武小鋼，楊秀云，邊 俊，朱 燁，曹 曄

1 山西農(nóng)業(yè)大學城鄉(xiāng)建設(shè)學院， 太谷 030801 2 山西農(nóng)業(yè)大學林學院， 太谷 030801

長治城市濕地公園濱岸區(qū)植物群落特征及其與土壤環(huán)境的關(guān)系

武小鋼1,*，楊秀云2，邊 俊2，朱 燁2，曹 曄2

1 山西農(nóng)業(yè)大學城鄉(xiāng)建設(shè)學院， 太谷 030801 2 山西農(nóng)業(yè)大學林學院， 太谷 030801

濕地生境的保護與恢復是當前城市濕地公園建設(shè)面臨的重大挑戰(zhàn)，而相關(guān)研究案例極少。通過對山西長治城市濕地公園濱岸區(qū)草本植物群落進行調(diào)查和多元分析，探討物種分布與土壤因子之間的關(guān)系。結(jié)果如下：1)研究區(qū)植物共計20個種，以濕、中生植物為主，蘆葦為建群種，優(yōu)勢種包括香蒲、早熟禾、扁桿藨草和蒼耳，總體上物種豐富度較低，隨著逐漸遠離水域，物種豐富度、優(yōu)勢度和均勻度均呈遞增趨勢，物種組成上呈現(xiàn)水-濕生、濕-中生、中-旱生的梯度序列；2)CCA排序和Monte Carlo檢驗結(jié)果表明，土壤氮含量和水分含量是影響研究區(qū)植物群落分布的重要環(huán)境因子，二者分別可解釋1.7%、1.4%的物種分布差異，較大的未被解釋的部分表明研究區(qū)植物群落分布在很大程度上受到其他未選取因子的影響，如種間競爭、水位變化、人為干擾或隨機因子。

物種多樣性；土壤水分含量；土壤氮含量；典范對應分析; 物種-環(huán)境關(guān)系

城市濕地是城市最具美學價值和生態(tài)服務功能的自然斑塊，是城市風貌特色的主要組成部分[1]，截止2013年12月全國已建立國家級城市濕地公園49處，成為近年來我國城市生態(tài)建設(shè)的一個新的熱潮。然而，與此極不相稱的是，生態(tài)設(shè)計作為濕地景觀設(shè)計的核心內(nèi)容，行業(yè)規(guī)范性文件《城市濕地公園規(guī)劃設(shè)計導則(試行)》(2005)僅在框架層面設(shè)計了若干指導性條款[2]，缺乏操作性強、面向不同類型濕地的技術(shù)性條款。設(shè)計者對此的探討也局限于不同設(shè)計方法或開發(fā)模式的比較[3- 5]，而這些都并未建立在科學研究的基礎(chǔ)之上?，F(xiàn)實與理論之間的鴻溝彰顯著一個事實，即人們對城市濕地的形成與演化的機理與規(guī)律、城市濕地的功能與過程、濕地對城市環(huán)境的影響和響應等的認識還存在許多空白[3]，亟待開展城市濕地物理、化學和生物過程及其相互關(guān)系以及這些過程與濕地功能關(guān)系的研究，以提高我們對城市濕地過程和功能的充分理解并預測濕地公園建設(shè)活動可能帶來的影響，從而維護和提高城市濕地公園的生態(tài)服務功能。

植物多樣性的保護與恢復是濕地生態(tài)功能的重要基礎(chǔ)[6]，是城市濕地公園規(guī)劃設(shè)計、建設(shè)和管理的重要內(nèi)容目標[3]，而研究植物群落物種多樣性的分布格局以及控制這些格局的生態(tài)因子，則是開展上述工作的基礎(chǔ)。關(guān)于濕地植物多樣性分布格局與環(huán)境因子的關(guān)系已在自然濕地生態(tài)系統(tǒng)中得到了廣泛研究[7- 11]。水分條件(水質(zhì)、水量、水文情勢等)是濕地主要控制因素，直接影響到濕地植物物種組成、多樣性和群落演替[10,12]。營養(yǎng)物質(zhì)含量及其有效是決定植物的生長、植物群落優(yōu)勢種及其豐富性的重要因素[13- 15]，植物群落類型隨著營養(yǎng)物梯度而變化，當某種營養(yǎng)物質(zhì)超過某一閾值后(如氮、磷)，物種豐富度將下降[16- 17]，稀有種和罕見種往往出現(xiàn)在物種豐富度高的群落當中[18]。然而，關(guān)于土壤因子與植物群落多樣性分布格局關(guān)系的研究表明[13,19]，營養(yǎng)物質(zhì)梯度往往與其他因子相互作用，在某一類型濕地中取得的研究成果并不能簡單地外推到其他類型濕地系統(tǒng)。

長治濕地公園是2010年由國家住建部正式授牌成立的國家級城市濕地公園，因漳澤水庫的修建而形成，為蓄水區(qū)型人工濕地。此類濕地的形成與發(fā)育與自然濕地存在顯著差異，在城市濕地中具有代表性。濕地土壤是濕地生態(tài)系統(tǒng)的重要環(huán)境因子，扮演著“載體”、“庫”和“源”的重要功能[20]，因此在城市濕地公園建設(shè)活動中地位重要，可發(fā)揮積極的調(diào)節(jié)作用。目前國內(nèi)學者對城市濕地的關(guān)注多集中于景觀格局動態(tài)與生態(tài)健康評價[21]、生態(tài)服務功能與環(huán)境容量[22- 23]、物種多樣性調(diào)查[24- 26]等方面，而關(guān)于植物多樣性分布格局與土壤因子關(guān)系的研究案例尚未見報道。目前，長治城市濕地公園停止了一切建設(shè)開發(fā)活動，處于圍封恢復期，植物群落多樣性特征調(diào)查及影響因子的分析對于公園生物多樣性保護和恢復策略措施的制定具有重要價值。本文試圖通過探討1)公園濱岸區(qū)植物群落特征如何；2)植物群落分布與土壤因子的關(guān)系如何？為長治城市濕地公園今后的建設(shè)開發(fā)活動提供理論支撐，同時蓄水區(qū)型人工濕地是在當前城市濕地建設(shè)中具有典型性，對其植物群落組成、物種多樣性梯度變化格局以及影響因子的研究，對于同類型濕地植物多樣性維持與保護很有參考價值。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

長治城市濕地公園位于山西省長治市主城區(qū)西北3km處(113°01′—113°40′E，35°50′—37°08′N),漳澤水庫南部。漳澤水庫為海河流域漳衛(wèi)南運河水系濁漳河南源干流上的一座大型多年調(diào)節(jié)水庫。濕地公園總規(guī)劃面積為58.72km2，其中濕地面積7.40 km2。根據(jù)公園建設(shè)可行性報告，長治濕地公園有數(shù)百公頃成片的蘆葦蕩和濕地防護林，有野鴨、黑鸛等80多種鳥類長期棲息，高等植物52科217種，浮游植物7門83種，鳥類16目40科162種，主要水生動物7綱25種，浮游動物58種，是山西省面積最大和保存最好的濕地生態(tài)系統(tǒng)之一。

研究區(qū)屬暖溫帶大陸性季風氣候，年均溫9.5℃，年降水量621.1mm多于全省的平均降水量，屬于半濕潤地區(qū)，降水集中于夏季6—9月，平均海拔1000m，無霜期155—184d。濕地土壤屬于草甸土和沼澤土2個亞類[26]。

1.2 采樣方法

根據(jù)現(xiàn)場踏勘結(jié)果，長治國家城市濕地公園東、西部為漳澤水庫淹沒后形成的自然駁岸或人工堤壩，大部分陡峭壁立，北部為漳澤水庫大壩，南部平緩形成泥沼地，是濕地植被集中分布區(qū)，也是濕地公園建設(shè)的重點區(qū)域。濕地公園植被群落以草本植物為主，喬木和灌木均為近年來人工栽植，集中成片分布在道路兩側(cè)及部分地勢較高處。孫利青等研究認為[27]，長治濕地公園草本植物群落分布格局表現(xiàn)為隨土壤濕度的梯度變化。因此，本研究植被群落學調(diào)查采用樣帶法，在長治國家城市濕地公園的西南部濕地原生植物分布區(qū)，按照由水向陸的方位設(shè)置15條樣帶。由水陸交界處起，把每條樣帶劃分為3個區(qū)， 0—15m的區(qū)域為近水區(qū)(NW)； 15—30m的區(qū)域為中水區(qū)(MW)；30—45m的區(qū)域為遠水區(qū)(FW)。每區(qū)內(nèi)布設(shè)5個1.0m×1.0m的樣方，總計225個樣方?？紤]到水位變化對物種組成和分布的影響以及樣方調(diào)查的便利性，因此每樣帶均在水陸交界處的淺水區(qū)設(shè)置調(diào)查樣方1個。

根據(jù)長治市物候特征(≥10℃平均初日為4月19日)[28]，結(jié)合長治濕地公園季節(jié)性水文特征(1月—6月為枯水期，7—9月為豐水期，10—12月為平水期)，2012年7月進行群落學調(diào)查，記錄草本植物種類、蓋度、高度等群落特征。土壤取樣采用多點混合法，即使用土壤取樣器在每個樣方內(nèi)隨機鉆取5個土芯，深度0—10cm，混合后裝入自封袋密封后帶回實驗室待進一步處理。

1.3 室內(nèi)分析

將土壤樣品自然風干后，除去石塊、植物殘根殘葉、人為垃圾等雜物，研碎后，部分過20目土壤篩用于有機碳含量的測定；剩余過100目土壤篩用于測定其他指標。參照鮑士旦的《土壤農(nóng)化分析》對土壤各理化性質(zhì)進行測定[29]，均各設(shè)3個重復，其中，土壤含水量采用105℃烘干法測定，含鹽量以電導率表示，采用電導率儀測定(土∶水=1∶5)，全氮用半微量凱氏定氮法，全磷用HCLO4-H2SO4法測定，pH值測定采用電位法(土∶水=1∶2.5)，有機碳用干燒法。

1.4 數(shù)據(jù)處理

物種多樣性具有多種測度指標，根據(jù)方精云等關(guān)于植物群落清查方法的建議[30]，本研究如下指標測度：

物種豐富度(S)

S= 出現(xiàn)在樣方內(nèi)的物種數(shù)

(1)

Shannon-Wiener指數(shù)

(2)

Pielou均勻度指數(shù)

E=H′/lnS

(3)

Simpson優(yōu)勢度指數(shù)

(4)

式中,Pi為種i的重要值，由于研究區(qū)樣地植物均為草本植物，且蘆葦植株高度遠高于其他物種，為避免蘆葦高度在重要值計算中權(quán)重過高，因此樣方內(nèi)各物種的重要值采用單一的相對蓋度值作為計算依據(jù)，而不同土壤水分梯度以及整個研究區(qū)各物種重要值的計算采用如下公式：

重要值 = (相對蓋度+相對頻度)/ 2

(5)

采用典范對應分析(CCA)方法分析植物群落與土壤因子的關(guān)系，CCA可描述樣地物種組成與環(huán)境變量間的關(guān)系，并給出對物種組成具有顯著解釋力的環(huán)境因子，具體分析原理詳見《數(shù)量生態(tài)學》[31]和MultivariateAnalysisofEcologicalDatausingCANOCO[32]。采用各物種重要值，組成了[物種×樣地]20×225的物種數(shù)據(jù)矩陣。土壤因子包含土壤體積含水量(VWC)、土壤酸堿度(pH)、土壤含鹽量(EC)、土壤全氮含量(TN)、全磷含量(TP)和土壤有機質(zhì)含量(SOM)，數(shù)據(jù)經(jīng)過lg(x+1)轉(zhuǎn)換后構(gòu)成[環(huán)境×樣地]6×225環(huán)境因子矩陣，用于植被-環(huán)境關(guān)系的多元數(shù)量分析。進入CCA分析之前，先將頻度小于5%的物種剔除[33]，利用除趨勢對應分析(DCA)對物種數(shù)據(jù)進行梯度分析，通過查看第一軸的長度以確定排序模型的類型(單峰或線性)。為了消除冗余變量(對植物群落影響不明顯的環(huán)境變量)的影響，通過CANOCO里面的環(huán)境因子預選功能和偏蒙特卡羅置換檢驗(partial Monte Carlo permutation test)來評估每個備選的環(huán)境變量對于解釋物種的貢獻，在統(tǒng)計意義上顯著相關(guān)的變量進入環(huán)境解釋變量。 借助于分量典范對應分析(PCCA)來考察不同因子對物種分布差異的解釋率。

多樣性指數(shù)計算使用Excel軟件進行。采用SPSS17.0統(tǒng)計軟件對土壤理化性狀指標進行描述統(tǒng)計、單因素方差分析(One-Way ANOVA)及差異顯著性檢驗。DCA、CCA和PCCA排序，Monte Carlo檢驗以及排序圖的繪制使用CANONCO 5.0軟件包。

2 結(jié)果與分析

2.1 濕地公園植被群落特征

濕地植物群落的分布特征是其對生長環(huán)境長期適應的結(jié)果，也是多種因素長時間共同影響的結(jié)果，這些因素主要包括氣候、土壤、水分、地形及植物本身的生物學特性等[19]。對15條樣帶225個樣方的植被調(diào)查分析結(jié)果表明(表1)，長治城市濕地公園濱岸區(qū)共計13科20屬20個種。其中，水生植物4種，濕生植物3種，濕中生植物4種，中生植物5種，旱中生植物2種，中旱生植物2種。在所有樣方中出現(xiàn)頻度和重要值前五位的物種分別為蘆葦為(頻度72%，重要值65.32)、香蒲(頻度28.67%，重要值16.81)、早熟禾(頻度20%，重要值14.73)、扁桿藨草(頻度20.67%，重要值13.47)和蒼耳(頻度18%，重要值11.74)。頻度低于5%的物種有9種，低于10%的則有15種。就研究樣地內(nèi)物種數(shù)分布頻度而言，具有2個物種的樣方占全部樣方數(shù)的79.3%；單個樣方內(nèi)最大物種數(shù)為5，僅占2.7%；僅有1個物種的樣方占8%，其物種均為蘆葦。以上數(shù)據(jù)反映出長治濕地公園濱岸區(qū)植物物種豐富度較低，物種分布以濕生植物為主，蘆葦為優(yōu)勢種的特點。

物種分布在距離水域遠近的梯度上表現(xiàn)出明顯差異(表2)，近水區(qū)植物群落以蘆葦為優(yōu)勢種，總蓋度一般在65%—95%，其中蘆葦平均蓋度為71.90%，頻度為88.89%，重要值為80.40；伴生有香蒲、浮萍、扁桿藨草和早熟禾，偶見荇菜、慈姑等水生植物和柳樹幼苗、酸模葉蓼以及朝天委陵菜等濕生或中生植物；中水區(qū)植物群落以蘆葦為優(yōu)勢種，總蓋度70%—98%，其中蘆葦平均蓋度為62.57%，頻度為76.67%，重要值為69.62；伴生種中香蒲、早熟禾、扁桿藨草的重要值較近水區(qū)明顯上升，中生植物蒼耳的重要值也達到10.63，同時出現(xiàn)了中旱生植物蒺藜(IV=1.36)；遠水區(qū)植物群落中蘆葦?shù)闹匾递^近水區(qū)和中水區(qū)明顯降低，蒼耳成為重要值僅次于蘆葦?shù)奈锓N，與早熟禾和扁桿藨草重要值成為共優(yōu)種，濕中生和中生植物的蓋度和頻度均有所增長，菟絲子、蒺藜等中旱生植物的重要值上升到5.43和3.30?？傮w上，隨著離水域的距離的增加，植物群落優(yōu)勢種由單優(yōu)種群落逐漸趨于共優(yōu)種群落，物種組成上由濕生植物為主逐漸演變?yōu)闈裆?、中生為主，并有中旱生植物出現(xiàn)。

表1 長治濕地公園濱岸區(qū)植物群落特征Table 1 Characteristic of plant community in the waterside zone

表2 植被群落重要值排前5位的物種Table 2 Vegetation condition of the sampling sites

NW, near to water，近水區(qū)；MW，middle to water，中水區(qū)；FW，far to water，遠水區(qū)

水分梯度上物種多樣性指數(shù)變化情況見圖1。4個多樣性指數(shù)均表現(xiàn)為隨土壤含水量下降而逐漸增高的趨勢。近水區(qū)和中水區(qū)植被群落的Shannon-Wiener指數(shù)、Simpson指數(shù)以及S指數(shù)均顯著低于遠水區(qū)(P<0.05，而近水區(qū)和中水區(qū)差異不顯著。近水區(qū)植被群落Pielou優(yōu)勢度指數(shù)顯著低于遠水區(qū)，而中水區(qū)與兩者均差異不顯著。

圖1 水分梯度上植物群落的物種多樣性指數(shù)Fig.1 Species diversity index along moisture gradient柱圖上方不同小寫字母分別表示不同水分梯度上植被物種多樣性指數(shù)在P<0.05水平下差異性顯著; 圖中誤差棒為標注差(sd)

2.2 濕地公園土壤因子變化

長治城市濕地公園不同區(qū)域土壤有機碳、氮、磷及鹽含量表現(xiàn)出規(guī)律性變化(表3)。由表可知，近水區(qū)、中水區(qū)和遠水區(qū)土壤含水量分別為57.58%、51.60%和40.31%，近水區(qū)土壤含水量顯著高于遠水區(qū)，而中水區(qū)土壤含水量與近水區(qū)和遠水區(qū)差異不顯著。土壤pH值的變化范圍為7.54—8.05，水分梯度上差異不顯著。水分梯度上土壤有機碳、全氮及鹽含量均呈現(xiàn)隨水分含量升高而下降的趨勢，其中遠水區(qū)土壤有機質(zhì)、全氮及鹽含量顯著高于近水區(qū)(P<0.05)，而中水區(qū)土壤有機碳、全氮及鹽含量與近水區(qū)和遠水區(qū)差異不顯著。土壤磷含量變化趨勢與上述幾個因子不同，近水區(qū)土壤磷含量(0.66 g/kg)顯著高于中水區(qū)(0.50 g/kg)和遠水區(qū)(0.46 g/kg)，中水區(qū)與遠水區(qū)無明顯差異。

2.3 物種分布與土壤環(huán)境因子的關(guān)聯(lián)性

在不同生態(tài)系統(tǒng)中，植物生物多樣性與環(huán)境因子之間表現(xiàn)不同的相關(guān)性，是由其特定的系統(tǒng)特征和功能所決定，同時與外界干擾等因素有密切關(guān)系。對長治城市濕地公園濱岸區(qū)物種-環(huán)境關(guān)系的CCA分析結(jié)果見表4，在環(huán)境因子預選過程中，Monte Carol置換檢驗顯示僅土壤總氮含量和含水量達到顯著性檢驗水平，分別可解釋1.7%(F=2.5，P=0.01)、1.4%(F=2.1，P=0.03)的物種分布差異，二者與第一排序軸顯著相關(guān)(P=0.044)，第一排序軸對全部可解釋的物種-環(huán)境關(guān)系的貢獻率為56.45%，其中土壤氮含量的貢獻率為28.4%，土壤含水量的貢獻率為23.4%，二者交互部分的貢獻率為4.75%。

進一步考察土壤氮含量和含水量對不同物種分布的影響，對前兩個排序軸做二維排序圖，根據(jù)物種與土壤氮含量和水分含量的多重回歸系數(shù)繪制t-value雙序圖(圖2)。圖中，物種以帶有箭頭的線段來表示，環(huán)境因子以紅色三角形表示，箭頭長度與方向代表物種與此環(huán)境因子的典范相關(guān)關(guān)系；紅色區(qū)域表示顯著正相關(guān)(P<0.01)，藍色區(qū)域表示顯著負相關(guān)(P<0.01)。結(jié)果表明，浮萍、慈姑與土壤水分含量顯著正相關(guān)，兩物種多度隨土壤水分含量上升而增加；蘆葦、酸模葉蓼和扁桿藨草與土壤水分含量正相關(guān)性不顯著。雙穗雀稗、牛鞭草、苦荬菜與土壤水分含量顯著負相關(guān)，早熟禾和朝天委陵菜與土壤水分含量負相關(guān)性不顯著。在土壤氮含量梯度上，浮萍和蒼耳表現(xiàn)為顯著正相關(guān)，而香蒲和酸模葉蓼表現(xiàn)為顯著負相關(guān)。對土壤水分含量和氮含量進行分量典范對應分析，結(jié)果表明土壤氮、磷含量對物種分布差異的貢獻率分別為32.1%(P=0.01)和25.5%(P=0.042)。

表3 水分梯度上土壤有機碳、氮、磷、鹽含量及pH值分布特征Table 3 Soil organic carbon, nitrogen, phosphorus, salinity and pH along water gradient

SOC: 土壤有機碳soil organic carbon；TN: 全氮total nitrogen；TP: 全磷total phosphorus；EC: 電導率electrical conductivity；VWC: 土壤含水量 soil water content; 均值后不同小寫字母分別表示不同水分梯度上土壤因子在P<0.05水平下差異性顯著

3 討論

CCA排序較好地揭示了植物群落分布與土壤因子的關(guān)系(表4，圖2)，分析結(jié)果表明，土壤氮含量和水分含量是影響該區(qū)域植物群落分布的重要環(huán)境因子。隨著逐漸遠離水域，群落優(yōu)勢種均為蘆葦，但伴生種種類發(fā)生明顯變化，且物種豐富度、均勻度和優(yōu)勢度均表現(xiàn)出一定差異(圖1)。隨逐漸遠離淹水區(qū)，土壤水分含量逐漸下降，盡管群落優(yōu)勢種未發(fā)生變化，但其重要值不斷下降，伴生種則由香蒲、浮萍等適應積水環(huán)境中生長的物種，逐漸過渡到蒼耳、早熟禾、扁桿藨草等較濕潤生境中生長的物種。同時，伴生種的優(yōu)勢度也在發(fā)生變化(表2)，如早熟禾在土壤含水量比較高的區(qū)域處于低優(yōu)勢度的伴生種，而在土壤含水量較低區(qū)域其優(yōu)勢度明顯上升，其重要值從近水區(qū)的7.25上升到中水區(qū)的14.74，遠水區(qū)則高達22.22，并在局部形成了以其為優(yōu)勢種的小群落。物種均勻度(Pielou指數(shù))的變化趨勢也充分反映出以蘆葦為建群種的單優(yōu)群落向蘆葦與多個亞優(yōu)種共存的轉(zhuǎn)變。此外，不同植物對水位梯度反應具有一定差異[34]，水位波動對植被組成、植被邊界具有重要作用[35- 36]，水位波動較大導致植物物種豐度降低[13,37]。漳澤水庫枯水期/豐水期周期性交替對消落帶植物群落組成的擾動，可能是造成本研究中土壤含水量較高區(qū)域物種豐富度低的重要原因之一。濕地生態(tài)系統(tǒng)對水位變化的響應是動態(tài)的，研究區(qū)水文情勢變化對消落帶植物的動態(tài)變化可能具有較大的影響，其影響程度以及對植物多樣性保護和恢復策略的意義，有待于進一步的研究。

表4 典范對應分析(CCA)排序結(jié)果Table 4 Results by canonical correspondence analysis (CCA) ordination

圖2 物種-環(huán)境典范對應分析的t-value雙序圖Fig.2 t-value biplot interpretation between species and environmental factors based on canonical correspondence analysis

在CCA分析的環(huán)境因子預選過程中，土壤氮含量成為第一個進入模型的因子(P=0.008)(表4)，表明土壤氮含量在研究區(qū)植物群落分布中具有較土壤水分含量更為重要的作用。營養(yǎng)物質(zhì)的不斷輸入對濕地植物吸收氮和磷的量以及物種組成的影響十分明顯。本研究中，浮萍和蒼耳的多度與土壤氮含量顯著正相關(guān)，而香蒲和酸模葉蓼的多度與氮含量顯著負相關(guān)，具有相近水分需求特性的物種對土壤氮表現(xiàn)出截然相反的特性，營養(yǎng)物濃度、土壤水分以及物種種間競爭對不同濕地植物生長表現(xiàn)出不同程度的影響[38]，導致適應富氮環(huán)境物種的大量繁殖限制了其他植物生長和繁殖，從而使生物多樣性顯著降低。

植物群落分布特征既是多種因素(主要包括氣候、土壤、水分、地形等)長時間共同影響的結(jié)果，也是植物本身的生物學特性對生長環(huán)境長期適應的結(jié)果[39]。本研究中，蘆葦是濱岸區(qū)植物群落的建群種，225個調(diào)查樣方中有8%為蘆葦單一群落，其原因可能主要是蘆葦自身的生物學特性。Watzel等研究發(fā)現(xiàn)，與寬葉香蒲(Typhalatifolia)和苔草(Carexstricta)相比[38]，蘆葦?shù)母叨群透诒葞缀醪皇軤I養(yǎng)物濃度和土壤水分的影響。在水位、土壤水分含量以及氮含量的作用下，敏感物種被消除，而耐受物種——蘆葦則成為本研究區(qū)植物群落的優(yōu)勢種。此外，富營養(yǎng)化生境中植物對光照的競爭是造成植物多樣性下降的主要原因[40]，蘆葦植株高度遠高于研究區(qū)大部分草本植物，在對光資源的競爭中處于優(yōu)勢地位，這也使得其成為研究區(qū)的優(yōu)勢物種。

本研究中，土壤氮含量和水分含量僅可以解釋3.1%的物種-環(huán)境關(guān)系，表明研究區(qū)植物群落分布很大程度上還受到其他因子的影響，如種間競爭、水位變化、人為干擾、群落的發(fā)育歷史、土地利用方式改變等。例如，遠水區(qū)土壤氮含量顯著高于近水區(qū)的現(xiàn)象在很大程度上反映出(表3)，陸源營養(yǎng)物質(zhì)的輸入可能是造成研究區(qū)土壤氮含量增加的主要來源，濕地內(nèi)人類活動(如放牧、耕作)，雖然目前已經(jīng)停止，但其影響仍將持續(xù)。加深對物種-環(huán)境關(guān)系的理解，將有助于受損濕地生態(tài)系統(tǒng)的保護和恢復，而這有賴于對不同環(huán)境下植物群落多樣性關(guān)鍵影響因子的識別及其長期效應的進一步研究。

4 結(jié)論

通過對長治城市濕地公園濱岸區(qū)植物群落分布特征的調(diào)查，借助CCA分析其與土壤因子的關(guān)聯(lián)性，結(jié)果表明：1)長治城市濕地公園濱岸區(qū)植物共計13科20屬20個種。優(yōu)勢物種為蘆葦、香蒲 、早熟禾、扁桿藨草和蒼耳。 總體上植物物種豐富度較低，物種分布以濕生植物為主，蘆葦為建群種；隨著離水域的距離的增加，物種豐富度、優(yōu)勢度和均勻度均呈遞增趨勢，物種組成上由濕生植物為主逐漸演變?yōu)闈裆?、中生為主，并有中旱生植物出現(xiàn)。2)土壤氮含量和水分含量是影響研究區(qū)植物群落分布的重要環(huán)境因子，二者分別可解釋1.7%、1.4%的物種分布差異，其貢獻率分別為28.4%和23.4%。

[1] 仇保興. 城市濕地公園的社會、經(jīng)濟和生態(tài)意義. 中國園林, 2006, 22(5): 5- 8.

[2] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. 關(guān)于印發(fā)《城市濕地公園規(guī)劃設(shè)計導則(試行)》的通知 (建城 2005 [97]). http://www.mohurd.gov.cn/zcfg/jsbwj_0/jsbwjcsjs/200611/t20061101_157138.html

[3] 王凌, 羅述金. 城市濕地景觀的生態(tài)設(shè)計. 中國園林, 2004, (1): 39- 41.

[4] 林建桃, 胡洋, 曹磊. 基于場地特征的城市濕地公園規(guī)劃設(shè)計. 中國園林, 2013, 29(11): 104- 108.

[5] 王進安, 胡垚, 蔚俊杰. 城市濕地保護利用模式及復合型保護利用策略研究. 城市規(guī)劃學刊, 2013, (Z1): 137- 144.

[6] 韓大勇, 楊永興, 楊楊, 李珂. 濕地退化研究進展. 生態(tài)學報, 2012, 32(4): 1293- 1307.

[7] 賀強, 崔保山, 趙欣勝, 付華齡, 熊雄, 馮光海. 水鹽梯度下黃河三角洲濕地植被空間分異規(guī)律的定量分析. 濕地科學, 2007, 5(3): 208- 214.

[8] 王卿, 汪承煥, 黃沈發(fā), 沙晨燕, 阮俊杰, 王敏. 鹽沼植物群落研究進展: 分布、演替及影響因子. 生態(tài)環(huán)境學報, 2012, 21(2): 375- 388.

[9] 徐遠杰, 陳亞寧, 李衛(wèi)紅, 付愛紅, 馬曉東, 桂東偉, 陳亞鵬. 伊犁河谷山地植物群落物種多樣性分布格局及環(huán)境解釋. 植物生態(tài)學報, 2010, 34(10): 1142- 1154.

[10] 孫菊, 李秀珍, 王憲偉, 呂久俊, 李宗梅, 胡遠滿. 大興安嶺凍土濕地植物群落結(jié)構(gòu)的環(huán)境梯度分析. 植物生態(tài)學報, 2010, 34(10): 1165- 1173.

[11] 趙常明, 陳偉烈, 黃漢東, 田自強, 陳玥, 謝宗強. 三峽庫區(qū)移民區(qū)和淹沒區(qū)植物群落物種多樣性的空間分布格局. 生物多樣性, 2007, 15(5): 510- 522.

[12] 婁彥景, 趙魁義, 馬克平. 洪河自然保護區(qū)典型濕地植物群落組成及物種多樣性梯度變化. 生態(tài)學報, 2007， 27(9): 3883- 3891.

[13] 徐治國, 何巖, 閆百興, 任慧敏. 營養(yǎng)物及水位變化對濕地植物的影響. 生態(tài)學雜志, 2006, 25(1): 87- 92.

[14] 傅德平, 何龔, 袁月, 呂光輝. 艾比湖濕地植物群落特征與土壤環(huán)境關(guān)系研究. 江西農(nóng)業(yè)學報, 2008, 20(5): 106- 109.

[15] 肖德榮, 田昆, 張利權(quán). 滇西北高原納帕海濕地植物多樣性與土壤肥力的關(guān)系. 生態(tài)學報, 2008, 28(7): 3116- 3124.

[16] Miao S L, Newman S, Sklar F H. Effects of habitat nutrients and seed sources on growth and expansion ofTyphadomingensis. Aquatic Botany, 2000, 68(4): 297- 311.

[17] 徐治國, 何巖, 閆百興, 宋長春. 濕地植物對外源氮、磷輸入的響應研究. 環(huán)境科學研究, 2007, 20(1): 64- 68.

[18] Bedford B L, Walbridge M R, Aldous A. Patterns in nutrient availability and plant diversity of temperate North American wetlands. Ecology, 1999, 80(7): 2151- 2169.

[19] 張江英, 周華榮, 高梅. 艾里克湖濕地植物群落特征指數(shù)與土壤因子的關(guān)系. 生態(tài)學雜志, 2007, 26(7): 983- 988.

[20] 田應兵, 宋光煜, 艾天成. 濕地土壤及其生態(tài)功能. 生態(tài)學雜志, 2002, 21(6): 36- 39.

[21] 李玉鳳, 劉紅玉, 曹曉, 鄭囡. 城市濕地公園景觀健康空間差異研究-以杭州西溪濕地公園為例. 地理學報, 2010, 65(11): 1429- 1437.

[22] 何浩, 潘耀忠, 申克建, 朱文泉, 李宜展, 張錦水. 北京市濕地生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值評估. 資源科學, 2012, 34(5): 844- 854.

[23] 李睿, 戎良. 杭州西溪國家濕地公園生態(tài)旅游環(huán)境容量. 應用生態(tài)學報, 2007, 18(10): 2301- 2307.

[24] 沈琪, 黃茶英, 蔣躍平. 杭州西溪和紹興鏡湖國家濕地公園內(nèi)的維管植物多樣性. 武漢植物學研究, 2008, 26(4): 385- 390.

[25] 鄭忠明, 宋廣瑩, 周志翔, 滕明君, 徐永榮, 陳桂橋. 武漢市城市湖泊濕地維管束植物物種組成與生態(tài)特征分析. 濕地科學, 2010, 8(3): 279- 286.

[26] 李素清, 武冬梅, 王濤, 上官鐵梁. 山西長治濕地草本植物優(yōu)勢種群和群落的空間格局分析. 草業(yè)學報, 2011, 20(3): 43- 50.

[27] 孫利青, 武冬梅, 李素清. 長治漳澤水庫濕地植物群落的數(shù)量分類與排序研究. 科技情報開發(fā)與經(jīng)濟, 2010, 20(2): 165- 167.

[28] 長治市城區(qū)志編委會. 長治市城區(qū)志. 西安: 陜西人民出版社, 1999.

[29] 鮑士旦. 土壤農(nóng)化分析 (第三版). 北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社, 2000.

[30] 方精云, 王襄平, 沈澤昊, 唐志堯, 賀金生, 于丹, 江源, 王志恒, 鄭成洋, 朱江玲, 郭兆迪. 植物群落清查的主要內(nèi)容、方法和技術(shù)規(guī)范. 生物多樣性, 2009, 17(6): 533- 548.

[31] 張金屯. 數(shù)量生態(tài)學. 北京: 科學出版社, 2004.

[32] Lepés J, Smilauer P. Multivariate analysis of ecological data using CANOCO. Cambridge: Cambridge University Press, 2003.

[33] 李國慶, 王孝安, 郭華, 朱志紅. 陜西子午嶺生態(tài)因素對植物群落的影響. 生態(tài)學報, 2008, 28(6): 2463- 2471.

[34] 王海洋, 陳家寬, 周進. 水位梯度對濕地植物生長、繁殖和生物量分配的影響. 植物生態(tài)學報, 1999, 23(3): 269- 274.

[35] Wagner T, Michael Falter C. Response of an aquatic macrophyte community to fluctuating water levels in an oligotrophic lake. Lake and Reservoir Management, 2002, 18(1): 52- 65.

[36] Leira M, Cantonati M. Effects of water-level fluctuations on lakes: an annotated bibliography. Hydrobiologia, 2008, 613(1): 171- 184.

[37] 孫榮, 袁興中, 劉紅, 陳忠禮, 張躍偉. 三峽水庫消落帶植物群落組成及物種多樣性. 生態(tài)學雜志, 2011, 30(2): 208- 214.

[38] Wetzel P R, van der Valk A G. Effects of nutrient and soil moisture on competition betweenCarexstricta,Phalarisarundinacea, andTyphalatifolia. Plant Ecology, 1998, 138(2): 179- 190.

[39] 賀金生, 陳偉烈. 陸地植物群落物種多樣性的梯度變化特征. 生態(tài)學報, 1997, 17(1): 91- 99.

[40] Hautier Y, Niklaus P A, Hector A. Competition for light causes plant biodiversity loss after eutrophication. Science, 2009, 324(5927): 636- 638.

Species composition and soil gradient analysis of plant communities in the waterside zone of Changzhi National Urban Wetlands Park

WU Xiaogang1,*, YANG Xiuyun2, BIAN Jun2, ZHU Ye2, CAO Ye2

1CollegeofUrbanandRuralConstruction,ShanxiAgriculturalUniversity,Taigu030801,China2CollegeofForestry,ShanxiAgriculturalUniversity,Taigu030801,China

Wetlands provide many important ecosystem services to human society. Thus, urban wetland park construction aiming at a simultaneous increase in nutrient retention and species diversity in urban area has recently become applied as a compensation measure for past disorder exploitation and activities. A lack of information on ecological function and process of wetlands, especially mechanism of plant diversity maintain, has restricted development of wetland park in urban. To fill this information gap, soil characteristics were correlated with plant species diversity in Changzhi Urban Wetland Park，located in southeast Shanxi, China. The occurrence and distribution of herbaceous plants were investigated on 225 plots along 15 transects in the waterside zone . The occurrence and distribution of herbaceous plants were investigated on 225 plots along 15 transects in the waterside zone . The relationship between the distribution and abundance of herbaceous species and environmental gradients was analyzed using the canonical correspondence analysis (CCA) ordination method. Forward selection and Monte Carlo permutation test were used to select the factors significantly determine the herbaceous plant distribution. Partial CCA (PCCA) was also performed to partition the variance that was explainable by factors studied. There are 20 species were observed in the studying area, belonging to 13 families and 20 genus, and most of them are hygrophytes and mesophytes. In order of the important value (IV), the dominant species arePhragmites,Typha,Poa,ScripusandXanthium. Increasing trends in species richness, Shannon-Weiner information, Simposon Index and Pielou uniformity with increasing distance from water were observed. Overall the community showed low species diversity. Forward selection and Monte Carlo test suggested that soil nitrogen and soil moisture were the most important factors determining plant distribution. PCCA revealed that soil nitrogen and soil moisture explained 1.7% and 1.4% of variance in the distribution of herbaceous plants. However, the fact that majority of the variance was unaccounted for by the factors studied suggests that other factors we did not measure could play a vital role in determining the occurrence and distribution of herbaceous plants in the waterside zone, e.g., interspecific competition, water level fluctuation, human activities and random events.

species diversity; soil moisture; soil nitrogen content; CCA; vegetation-site relationship

山西省自然基金資助項目(2010021027- 4,2010021028- 6); 山西省高校"131"領(lǐng)軍人才工程優(yōu)秀中青年拔尖創(chuàng)新人才項目(2013)；山西農(nóng)業(yè)大學博士科研啟動項目; 山西農(nóng)業(yè)大學“學術(shù)骨干”項目

2014- 05- 20;

2014- 12- 09

10.5846/stxb201405201036

*通訊作者Corresponding author.E-mail: wuxg@sxau.edu.cn

武小鋼，楊秀云，邊俊，朱燁，曹曄.長治城市濕地公園濱岸區(qū)植物群落特征及其與土壤環(huán)境的關(guān)系.生態(tài)學報,2015,35(7):2048- 2056.

Wu X G, Yang X Y, Bian J, Zhu Y, Cao Y.Species composition and soil gradient analysis of plant communities in the waterside zone of Changzhi National Urban Wetlands Park.Acta Ecologica Sinica,2015,35(7):2048- 2056.