三江平原毛果苔草种群特征对水分环境梯度的响应研究

针对当前湿地生态水文学中水文-植被关系研究的热点问题，依托国家生态系统研究网络台站和湿地保护区，选择三江平原典型湿地植被类型毛果苔草种群为研究对象，在野外植被调查和水文要素长期观测的基础上，综合运用生态学、水文学研究方法，揭示湿地水文环境梯度下的毛果苔草种群特征，定量分析湿地水文情势与毛果苔草种群生物生态特征的相互关系；确定毛果苔草的水位生态幅；建立湿地水位动态模拟模型，探讨水文情势变化下毛果苔草种群特征的动态响应。通过湿地水文-植被关系的量化研究，有助于深入了解湿地生态格局和过程，进一步完善湿地生态水文学研究理论和方法体系。同时也为退化湿地的健康评价、生态修复与重建以及湿地保护和管理提供科学依据。

受区域人类活动影响，保护区湿地水文情势显著改变，浓江多年天然平均径流量1.91×108 m3，1989年上游截流后这部分水量被直接排走，直接导致了沼泽湿地的水源短缺。保护区成为一个独立水文单元，湿地水源补给主要靠大气降水，地表水位近50年内下降了0.95m；保护区淹没面积减少了近2/3，水量减少了0.49×108 m3，湿地地表水位不断下降，湿地生态系统植被的物种组成和分布发生显著变化。水位不同导致毛果苔草密度有显著的变化。水深在10-20cm之间，毛果苔草密度明显大于其他水深梯度。在水深大于30cm和无地面积水地点，毛果苔草基本不出现，反映了水深梯度对毛果苔草分布的基本规律。当水深在10-20cm毛果苔草株高为最大值，说明水深的大小对毛果苔草生态特征有显著控制作用。水深在10-20cm时毛果苔草生物量最大，反映出水位大小对生物量的直接影响。TWINSPAN分类结果表明水深梯度是毛果苔草群落生态特征的主要限制因子。水深过高或过低时，毛果苔草群落均匀度指数和多样性指数都比较低，物种均匀度较差，而水深处于中间位置时物种分配较为均匀。从各个群丛的生物多样性可以看出毛果苔草群落植被的生长和水深情况有很好的相关关系。通过利用高斯模型定量确定了毛果苔草种群对水深的响应关系，得到了毛果苔草种群的水深最适生态幅度。基于生物量的芦苇水深最适生态幅为[13.45，29.78]，最适生长点为21.6cm；基于高度的毛果苔草水深最适生态幅[2.31，40.11]，最适生长点为21.2cm。对以上两个生态幅取交集，最终确定其最适生态幅为[13.45，29.78]，最适生长点求平均为21.4cm，可以认为在水深为21.4cm时，毛果苔草长势最好。基于研究区DEM，获取毛果苔草分布的高程信息，毛果苔草分布高程平均值为52.25m。以此高程值为基础，确定毛果苔草最适生态幅对应的水位为[52.38，52.55]，最适生长点对应的水位为52.46m。目前情况下，保护区湿地平均水位52.5m，对应毛果苔草分布区域面积41.29ha；如果保护区水位继续下降0.5m，将导致毛果苔草分布范围将进一步缩减至河道相邻地区，分布区域面积32.07，减少9.22ha。毛果苔草是本区湿地典型植被，具有重要的知识意义，因此，水位的进一步下降，必将导致保护区湿地面积的减少和持续退化，必须开展保护区湿地的补水工作。