乌裕尔河人工辅助恢复湿地植物群落结构及多样性

韩勤，焦书山，刘新宇，李勇，赵岭

(1.黑龙江省森林与环境科学研究院，黑龙江 齐齐哈尔 161005； 2.内蒙古红花尔基樟子松林国家级自然保护区管理局，内蒙古 呼伦贝尔 021112)

湿地生态系统是全球三大生态系统之一，是人类赖以生存与发展的重要生存环境[1]。湿地植物多样性是衡量湿地生态功能、生态系统稳定的重要指标，保持湿地植物多样性对维护湿地生态系统的稳定具有重要作用。乌裕尔河湿地与扎龙湿地毗邻，拥有松嫩平原沼泽湿地的典型特征，具有重要的生态和科研价值。本研究对乌裕尔河受损湿地人工播草籽进行植被恢复试验。

1 研究区概况

黑龙江乌裕尔河自然保护区位于黑龙江省齐齐哈尔市富裕县境内，保护区地理坐标为：47°30′46″—47°50′37″ N，124°11′53″—124° 52′ 56″ E。本区地处嫩江左岸，乌裕尔河中上游。属干旱、半干旱的冲积、风积平原。该区地势为自东北向西南缓倾斜，海拔150～220 m，地形开阔平坦，沿河漫滩上相间分布着风积沙丘，相对高差5～10 m，低洼的冲积平原上湖泊泡沼星罗棋布。该区年平均气温3.1 ℃，区内年平均风速3.7 m·s-1(3级)。乌裕尔河湿地地处多个植物区系的交错地带，植物种类繁多，共有维管束植物83科501种，区内野生动物较丰富，其中鱼类9 科47种；两栖动物4科6 种；爬行动物3 科3种；鸟类48 科265 种；兽类9科25种。

2 材料与方法

2.1 野外调查及采样

在乌裕尔河自然保护区内受损湿地播种沙打旺、披碱草和谷稗进行植被恢复试验，在试验地选择具有代表性的植被组成设置样方，每一种试验地设置3个1 m×1 m的样方，调查样方内植被种类、数量、高度、生物量、优势种及湿地生境状况等各生物要素。

2.2 多样性指数选取及数据处理

避免单一多样性指数出现结果偏差，本研究选用Shannon-Wiener物种多样性指数、Margalef物种丰富度指数、Pielon均匀度指数和Simpson物种优势度指数4个生物多样性指数。

H为物种多样性指数，S为物种总数目，Pi为属于种i的个体在全部个体中的比例。

S为物种数目，Pi为某一个体数占群落总个体数的比例。

Margalef物种丰富度指数：D=(S-1)/lnN

式中S为群落中的总数目，N为观察到的个体总数。

Pielou均匀度指数：E=H/Hmax

式中H为实际观察的物种多样性指数，Hmax为最大的物种多样性指数，Hmax=lnS(S为群落中的总物种数)。

对沙打旺、披碱草、谷稗恢复地选取的每块样地植物多样性指数进行计算，并比较分析这3种植被恢复的植物多样性。

3 结果与分析

3.1 植物群落组成

调查显示，试验区恢复后植物共计63种，分属于17个科。其中具有代表性的主要植物群落为：谷稗播种区有稗草群落(Comm.Echinochloacrusgalli)，芦苇群落(Comm.Phragmitesaustralias)和较少的狭叶香蒲群落(Comm.Typhaangustifolia)；披碱草播种区有披碱草群落(Comm.ElymusdahuricusTurcz.)，狗尾草群落(Comm.Setarisviridis)，藨草群落(Comm.Scirpustriqueter)，拂子茅群落(Comm.Calamagrostisepigeios)等；沙打旺播种区包括沙打旺群落(Comm.Astragalusadsurgens)、星星草群落(Comm.Puccinelliatenuiflora)、狼尾草群落(Comm.Pennisetumalopecuroides)和碱蓬群落(Comm.Suaedaglauca)。谷稗草试验地植物种类比较单一，植物群落数量较少；披碱草试验地形成禾草、莎草类植物群落和一些陆生、旱生杂类草植物群落；沙打旺恢复试验地主要是杂类草的盐生、旱生植被。

3.2 优势种及生物量

在湿地生态系统中，对环境的形成有明显控制作用的植物种成为优势种，它们通常是个体数量多、投影盖度大、生物量高、体积较大、生活能力较强的植物种类。该试验中，在谷稗草播种恢复试验地，谷稗草形成单一优势种，占绝对优势地位，高度约1.5 m，盖度100%，地上生物量达694.6 g·m-2，谷稗草群落内部伴生植物种类极少；在披碱草试验地，植被总盖度100%，披碱草盖度达80%，平均高度约1.0 m，披碱草形成主要优势种，其伴生较多的莎草、禾草和农田杂类草等(伴生植被约10种，盖度达30%)，并形成群落，地上生物量305.64 g·m-2；在沙打旺试验地，沙打旺占主导，平均高度1.3～1.5 m，样地植被总盖度100%，沙打旺盖度约90%，伴生低矮杂类草较多，盖度约20%，伴生植被种类10余种，地上生物量293.8 g·m-2，有盐生、旱生植被形成共生群落。

3.3 植物多样性

在湿地生态系统中，植被群落的多样性是群落稳定性的一个重要尺度。乌裕尔河湿地人工辅助植被恢复区植物多样性指数调查统计见表1。

表1 乌裕尔河湿地人工辅助植被恢复区植物多样性指数

图1 沙大旺、披碱草、谷稗恢复试验地群落多样性比较

3种植物在受损湿地播种恢复试验中群落多样性指数比较见图1。在该研究中，从植物多样性指数看，Shannon-Wiener指数变化范围在1.51～3.85，Simpson指数在0.12～0.47，Pielon指数在0.62～0.91，Margalef指数在3.52～4.79。

Simpson物种优势度指数，该值越大，说明群落中优势物种越少。沙打旺数值最大为0.43，沙打旺>披碱草>谷稗草。说明沙打旺作为优势种数量上最少，沙打旺在群落中的优势地位不明显，而谷稗草恢复地优势度数值最小为0.14，说明谷稗草作为优势种数量多，植被单一。披碱草趋于沙打旺和谷稗草之间。

Pielon物种均匀度指数，一般用来表征群落中物种空间分布的均匀程度，数值越大说明分布越均匀。从表1中可以看出沙打旺群落Pielon均匀度指数在0.85～0.91，均值为0.88。谷稗草群落均值0.68为最低。从均匀度看沙打旺群落>披碱草群落>谷稗草群落。

Margalef物种丰富度指数，反映植物群落内部或生境中物种个体数量的指数，值越大，数量越多。披碱草平均值4.65为最高，其次谷稗草为4.38，沙打旺3.83为最低。

Shannon-Wiener指数是反映群落物种种类多样性的指标，该指数值越大，表示群落中生物种类越丰富，群落的复杂程度也越高[2]。从多样性指数看沙打旺和披碱草接近分别为3.73、3.36，谷稗草均值只有1.57，说明披碱草群落和沙打旺群落的植物种类丰富程度远大于谷稗草群落。

4 结论

4.1 在该植被恢复试验中，调查到17科63种植物，从群落组成看，谷稗草恢复试验地植物种类单一；披碱草试验地主要是禾草、莎草植物群落和一些陆生、旱生杂类草植物群落；沙打旺地主要是杂类草的盐生、旱生植被。从优势地位上来看，谷稗草占绝对优势地位，形成单一优势种；披碱草在恢复中形成主要优势种，同时伴生低矮的莎草、禾草和农田杂类草。

4.2 从多样性指数看，Shannon-Wiener指数变化范围在1.51～3.85，Simpson指数在0.12～0.47，Pielon指数在0.62～0.91，Margalef指数在3.52～4.79。通过播种3种植物进行植被恢复后生物多样性分析，谷稗草在恢复试验中植物种类单一，植物整体均匀度较小；沙打旺植物丰富度大，均匀度高，优势种数量不明显，伴生群落较多；披碱草在植物群落结构中占主导地位，能形成明显优势种，整体植被群落中约有30%陆生、旱生植物伴生其中，丰富度高，均匀度趋于沙打旺和谷稗草之间。