白洋淀湿地不同生境植物群落...种多样性变化及影响因素分析_张树彬.pdf

河北林业科技第 4 期2022 年 12 月收稿日期：2022-09-20基金项目：河北省重点研发计划“白洋淀湿地典型植物群落物种多样性保护及修复技术研究”（20327601D）。第一作者：张树彬（1988-），男，硕士，林业工程师。研究方向：林业经济、群落生态学。*通讯作者：张树梓（1984-），男，博士，林业工程师。研究方向：生物多样性维持机制和群落动态。白洋淀湿地不同生境植物群落物种多样性变化及影响因素分析张树彬1，任启文2，3，李联地2，3，张树梓2，3*（1.河北林业生态建设投资有限公司，河北 石家庄 050000；2.河北省林业和草原科学研究院，河北 石家庄 050061；3.河北小五台山森林生态系统国家定位观测研究站，河北 涿鹿 075600）摘要：植物群落是湿地生态系统生态功能发挥的基础，探讨湿地植物群落物种多样性以及主要环境驱动因子，有助于了解湿地植物群落演替过程，能够为湿地植物群落保护与恢复提供参考。该研究以白洋淀湿地洲滩草本植物群落和水生植物群落为研究对象，在群落调查和环境因子测定的基础上，分析了不同生境植物群落物种多样性特征和主要环境驱动因子。结果显示：（1）在洲滩草本植物群落共调查到 57 种，隶属 24 科 46 属；水生植物群落调查到 18 种，隶属 12 科 13 属；两种生境物种组成差异显著。（2）整体上，洲滩草本植物群落物种多样性高于水生植物群落，其中，2 种生境植物群落的 Simpson 指数、Shannon-Wiener 指数、Margalef 丰富度指数和 Berger-Parker 优势度指数差异达到显著水平。（3）洲滩草本植物群落物种多样性变化主要受土壤自然含水量、全磷和 pH 值的影响，而水体透明度、硝态氮和底泥碱解氮是影响水生植物群落物种多样性变化的主要因素。研究结果表明：白洋淀湿地不同生境植物群落物种多样性受环境因素影响显著，因此，通过科学的管理措施调节和改善植物群落的生境质量，可以有效促进不同生境植物群落的物种多样性水平。关键词：白洋淀湿地；生境；植物群落；物种多样性；环境因素中图分类号：Q948.1文献标识码：A文章编号：1002-3356（2022）04-0001-06Species diversity of plant communities and its response with environmental factors in different habitats ofBaiyangdian wetlandZHANG Shu-bin1，REN Qi-wen2，3，LI Lian-di2，3，ZHANG Shu-zi2，3*（1.Hebei Forestry Investment Co.，Ltd.，Shijiazhuang，Hebei 050000；2.Hebei Academy of Forestry and Grassland Science，Shijiazhuang，Hebei 050061；3.Hebei Xiaowutai Forestry Ecosystem Research Station，Zhuolu，Hebei 075600）Abstract：Plant communities are the basis of ecological function of wetland ecosystem.Exploring the speciesdiversity of plant communityand its main environment driving factors are important to understand the successionprocess of plant communities，and can provide reference for the protection and restoration of plant community.Inthis study，based on the ofplant community investigations andenvironmental factors measurements of thefloodplain herbaceous plant community and the aquatic plant community in the Baiyangdian wetland，the speciesdiversity and main environmental driving factors of plant communities in different habitats were analyzed.Theresults showed thatthere were 57 species belonging to 24 families and 46 genera in the floodplain herbaceousplant community，and 18 species belonging to 12 families and 13genera in the aquatic plant community.Therewere significant differences in species composition of plant communities in different habitats.On the whole，thespecies diversity of floodplain herbaceous plant communities were higher than that of aquatic plant communities，inwhich，Simpson index，Shannon Wiener index，Margalef richness index and Berger-Parker dominance indexof plant communities in the two habitats were significantly different.The key environmental factors affecting thespecies diversity of floodplain herbaceous plant communities included soli water content，total phosphorous and1-DOI:10.16449/ki.issn1002-3356.2022.04.011河北林业科技第 4 期2022 年 12 月物种多样性是生物多样的核心组分，一直是群落生态学研究的热点。物种多样性不仅能够揭示群落中物种的组成结构、丰富度、均匀度和优势度，还可以反映群落与环境的相互关系1-3。物种多样性在衡量生态系统功能和稳定性等方面具有重要指示作用4-5。植物的定居、生长和繁衍离不开适宜的环境条件，生境条件往往决定了植物群落的物种多样性特征，在小尺度上，生境的差异是形成群落物种多样性格局以及导致多样性特征变化的主要驱动因素2，6-7。湿地是地球上最重要的生态系统之一，被誉为“地球之肾”、“淡水之源”，在维持区域生态系统平衡和保护生物多样性等多方面有着重要作用8。湿地面积仅占地球表面面积的 6%，却为世界上 20%的生物提供了生境9。植物群落作为核心生产者，是湿地生态系统的重要组成部分，在调节湿地小气候和指示湿地环境变化等方面发挥着关键作用10，同时，湿地植物为水鸟和其他动物提供了栖息地，是湿地生物多样性维持的基础11。湿地植物群落多样性水平可以有效反应湿地生态系统健康状况和退化湿地的恢复效果，并且对湿地生态系统功能的维持具有重要作用12。草本植物群落是湿地洲滩生境的主要植物群落类型，对环境变化和人为干扰也较为敏感，是湿地植物群落研究的重点，而湿地水生植物具有较强的水环境依赖性，对水环境胁迫的响应也最为敏感，其种群和群落物种多样性的变化关系到生态系统的健康稳定13。白洋淀湿地被誉“华北之肾”，是雄安新区的重要水系，同时也是雄安新区的核心生态功能区，对维护雄安新区生态系统平衡发挥着重要作用。分析白洋淀湿地植物群落物种组成、多样性特征以及主要限制性环境因子，对于保护和恢复湿地植物群落具有重要意义。因此，本研究在对白洋淀湿地不同区域洲滩草本植物群落和水生植物群落调查及环境因子测定的基础上，分析 2 种生境植物群落物种组成和物种多样性特征，并通过多元回归分析探讨影响白洋淀湿地植物群落物种多样性的主要环境因子，以期为白洋淀湿地植物群落的保护和恢复提供科学参考。1材料与方法1.1研究区概况白洋淀湿地位于河北省中部，太行山东麓，隶属大清河水系，地理位置为：3843392N，115381167E，总面积 366km2，是华北平原最大的淡水湿地，也是雄安新区的重要水系，主要由 143 个大小不等的淀泊组成。白洋淀海拔 510m，地势呈现出由西北向东南略倾斜的趋势。该地区属暖温带大陆季风气候，年平均气温 9.9，年降水量约为563.9mm，无霜期 203d，土壤以沼泽土为主14。1.2样地设置和群落调查根据研究区生境特点，采用样带法和样方法对白洋淀湿地的水生植被和洲滩草本植被进行调查，选择人为干扰较少的区域布设垂直于水陆交界线的植物群落调查样带，分别布设 10 个水生植物群落样带和 10 个洲滩草本植物样带，在每个样带中设置 3 个 2m2m 的植物群落样方，样方之间间隔不小于 5m，共计 30 个水生植物群落样方，30 个洲滩草本植物群落样方。在每个样方内，鉴定植物种类，记录物种多度、盖度和分布状况。1.3环境因子测定与筛选本研究分别采集水生植物样方和洲滩草本植物样方的环境因子数据。在每个水生植物群落样方，使用萨氏透明度盘测定水体透明度，使用铅坠和带刻度的绳子测定水深。分别利用采水器和底泥采集器采集样方水样和底泥样品，将样品带回实验室测定水样和底泥的化学性质，其中，水样的主要测定指标分别为：pH 值、电导率、化学需氧量、铵态氮、硝态氮、全氮、全磷、砷、铅。底泥测定指标包括：pH 值、有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、全氮、全磷、全钾。在每个洲滩草本植物样方中沿对角线选择 3 个取样点，利用环刀和铝盒采集表层土壤，带回实验室测定土壤物理和化学性质，测定指标分别为：土壤容重、最大持水量、自然含水量、毛管孔隙度、pH 值、pH value.Water transparency，nitrate nitrogen and soil alkaline-hydrolyzable nitrogenwere the main environmen-tal factors affecting the species diversity of aquatic plant community.The results suggested thatthe species diver-sity of plant communities were significantly affected by environmental factors in different habitats of Baiyangdianwetland.Therefore，regulating and improving habitat conditions through scientific management measures couldeffectively promote the species diversity of plant communities in different habitatsinBaiyangdian Wetland.Key words：Baiyangdian wetland，habitats，plant community，species diversity，environmental