劉 彬 ，王 琴 ，張海燕

蘆葦（Phragmites communis Trin.）是一種在水陸交錯帶中廣泛分布,以無性繁殖的禾本科大型水生植物，具有抗逆性強、適應(yīng)性廣的特點，在調(diào)解小氣候、凈化水質(zhì)、減輕環(huán)境污染、調(diào)解氣候、為鳥類和魚類提供棲息地和食物等方面提供了各種各樣的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，在濕地生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用[1-3]。蘆葦資源是博斯騰湖濕地生態(tài)系統(tǒng)和當?shù)亟?jīng)濟生活的重要組成部分，在促進區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和湖區(qū)水域環(huán)境保護方面發(fā)揮了重要的作用。20世紀60年代后，隨著流域內(nèi)人口大規(guī)模的增長和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，對水資源的需求增加及向湖體排放的污水日益增多，導(dǎo)致湖泊和沼澤面積逐漸縮小，湖泊水質(zhì)污染開始加重，造成博斯騰湖湖濱濕地面積銳減,蘆葦資源量下降，嚴重影響區(qū)域社會經(jīng)濟的健康、持續(xù)發(fā)展[4]。為了改變生態(tài)環(huán)境退化的趨勢，各級政府部門在博斯騰湖縣開展了一系列生態(tài)環(huán)境治理項目?，F(xiàn)博斯騰湖治理已納入國家21世紀“湖泊治理規(guī)劃”的議程和新疆的

“1311”環(huán)保行動計劃。國家林業(yè)局等相關(guān)部門也將博斯騰湖濕地生物治堿工程列入《全國濕地保護工程規(guī)劃》計劃中，主要包括博斯騰湖周圍封灘育林、蘆葦復(fù)壯等工程[6-8]。目前博斯騰湖濕地的研究大多集中在湖區(qū)水環(huán)境質(zhì)量[5,9-16]、生態(tài)環(huán)境變遷[4-5,16-18]、濕地景觀變化[19,20]等方面，關(guān)于博斯騰湖葦區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量及各環(huán)境因素對蘆葦種群生長及產(chǎn)量影響的研究目前則報道尚少[4,5]。蘆葦濕地的生態(tài)環(huán)境在湖區(qū)水質(zhì)污染嚴重的大背景下，其土壤環(huán)境及水質(zhì)狀況如何及對蘆葦?shù)纳L有何影響，這些問題需要做進一步的研究和驗證。因此本文將在全面分析蘆葦濕地生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，通過各種環(huán)境因素及個體生長指標的定量分析，研究影響蘆葦生長及生物量的關(guān)鍵因素，以期為該區(qū)蘆葦資源管理和濕地生態(tài)恢復(fù)與重建提供理論依據(jù)。

1 研究方法

1.1 研究區(qū)概況

博斯騰湖位于天山南麓焉耆盆地東南最低處，地理位置41°56′-42°14′N，86°40′-87°56′E，是新疆最大的湖泊，也是我國最大的內(nèi)陸淡水湖，在地質(zhì)構(gòu)造上為天山西褶皺帶內(nèi)部的坳陷區(qū)。湖區(qū)降水稀少，年平均降水量56.7-78.7mm，蒸發(fā)量達2247mm，屬中溫帶干旱荒漠氣候。年均日照時數(shù)3074-3143h，日照率達67%～71%，年均無霜期為175 d，太陽總輻射156.8kcal/cm2[4]，晝夜溫差大，良好的光熱條件，為湖區(qū)蘆葦?shù)纳L提供了極為有利的自然條件。

博斯騰湖可分為大湖區(qū)和小湖群兩個部分。大湖面積1159.9km2，水位1048m，小湖區(qū)位于大湖區(qū)西南部，由16個小湖和大片蘆葦沼澤濕地組成，面積為354.4km2。根據(jù)水源、地理位置條件,博斯騰湖蘆葦濕地主要由黃水溝片、大湖西岸片、西南小湖區(qū)片組成，總面積約3.548×104hm2[4]。黃水溝位于大湖北部，二十四團、清水河農(nóng)場及包爾圖以南，焉耆縣五號渠鄉(xiāng)、東風(fēng)干渠以北，黃水溝兩側(cè)直至大湖口處，面積約1.44×104hm2。大湖西岸區(qū)位于大湖以西，焉耆東風(fēng)干排以南到西南大河口，博湖縣塔溫覺肯鄉(xiāng)、本布圖鄉(xiāng)、烏蘭鄉(xiāng)以東地帶，濕地面積約0.52×104hm2。西南小湖區(qū)片位于大湖以西，孔雀河以北、解放一渠以東的焉耆縣四十里城子鄉(xiāng)、二十七團、永寧鄉(xiāng)、博湖縣查干諾爾鄉(xiāng)、才坎諾爾鄉(xiāng)以南地帶，濕地總面積約3.74×104hm2。博斯騰湖大湖入流包括開都河、黃水溝、清水河等河流，其中開都河是目前唯一能常年注入博斯騰湖大湖的河流，開都河在博湖縣城西南的寶浪蘇木處分東、西兩支，東支注入大湖，西支注入西南小湖區(qū)的蘆葦沼澤區(qū)[14]。近年來，由于耕地擴大，葦區(qū)周圍布設(shè)了很多農(nóng)田排水渠道，黃水溝至開都河入湖處，有許多農(nóng)田排渠，接納了博斯騰湖北四縣（和碩縣、和靜縣、焉耆縣和博湖縣）大量的工農(nóng)業(yè)污水及生活污水[11-13],其中黃水溝區(qū)有9條排灌水渠，每年排入工農(nóng)業(yè)廢水及生活污水約2.56×108m3；西南小湖區(qū)8條排水渠，年排入量約0.62×108m3；大湖西岸區(qū)有6條排水渠，年排入量約0.31×108m3，故黃水溝區(qū)、西南小湖區(qū)及大湖西岸區(qū)水體的營養(yǎng)水平及礦化度要高于大湖區(qū)的開敞水域，主要污染物為鹽分、氯化物、、COD等，其中尤以黃水溝區(qū)污染最甚[11,14]。博斯騰湖濕地采樣點分布見圖1。

圖1 博斯騰湖濕地采樣點分布示意圖

1.2 野外調(diào)查方法

實驗于2011年8月下旬-9月上旬進行，此時蘆葦已經(jīng)抽穗開花，高度幾乎不再增加[21,22]。由于蘆葦是多年生草本植物，它對淹水狀態(tài)的適應(yīng)能力隨年齡而增強，所以它的生長狀況會隨年齡的變化而有所差異。為了消除年齡對生物量的影響，根據(jù)蘆葦?shù)叵赂鶢钋o的分蘗狀況，我們統(tǒng)一選取年齡為2年的植物樣地。在博斯騰湖葦區(qū)（黃水溝區(qū)、大湖西岸片、西南小湖區(qū)）的不同地點根據(jù)蘆葦生長狀況分設(shè)5個采樣點，每個采樣點內(nèi)再隨機設(shè)置6～8個1m×1m的草本樣方，共設(shè)樣方100個。然后測定樣方內(nèi)全部蘆葦植株的密度、水層深度、蘆葦?shù)闹旮摺⑶o粗、壁厚、節(jié)數(shù)等指標；齊地表割取樣方內(nèi)蘆葦，帶回實驗室采用烘干法（105℃2h后,85℃至恒重）測定生物量。樣地內(nèi)土壤按不同層次0-20cm、20-40cm、40-60cm進行采集[9,12-14]。

1.3 樣品分析與數(shù)據(jù)處理

在實驗室內(nèi)對取得的土壤樣本進行分析處理。用重鉻酸鉀法測定土壤有機質(zhì)；堿解擴散法測定有效氮，碳酸氫鈉浸提-分光光度法測定速效磷；采用PHS-2型酸度計測定土壤pH值；土壤的其他化學(xué)性質(zhì)用水土比（5∶1的土壤浸出液）烘干殘渣法測定其全鹽量[15]。

運用SPSS16.0分析軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，不同采樣點中土壤環(huán)境及水質(zhì)指標均值差異的顯著性檢驗采用單因素方差分析法；水深、pH因不滿足方差分析要求，故未做不同樣點間數(shù)據(jù)顯著性檢驗。對土樣平均有機質(zhì)含量、有效氮、速效磷、pH值、全鹽量、水深、水含總鹽、水含COD值及對應(yīng)樣地蘆葦生物量進行相關(guān)顯著性分析；對各樣地蘆葦各項生長指標的平均值與其平均生物量進行相關(guān)顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 博斯騰湖葦區(qū)土壤環(huán)境因子

2.1.1 土壤養(yǎng)分條件 土壤養(yǎng)分是蘆葦賴以生存的基本條件，在蘆葦整個生長發(fā)育過程中，需要從土壤中吸收大量的營養(yǎng)，因此土壤中各營養(yǎng)元素的含量直接影響著蘆葦?shù)纳L和生物量。調(diào)查結(jié)果表明，博斯騰湖各葦區(qū)土壤速效氮含量平均為142.59mg/kg，速效磷含量平均為40.11mg/kg，有機質(zhì)含量平均為7.81%。將各因子與生物量作相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)各因子與生物量間均無顯著相關(guān)關(guān)系（P>0.05）。各葦區(qū)中土壤養(yǎng)分含量的分布為：黃水葦區(qū)土壤速效氮含量為106.92 mg/kg，速效磷含量平均為32.32 mg/kg，有機質(zhì)含量平均為6.22%；西南小湖區(qū)土壤速效氮含量為153.31 mg/kg，速效磷含量為60.60 mg/kg。有機質(zhì)含量平均為8.39%；大湖西岸區(qū)土壤速效氮含量為167.53 mg/kg，速效磷含量為27.41 mg/kg，有機質(zhì)含量為8.81%。

從有效氮濃度分布上看，其中60mg/kg以上占總調(diào)查點的83%，60mg/kg以下占17%（表1）。根據(jù)朝鮮科學(xué)院蘆葦所研究表明，在土壤氮素含量低于60mg/kg時，必須施肥才能保證蘆葦?shù)纳L[16]。由此可以看出，在博斯騰湖各葦區(qū)只有17%的葦區(qū)土壤氮素營養(yǎng)缺乏。絕大部分葦區(qū)土壤氮素營養(yǎng)充沛，蘆葦可以良好的生長。

表1 土壤有效氮含量分布表

從速效磷濃度分布上來看，其中10mg/kg以上的占調(diào)查總樣地的86%，表明博斯騰湖葦區(qū)土壤磷素含量也比較充沛，能夠滿足蘆葦正常的生長需要（表2）。

表2 土壤速效磷含量分布表

土壤有機質(zhì)也是土壤營養(yǎng)水平高低的重要指標之一。調(diào)查結(jié)果表明，含量在1%以下的樣地只占總調(diào)查樣地的1%（表3），表明博斯騰湖葦區(qū)土壤均比較肥沃，良好的土壤條件為博斯騰湖的生長提供了優(yōu)良的生長環(huán)境。

對三個分布區(qū)三個指標分別作單因素方差分析，速效磷含量，黃水溝區(qū)與大湖西岸區(qū)，大湖西岸區(qū)與西南小湖區(qū)差異顯著（p<0.05），而其他兩個指標，三區(qū)間差異均不顯著（p>0.05）（表 4）。

表4 葦區(qū)各環(huán)境因子間差異顯著性分析(LSD法)

2.1.2 土壤總鹽含量 土壤中鹽分含量是影響蘆葦生物量的重要因子，本文對研究區(qū)土壤的鹽分含量進行了調(diào)查分析，博斯騰湖葦區(qū)土壤類型屬于硫酸鹽土，葦區(qū)土壤全鹽含量范圍在0.499%-1.787%之間，調(diào)查點中96%的區(qū)域土壤含鹽小于1.5%，在土壤全鹽小于1.5%的條件下，不影響蘆葦生長，土壤全鹽超過2%則抑制蘆葦生長。三區(qū)中，黃水葦區(qū)土壤全鹽含量為0.93%，西南小湖區(qū)為0.4%、大湖西岸區(qū)為0.28%。

各葦區(qū)間土壤總鹽含量差異比較，黃水葦區(qū)與西南小湖區(qū)及大湖西岸區(qū)均差異顯著（p<0.05），而西南小湖區(qū)與大湖西岸區(qū)則差異不顯著（P>0.05）（表4）。對各葦區(qū)蘆葦生物量與土壤總鹽含量進行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)西南小湖區(qū)與大湖西岸區(qū)蘆葦生物量與土壤總鹽含量間沒有顯著相關(guān)關(guān)系（P>0.05），而黃水葦區(qū)蘆葦產(chǎn)量與土壤全鹽含量間有顯著負相關(guān)關(guān)系（P<0.05）（圖 2）。

2.2 博斯騰湖葦區(qū)水環(huán)境因子

圖2 黃水葦區(qū)蘆葦生物量與土壤總鹽含量間的關(guān)系（n=25）

2.2.1 水質(zhì)與蘆葦種群生物量的關(guān)系 通過對監(jiān)測點水質(zhì)指標（水總鹽、水含COD、水pH）的測定，發(fā)現(xiàn)淹灌期博斯騰湖葦區(qū)的水質(zhì)較好，礦化度一般在1-2g/L,適合蘆葦生長發(fā)育需要。雖近幾年礦化度略有提高[17，18]，但并沒有超出蘆葦生長的范圍；水中全鹽含量全部在8‰以下。pH值呈微堿性，只有西南小湖區(qū)葦區(qū)水質(zhì)9.00.05)（表4）。

對葦區(qū)各水質(zhì)指標（水總鹽、水含COD）與相應(yīng)點生物量數(shù)據(jù)作相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)黃水葦區(qū)水中全鹽含量與生物量呈顯著負相關(guān)（p<0.05）關(guān)系（圖3），而西南小湖區(qū)與大湖西岸區(qū)水中全鹽含量與生物量無顯著相關(guān)關(guān)系（p>0.05）。三葦區(qū)水含COD值與產(chǎn)量間均沒有顯著相關(guān)關(guān)系（p>0.05）。從三區(qū)所排放的工農(nóng)業(yè)污水量來看，黃水溝區(qū)量最大，其次是西南小湖區(qū)、大湖西岸區(qū)相比較少些，所以水總鹽含量、水COD含量、土壤總鹽含量，黃水溝區(qū)值最大，西南小湖區(qū)次之，大湖西岸區(qū)再次之。從數(shù)據(jù)分析結(jié)果來看，黃水葦區(qū)的土壤總鹽含量及水鹽含量過高，已對該區(qū)的蘆葦生產(chǎn)構(gòu)成了抑制影響（圖 2、圖 3）。

圖3 黃水葦區(qū)蘆葦生物量與水總鹽含量間的關(guān)系（n=25）

2.2.2 水深與蘆葦種群生物量的關(guān)系 對沼生植物蘆葦而言，水層的深度梯度變化對植株的形態(tài)及生物量具有很強的調(diào)整能力[19,20]。在博斯騰湖隨著水層深度的變化，葦區(qū)的蘆葦形態(tài)結(jié)構(gòu)及生物量也隨之發(fā)生變化。

蘆葦植株的株高隨著水深的增加而增加（圖4）。這是因為蘆葦作為大型的挺水植物，需要從水中挺出水面，去獲得CO2和光照以進行光合作用，并且將O2輸送到根系進行呼吸和根圍的氧化[20]。在深水環(huán)境的蘆葦，為了爭奪更多的資源,植株發(fā)育比較高大。在博斯騰湖葦區(qū)蘆葦水層深度與植株高度呈顯著正相關(guān)關(guān)系（R=0.369，p<0.05）。

圖4 水深與蘆葦植株高度的關(guān)系（n=30）

隨著水體深度及植株高度的增加，蘆葦群落的密度逐漸降低，對植物密度與植株高度作了相關(guān)分析，兩者呈顯著負相關(guān)關(guān)系（p<0.05），這可能是蘆葦種群在適應(yīng)環(huán)境過程中形成的一種自疏作用，對其高度和徑向生長是一種補償，這種補償作用會使淺水蘆葦群落的生物量有所增加（圖5）。

圖5 水深與蘆葦種群生物量的關(guān)系(n=30)

2.3 博斯騰湖葦區(qū)蘆葦植株生長特征與生物量相關(guān)性分析

作為水生植物，蘆葦?shù)纳L對濕地水分及土壤環(huán)境因素較為敏感，尤其是蘆葦?shù)姆N群密度、株高、莖粗、壁厚、生物量等。即在水的深度、酸堿度、土壤營養(yǎng)成分等條件適宜的條件下，蘆葦會長得茂密、又高又粗，反之則相反[21-24]。本研究從蘆葦生長指標中選取對環(huán)境要素變化反映較明顯的指標如株高、徑粗、壁厚等，采用相關(guān)分析對濕地蘆葦種群生長特征進行研究，以了解蘆葦生長特征與指標之間的相互關(guān)系。

本研究選取了15個選樣點中各樣方所測蘆葦形態(tài)指標及結(jié)構(gòu)指標的平均值與其生物量均值作相關(guān)分析與回歸分析。通過各項生長指標與生物量間的相關(guān)分析可知，株高、莖粗、節(jié)數(shù)與生物量間均呈極顯著相關(guān)關(guān)系（p<0.01）,壁厚與生物量間呈顯著相關(guān)關(guān)系（p<0.05）；密度與生物量間呈極顯著負相關(guān)關(guān)系（p<0.01）。而密度和株高、莖粗、節(jié)數(shù)、壁厚呈極顯著負相關(guān)關(guān)系（p<0.01）(表5)，說明密度過大的情況下會影響蘆葦?shù)纳L，導(dǎo)致各項形態(tài)學(xué)指標值的下降，從而間接影響蘆葦?shù)纳锪?。所以蘆葦生物量隨著株高、莖粗、節(jié)數(shù)的升高而升高，但隨著密度的增加卻會降低。

表5 蘆葦生長指標間的相關(guān)關(guān)系(N=15)

蘆葦?shù)拿芏戎萍s著蘆葦?shù)母叨群痛侄?，密度適宜有利于蘆葦?shù)纳L發(fā)育。從博斯騰湖葦區(qū)調(diào)查點的數(shù)據(jù)統(tǒng)計中可以看出，生長較好的蘆葦適宜密度在110株/m2以下，20株/m2以上。所以可通過人工管理措施來調(diào)整葦區(qū)的蘆葦密度。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

（1）博斯騰湖各葦區(qū)的土壤質(zhì)量分析結(jié)果表明，土壤含氮、磷、有機質(zhì)含量都較為豐富，可為蘆葦?shù)纳L提供良好的營養(yǎng)環(huán)境條件。（2）博斯騰湖葦區(qū)土壤類型屬于硫酸鹽土，土壤含鹽總量目前總體來說大都在適宜蘆葦生長發(fā)育的范疇內(nèi)，西南小湖區(qū)和大湖西岸區(qū)土壤總鹽含量對蘆葦生物量沒有顯著影響（P>0.05），但黃水葦區(qū)土壤含鹽量與蘆葦產(chǎn)量間呈顯著負相關(guān)關(guān)系（P<0.05）。說明污水中的鹽分含量很大，已富集入土壤，對蘆葦產(chǎn)量構(gòu)成了負影響。（3）博斯騰湖葦區(qū)蘆葦生物量和水層深度呈顯著的正相關(guān)關(guān)系（p<0.05），水深是影響該區(qū)蘆葦生物量的重要因素之一。（4）黃水葦區(qū)水總鹽含量與蘆葦產(chǎn)量間呈顯著負相關(guān)關(guān)系（p<0.05），西南小湖區(qū)和大湖西岸區(qū)目前尚沒有顯著影響（p>0.05）。（5）蘆葦?shù)男螒B(tài)指標（株高、莖粗、節(jié)數(shù)、壁厚）與生物量之間呈顯著的正相關(guān)關(guān)系，其中，株高、莖粗、節(jié)數(shù)與生物量間呈極顯著相關(guān)關(guān)系（p<0.01）,壁厚與生物量間呈顯著相關(guān)關(guān)系（p<0.05）；結(jié)構(gòu)指標（密度）與各項形態(tài)學(xué)指標間呈極顯著負相關(guān)關(guān)系（p<0.01），與生物量間呈極顯著負相關(guān)關(guān)系（p<0.01）。

3.2 討論

根據(jù)目前實驗調(diào)查數(shù)據(jù)分析可知，雖然各葦區(qū)每年排放了大量的工農(nóng)業(yè)污廢水，但總體上對蘆葦?shù)纳L沒有構(gòu)成顯著的負影響，這與蘆葦具有較強的耐鹽和耐污能力、對鹽份和有機污染物具有很強的吸收和富集能力有關(guān)。因此，在博斯騰湖濕地，可利用蘆葦?shù)倪@種超耐污能力來降解工農(nóng)業(yè)污水中的污染物含量，使廢棄污水能有效利用，達到一源多用，在一定程度上也能減輕有機物和鹽類對博斯騰湖的水質(zhì)污染。但蘆葦?shù)哪褪苣芰κ怯幸欢ㄏ薅鹊模绻廴疚锪窟^大，濃度過高，就有可能超過蘆葦所在濕地生態(tài)系統(tǒng)的自凈能力，此時對蘆葦?shù)纳L就會構(gòu)成抑制作用。如黃水葦區(qū)在三大葦區(qū)中污水的排放量最大，雖水含COD量、pH值目前對蘆葦生長沒有構(gòu)成影響，但鹽分含量過高已富集入土中及溶解于水中，對蘆葦?shù)纳L已構(gòu)成負影響。黃水葦區(qū)中的水有一部分將流入博斯騰湖，這勢必造成大湖中水質(zhì)的咸化和污染加重[11,13，17]。這一點應(yīng)該引起當?shù)赜嘘P(guān)部門的重視。

蘆葦?shù)纳L特征指標如株高、節(jié)數(shù)、莖粗、壁厚對蘆葦?shù)纳L量有一定的促進作用，而這些生長指標又和蘆葦生長的結(jié)構(gòu)指標密度有著密切的聯(lián)系，合理的密度可改善和提高蘆葦?shù)纳L指標，提高蘆葦?shù)纳锪?，所以可通過人工管理措施來調(diào)整葦區(qū)蘆葦?shù)纳L密度以提高蘆葦?shù)纳锪俊?/p>

蘆葦生產(chǎn)是當?shù)氐闹匾?jīng)濟支柱之一，隨著當?shù)毓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，潔凈水資源量的使用是有限的。從各葦區(qū)目前

蘆葦生長面積來看，仍有發(fā)展蘆葦生產(chǎn)的面積空間[6]，所以可利用每年排放入葦區(qū)的污廢水量來適度種植蘆葦，除自然葦區(qū)外，可在各葦區(qū)適當拓展人工育葦工程，擴大蘆葦?shù)姆N植面積，這不僅能增加當?shù)匕l(fā)展蘆葦?shù)慕?jīng)濟收入，同時也能利用蘆葦對污染物的降解和吸收能力達到對當?shù)匚蹚U水的再利用和凈化的目的，保證進入大湖區(qū)的水質(zhì)安全。為保證蘆葦所在濕地生態(tài)系統(tǒng)的凈化功能，有必要加強在博湖北四縣城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施建設(shè)，消減進入葦區(qū)主要污染物的濃度和數(shù)量，同時加強各葦區(qū)土壤和水質(zhì)監(jiān)測，定期觀察蘆葦對環(huán)境的響應(yīng)生長，保證蘆葦?shù)目沙掷m(xù)發(fā)展。

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