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        南四湖濕地植被演替及恢復(fù)技術(shù)研究

        2017-10-18 06:43:34良,梁玉,房用,趙
        山東水利 2017年10期
        關(guān)鍵詞:科數(shù)群系香蒲

        馬 良,梁 玉,房 用,趙 瑩

        (1.山東省水利科學(xué)研究院,山東 濟(jì)南 250014;2.山東省林業(yè)科學(xué)研究院,山東 濟(jì)南 250014)

        南四湖濕地植被演替及恢復(fù)技術(shù)研究

        馬 良1,梁 玉2,房 用2,趙 瑩1

        (1.山東省水利科學(xué)研究院,山東 濟(jì)南 250014;2.山東省林業(yè)科學(xué)研究院,山東 濟(jì)南 250014)

        本文在對南四湖不同生境下植物種類、數(shù)量、分布情況、植物群落結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)上,研究了南四湖植物分布規(guī)律、人為干擾下變化規(guī)律,并依據(jù)水深變化提出了荒地或林地、沼澤或灘涂、水域三種演替生境下的植被演替規(guī)律,篩選出南四湖濕地主要植物群系,明確了植被恢復(fù)模式及技術(shù)體系。

        演替;人為干擾;挺水植物;優(yōu)勢種;植物群系

        植被次生演替理論是指導(dǎo)退化濕地植被恢復(fù)的重要理論基礎(chǔ)。相對于其他生境,濕地植被的次生演替速度較快,達(dá)到穩(wěn)定階段所需時間比較短,一般需要15~20年。干擾持續(xù)的時間、濕地破壞的程度及生境恢復(fù)的方式等是影響濕地恢復(fù)的主要因子,其中水位變動是影響濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的最重要的因素。

        南四湖是內(nèi)陸十大淡水湖泊之一,是淮河以北地區(qū)面積最大、結(jié)構(gòu)完整、保存較好的內(nèi)陸大型淡水、草型湖泊濕地,同時也是南水北調(diào)東線工程的重要調(diào)蓄水庫,其濕地功能直接影響南水北調(diào)水質(zhì)保障。1994年南四湖濕地就列入《中國重要濕地名錄》和水禽棲息地恢復(fù)優(yōu)先工程區(qū),2000年納入國務(wù)院頒布的《中國濕地保護(hù)行動計劃》,2003年6月經(jīng)山東省人民政府批準(zhǔn)建立的省級自然保護(hù)區(qū)。由于周邊區(qū)域分布傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)區(qū)和重要能源基地,其優(yōu)越的位置與區(qū)位條件,決定了人為干擾十分強(qiáng)烈。自1980年以來,經(jīng)濟(jì)社會飛速發(fā)展帶來的不合理開發(fā)利用,使湖區(qū)污染加劇,水質(zhì)逐年惡化,濕地面積不斷減少,生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重破壞,生態(tài)功能退化等問題,急需進(jìn)行濕地植被恢復(fù)與重建。

        1 濕地植被概況

        南四湖濕地自然保護(hù)區(qū)總面積1182.55 km2,濕地類、主要濕地型及其面積詳見表1。

        表1 南四湖濕地自然保護(hù)區(qū)組成表 km2

        在對南四湖進(jìn)行全面踏查的基礎(chǔ)上,選擇典型區(qū)域設(shè)置調(diào)查樣方,其中,喬木樣方面積為20 m×20 m,灌木樣方面積為5 m×5 m,草本樣方為1 m×1 m,共調(diào)查樣方1 240個。每個樣方調(diào)查記錄植物名稱、海拔、經(jīng)緯度、小生境、植物群系、樣方面積、以及喬木和灌木的冠幅、高度、胸徑、株數(shù),草本植物的蓋度、高度和株數(shù)。

        研究發(fā)現(xiàn),南四湖濕地內(nèi)維管束植物共有66科,149屬,203種。包括有蕨類植物3科,3屬,3種;裸子植物2科,2屬,2種;單子葉植物14科,40屬,59種;雙子葉植物47科,104屬,139種。草本植物種占調(diào)查種總量的87.19%,喬木、灌木植物分別占8.87%和3.95%。草本植物主要為多年生草本(47.78%)和一年生草本植物(31.03%)。

        聚類分析表明:湖區(qū)內(nèi)禾本科和菊科為優(yōu)勢科,豆科、蓼科、眼子菜科、莧科、唇形科、莎草科的屬種數(shù)量也占有一定的優(yōu)勢。

        調(diào)查發(fā)現(xiàn),不同濕地類下,植物優(yōu)勢種和植物群系的分布都存在差異。人工濕地主要植物群系為蘆葦群系、蓮群系、楊樹群系、柳樹群系,優(yōu)勢種為蘆葦、蓮、浮萍、槐葉萍等;湖泊濕地主要植物群系為蘆葦群系、蓮群系、香蒲群系、水花生群系、浮萍群系,優(yōu)勢種為蘆葦、蓮、水花生、浮萍、香蒲等;河流濕地的主要植物群系為蘆葦群系、蓮群系、槐葉萍群系、葎草群系、香蒲群系,優(yōu)勢種為浮萍、槐葉萍、蘆葦、假稻、蓮、水花生、葎草等;沼澤濕地主要植物群系為蘆葦群系、蓮群系、槐葉萍群系、香蒲群系、芡群系等,優(yōu)勢種為蘆葦、蓮、槐葉萍、水鱉、紫萍、金魚藻、芡、水花生等。

        2 人為干擾下濕地植被變化

        南四湖濕地中,主要人為干擾為道路、養(yǎng)殖和住宅。其中道路干擾中,硬性路面為13條,非硬性路面為1條;水產(chǎn)養(yǎng)殖面積25 164.48 hm2;住宅為1 900戶。

        在未受人為建設(shè)干擾的濕地植物組成中,包括高等植物37科,57屬,106種,其中,優(yōu)勢植物的代表是蘆葦、楊樹、旱柳、香蒲、金魚藻、黑楊、狐尾藻、葎草、黑藻、狗尾草,分別隸屬于禾本科、楊柳科、香蒲科、金魚藻科、小二仙草科、大麻科、水鱉科。植物優(yōu)勢科分別是禾本科,占總科數(shù)的20.0%;楊柳科,占總科數(shù)的17.1%;香蒲科、睡蓮科、菊科、莧科、眼子菜科,均占總科數(shù)的5.7%。而在受人為建設(shè)干擾的濕地植物組成中,包括植物56科68屬100種,其中,優(yōu)勢植物的代表是蘆葦、狗牙根、堿蓬、楊樹、茵陳蒿、酸模葉蓼、水蓼、野大豆、黑藻、艾蒿,分別隸屬于禾本科、藜科、楊柳科、菊科、蓼科、蝶形花科、水鱉科。

        植物優(yōu)勢科分別是禾本科,占總科數(shù)的16.2%;菊科,占總科數(shù)的14.7%;藜科,占總科數(shù)的7.4%;楊柳科、蓼科,占總科數(shù)的5.9%;香蒲科、睡蓮科,占總科數(shù)的4.4%;浮萍科、眼子菜科、莧科,均占總科數(shù)的2.9%。在受人為干擾前后對比發(fā)現(xiàn),受人為建設(shè)干擾時菊科、藜科等陸生種所在的科優(yōu)勢較大,而以眼子菜科、香蒲科為代表的水生植物所在的科優(yōu)勢下降明顯。

        同樣,分析植物生態(tài)類型構(gòu)成發(fā)現(xiàn),未干擾前水生植物、濕生植物、中生與旱生植物分別占總物種數(shù)的45%、11%、44%,干擾后比例變?yōu)?5%、25%、50%。因此,受人為干擾水生植物比例明顯下降,而中生與旱生植物比例則上升。未受干擾時,濕生植物所占比例較小,是水生、中生與旱生植物的1/4,干擾后,中生與旱生植物所占比例最高,成為水生植物、濕生植物的兩倍。在水生植物的生態(tài)類型構(gòu)成中,未受干擾時沉水植物、浮葉與漂浮植物比例高,而挺水植物則相反,受干擾后比例高。這說明隨著人為干擾的發(fā)生,水生植物中具有陸生性質(zhì)的挺水植物,如香蒲、蓮等,在人為干擾后逐漸成為了優(yōu)勢種類。

        3 濕地植被演替規(guī)律

        本研究將南四湖從湖心向外圍、積水由多到少,劃分為三類演替生境:荒地、林地為基本無積水或僅在雨季積水;沼澤、灘涂主要為間歇性積水,部分可能存在永久性積水現(xiàn)象,但水深一般較淺;水域則為永久性積水,是水深最深的區(qū)域。

        表2 南四湖濕地不同演替生境的植被分布

        在區(qū)域分布上,沼澤、灘涂一般會介于水域和荒地、林地兩種小生境之間,這類生境在雨季或水源充足的情況下,積水面積較大,如果水源持續(xù)充足,則可進(jìn)一步演變成水域;而旱季或水源不足的情況下,積水面積逐漸減少,但土壤含水仍高于荒地,如果干旱持續(xù)或水源被切斷長期無水源供應(yīng),這類區(qū)域會逐步演變成荒地。

        與此同時,生境內(nèi)植被的種類及分布勢必發(fā)生演替變化,沼澤、灘涂的植物種類相對較多,既包含有依水而生的蓮、菰、浮萍、香蒲等,也有一些適合生活與水邊的植物,如水蓼、紅蓼、假稻、蘆竹、盒子草、扁稈藨草等,還有狗尾草、葎草、天名精、一年蓬等,具體分布詳見表2。

        上述植被隨著積水狀況的變化會產(chǎn)生一定的變化,積水增加,則水生植被會相應(yīng)增多,相反,積水減少,濕生植物、中生植物會增多。

        4 濕地植被恢復(fù)模式及技術(shù)體系

        在分析了157種植被的群系中篩選出10個湖泊濕地主要的植物群系:蘆葦群系、蓮群系、雜交楊群系、水鱉群系、水燭群系、莕菜群系、菰群系、扁稈藨草群系、香蒲群系、喜旱蓮子草群系,群系數(shù)量比例達(dá)80.25%,其中蘆葦群系在數(shù)量上表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。需要注意的是,侵入種喜旱蓮子草群系也有大比例分布,今后應(yīng)注意其危害,并及時采取相應(yīng)措施。

        本研究提出濕地植被恢復(fù)技術(shù)體系,可分為四個層次:1)物種恢復(fù)技術(shù)。主要包括物種選育與培植技術(shù)、先鋒物種引入技術(shù)、土壤種子庫引入技術(shù)、水生植物恢復(fù)技術(shù)等;2)種群恢復(fù)技術(shù)。主要包括種植密度控制技術(shù)、種群競爭控制技術(shù)、造林技術(shù)等;3)群落恢復(fù)技術(shù)。包括群落空間配置技術(shù)、植被帶恢復(fù)技術(shù)、群落鑲嵌組合技術(shù)和功能區(qū)劃技術(shù)等;4)濕地植被恢復(fù)管理技術(shù)。包括水管理、植物管理、施肥管理、雜草和蟲害管理及封育管理等。該體系強(qiáng)調(diào)的是多項技術(shù)措施的組裝配套,綜合應(yīng)用。

        5 結(jié)語

        研究成果在南四湖開展了技術(shù)推廣,5年內(nèi)累計推廣面積166.67 hm2。通過推廣項目成果,特別是植被恢復(fù)模式、先鋒物種引入和植被帶恢復(fù)等關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用,有效地解決了濕地恢復(fù)中物種搭配模式,提高了南四湖濕地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,實現(xiàn)了濕地保護(hù)利用和可持續(xù)發(fā)展。

        [1] 范小莉,等.南四湖濕地植被構(gòu)成及分布分析[J].山東大學(xué)學(xué)報(理學(xué)版),2016,51(7):131-135.

        (責(zé)任編輯 遲明春)

        Q948

        B

        1009-6159(2017)-10-0025-03

        馬良(1980—),男,博士,高級工程師

        山東省省級水利科研項目“生態(tài)河道治理植物配置技術(shù)研究”(SDSLKY201504)、山東省科技發(fā)展計劃項目“山東南水北調(diào)主干系植被恢復(fù)關(guān)鍵技術(shù)研究”(2012GNC11109)資助。

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