均高于8.00，为碱化土壤(表1)。含盐量高于0.3%的土壤为盐化土壤，恢复第5年的湿地土壤有轻度盐渍化现象，恢复的第1、3年，湿地盐化现象较为严重。各恢复时期土壤有机质、碱解氮、有效磷均不存在明显差异，速效钾在恢复的第5年与第1年、3年有显著差异。

2.2物种组成 艾比湖湿地恢复第1年时群落内物种数为17种(表2)，第3年为11种，至第5年时仅芦苇1种，和未退化湿地物种数一样，形成单优势种，这说明随着退化湿地恢复，群落内物种数逐渐减少，最后形成单一优势种群落。在恢复措施实施前，该区域为次生裸地，土壤盐渍化现象较为严重，土壤水分含量低[2]。恢复的第1年，土壤盐分含量较高，土壤水分含量有所升高，芦苇、皱叶酸模为主要优势种，碱蓬(Suaedaglauca)、盐角草等盐生植物开始出现；恢复的第3年，随着流水对土壤表面的冲刷，土壤含盐量有所降低，水分含量升高，芦苇、球穗藨草为主要优势种，水葫芦苗、扁灯心草等水生植物较多出现，群落中多数为多年生植物。

2.3生物量的变化 在恢复的第1年和3年时，总生物量没有显著差异，分别为479.93和807.99 g/m2，恢复的第5年生物量达最高，与第1、3年有显著差异(表3)，为2 940 g/m2，未退化地为1 579.2 g/m2。

芦苇生物量的变化与总生物量变化基本一致，在恢复的第5年，达到最大。在恢复的第1年和第3年，芦苇的生物量没有显著差异。在恢复的第1年、3年和5年时，芦苇生物量占总生物量比例分别为81.69%、93.05%和100%。

表1 精河入湖口退化湿地不同恢复期土壤理化性质

表2 精河入湖口退化湿地恢复中植物种类组成和重要值

2.4群落多样性 在恢复的第1年，多样性指数最高，第3年次之，第5年仅有芦苇，多样性指数为0，均匀度指数与多样性指数有较一致的变化。丰富度指数的变化正好相反，在恢复的第5年和未退化地最高，植被盖度均达100%；第3年次之，第1年最低，盖度分别约为96.11%和85.98%(表3)。

通过土壤理化性质与环境因子的相关性分析发现，土壤盐分含量与丰富度指数之间具有明显的相关性(P<0.05)(表4)。说明随着恢复时间的延长，土壤盐分含量降低，土壤水分含量升高，耐盐性植物逐渐消失，一些水生植物开始定居，在精河入湖口湿地主要是芦苇，形成单一优势种。

表3 精河入湖口退化湿地恢复中群落多样性变化

表4 土壤理化性质与物种多样性之间的相关性分析

3 讨论与结论

3.1不同恢复期群落组成特点 物种适应环境是演替发生的先决条件，早期物种一方面能改善土壤水分状况，另一方面植被覆盖后土壤蒸发大大减少，从而使土壤含盐量下降，土壤环境得到改善[13-14]。精河入湖口湿地的退化，主要是由于缺水造成的，该湿地在恢复的第1年，土壤盐分含量高[9]，盐角草、碱蓬等一些盐生植物先定居下来。随着恢复时间的延长，土壤及水文环境发生改变，物种数逐渐减少，在恢复的第5年，芦苇在高度、盖度和生物量等方面占优势，形成单优群落。

群落演替初期，裸地一般被一些一年生草本植物(先锋物种)占据，但随着时间的推移和演替的进行，植物种类数增加，群落结构复杂化，物种多样性发生明显的变化[15-16]。精河入湖口退化湿地恢复中，在引水恢复的第1年和第3年，物种数较多，群落结构较为复杂。而在恢复的第5年，芦苇形成单一群落，其覆盖度达100%，结构简单。这可能与该恢复区在恢复初期为次生裸地，保存有丰富的土壤种子库有关。因此，在恢复的第1年，植物种类较多，但随着恢复时间的延长，土壤中水分含量增加，盐度降低，一些能够适应水生、湿生环境的植物开始定居，最后形成优势种。

3.2不同恢复期群落多样性 生物群落是在一定地理区域内，生活在同一环境下不同种群的集合体，其内部存在极为复杂的相互联系。群落多样性就是指生物群落在组成、结构、功能和动态方面表现出的丰富多彩的差异[17]。艾比湖精河入湖口退化湿地恢复中，在恢复的第5、3及1年，植物群落丰富度、均匀度和多样性指数均具有较大的变化幅度，这可能与恢复时间的不同有关。另外，随着恢复时间的延长，各恢复区的环境因子也发生了相应的变化。恢复的第1年，由于恢复时间短，土壤盐分含量高，水分含量较低，一些盐生植物及一年生草本优先定居，到恢复的第5年，恢复时间相对较长，由于流水的冲洗，土壤盐分含量降低，水分含量升高，一些能够适应该环境的植物开始定居，最后形成优势种。已有研究表明，多样性和稳定性之间存在复杂关系，一些沼泽湿地和滨海湿地植物群落，它们的植物相愈趋向于单一物种，系统越稳定[6]。在艾比湖精河入湖口退化湿地恢复中，未退化地和恢复第5年的湿地，芦苇形成单优势种，覆盖度达100%，表明未退化地及恢复第5年的湿地植物群落相对稳定。

综上所述，在艾比湖精河入湖口退化湿地恢复过程中芦苇一直为优势种。退化湿地恢复到第1年、3年和5年时，群落内植物种分别为17、11和1种，群落盖度分别为85.98%、96.00%和100.00%，而优势种芦苇高度分别为75、85和234 cm，基本恢复到未退化自然群落水平。这说明只要水源充足，精河入湖口退化湿地经4～5年即可恢复到未退化状态。

致谢：群落调查得到艾比湖自然保护区的苏海林及任振华同学的大力帮助，特致谢忱！

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