小浪底库区河岸带植物物种多样性与土壤因子的关系

摘 要：以黄河中游末端地段小浪底库区河岸带为研究对象，采用典型对应分析法（CCA），对物种分布和多样性与土壤因子的关系进行研究。结果表明，小浪底库区河岸带共发现植物31种，17科28属，其中禾本科、菊科、蓼科和锦葵科植物最多，苍耳和狗牙根为优势种。随着河流流向小浪底库区南北两岸的有效磷和有机质呈下降趋势；速效钾、含水量和全氮无显著变化。从变异系数看，土壤含水量、有机质、速效钾、全氮及有效磷均属于中等变异程度（0.1≤C≤1），表明土壤养分分布总体上呈现中度不均匀的特征。在6个土壤环境因子中，含水量、pH与有机质含量对小浪底库区河岸带物种多样性的影响较大，土壤速效钾、有效磷及全氮对各种多样性指数影响均不明显。其中，香农-维纳指数与含水量和有机质具有显著相关性（P＜0.05）；均匀度指数和含水量之间具有显著的相关性；丰富度指数与pH之间具有显著的相关性（P＜0.05）。CCA排序显示土壤全氮、pH、有机质和含水量是影响群落分布的主要因子。香附子、牵牛花和荔枝草的分布主要受到全氮的影响；春蓼、野菊等主要受到pH的影响；柳树、牛筋草、大狼杷草主要在含水量和全氮高的环境下分布较多；椿树、榆树等主要在有机质和pH相对较高的区域分布。苍耳、狗牙根、狗尾草等物种广泛分布在样地内，受土壤因子影响较小，对范围的适应较强。

关键词：小浪底库区；河岸带；植物群落；物种多样性；土壤因子

中图分类号：Q948.113 文献标志码：A 文章编号：2096-9902（2024）18-0039-05

Abstract： The study focused on the riparian zone of the Xiaolangdi Reservoir area located at the terminal section of the middle reaches of the Yellow River. The Canonical Correspondence Analysis （CCA） was employed to investigate the relationship between species distribution and diversity with soil factors. The results indicated the following： A total of 31 plant species were found in the riparian zone of the Xiaolangdi Reservoir area， belonging to 28 genera across 17 families. The most abundant plants were from the families Poaceae， Asteraceae， Polygonaceae， and Malvaceae， with Xanthium sibiricum and Cynodon dactylon being the dominant species. Along the flow direction of the river towards the south and north banks of the Xiaolangdi Reservoir area， there was a decline in available phosphorus and organic matter; however， there were no significant changes observed in available potassium， water content， or total nitrogen. Variation coefficients indicated that soil water content， organic matter， available potassium， total nitrogen， and available phosphorus all exhibited moderate variability （0.1≤C≤1）， suggesting an overall moderately uneven distribution of soil nutrients. Among the six soil environmental factors， water content， pH， and organic matter content had a greater impact on the species diversity in the riparian zone of the Xiaolangdi Reservoir area. Soil available potassium， available phosphorus， and total nitrogen did not significantly influence various diversity indices. Notably， the Shannon-Wiener index showed a significant correlation with water content and organic matter （P＜0.05）; the evenness index was significantly correlated with water content; and the richness index was significantly correlated with pH（P＜0.05）. CCA ordination revealed that total nitrogen， pH， organic matter， and water content were the main factors affecting community distribution. The distribution of Cyperus rotundus L.， Pharbitis nil （L.） Choisy， and Saluia plebeia R. Br. was mainly influenced by total nitrogen; Polygonum persicaria L.， Chrysanthemum indicum L.， Humulus scandens （Lour.） Merr.， and Lindernia angustifolia（Benth.） were primarily affected by pH; Salix babylonica L.， Eleusine indica （L.） Gaertn， Bidens frondosa Linn. were more abundant in environments with high water content and total nitrogen and others were mainly distributed in areas with relatively higher organic matter and pH. Xanthium sibiricum L. and other species were widely distributed within the sample plots， less affected by soil factors， demonstrating strong adaptability to their range.

Keywords： Xiaolangdi Reservoir Area; riparian zone; plant community; species diversity; soil factors

植物群落多样性受各种生境因子的影响[1]，土壤因子是植物群落发生、发展的主要因子，是河岸带实现功能作用的基础[2]。河岸带土壤的性状与植物群落分布格局和物种多样之间的关系一直是群落生态学研究的热点问题。小浪底库区位于河南省西北部浅山丘陵区的黄河中游末端，这是黄河上重要的水利枢纽工程，它对黄河中下游区域发展具有关键性的作用。随着小浪底大坝20年的运行，库区河岸带物理和生物过程的变化，库区河岸带生态问题凸显[3]。目前，针对小浪底库区研究主要是一些库区调沙对下游生态影响[3-4]以及库区堤岸安全[5]，对小浪底库区河岸带物种多样性与土壤因子的关系研究还未见报道。

1 材料与方法

1.1 研究区域

小浪底库区位于豫晋两省交界的黄河中游末端，地理位置为东经111°20′～112°22′，北纬34°48′～35°9′，库区涉及河南省的渑池、新安、吉利、孟津、济源和山西省的垣曲县、平陆县和夏县的部分地区，全长175 km，宽14 km，水库水面总面积272 km2。

1.2 研究方法

1.2.1 样地采集与测定

在小浪底区主区域跨越黄河南、北两岸选择4条样带设置8个样点，从西向东分别是垣曲县古城镇湿地公园的NA和河南岸的渑池县南村乡的河岸SA；济源市的泉坡NB新安县石井镇的SB；济源市下冶镇的三峡驿站NC和新安县正村镇的白云渡口SC；济源市的南岭ND和新安县仓头镇的鹰嘴山SD。在每一个样点上垂直于河岸，从滨水区域到岸上，每300～500 m设置一处样地，每个样地随机设置3个样方，每个草本样方1m×1m，灌乔木样方5m×5m，调查并记录每个样地的经纬度、海拔，每个样方的植物名称及数量、高度、盖度及频度。并采集样方内的新鲜土，放入密封袋中保存，利用铝盒采集土样测含水量，带回实验室检测。

1.2.2 数据分析

采用重要值作为评价样方群落内物种相对重要性的数量指标[6-7]。采用灌草地调查样方内物种相对密度、相对高度和相对盖度3个指标计算物种重要值。

由于研究区地处丘陵地区，海拔差异不大，样地气候类型相似，因此本文分析了土壤因素引起的多样性指数的变化。利用统计软件（Canoco5.0）对物种多样性与环境数据进行排序分析；用SPSS软件分析4个物种多样性与土壤因子的简单相关系数。

2 结果与分析

2.1 小浪底库区河岸带植物物种组成

小浪底库区河岸带共发现和确认植被群落共有17科28属31种（表1），其中：禾本科（Gramineae）5种5属；菊科（Compositae）7种5属；蓼科（Polygonaceae）2种1属；莎草科（Cyperaceae）3种3属；杨柳科（Salicaceae）2种2属；其他科均为1种1属。禾木科植物最丰富，其次是菊科植物，蓼科和锦葵科植物，是此区域的主要优势科。其他科单种、属现象明显。在24个调查样点中，菊科苍耳（Xanthium sibiricum Patrin ex Widder）植物和禾本科狗牙根（Cynodon dactylon （L.） Pers.）普遍出现于小浪底库区的各个领域，占样点数达79%，且样点数多的物种（样点数大于等于2）多以一年生草本为主，占比为35.5%。

2.2 小浪底库区河岸带植物物种多样性

库区河岸带植物群落物种丰富度变化范围较大，丰富度较高的主要出现在SA3、NB2和SC3地，较低的出现在SB2和SD3，最大值为13，且各样地之间丰富度差异呈上下波动。多样性指数愈大，表明植被多样性越高。小浪底库区香农-维纳（Shannon-Wiener）多样性指数介于0.124～2.235之间，Simpson优势度指数的变化范围为0.249～0.880，NB2地的多样性和优势度指数值最大，表明该地群落多样性较高。均匀度指数在0.120～0.622范围内，整体波动相对较大。说明河岸带群落的物种组成较丰富，优势种相对明显，植物分布相对不均匀。具体如图1所示。

2.3 小浪底库区河岸带植物多样性与土壤因子关系

2.3.1 小浪底库区河岸带土壤性质

从表2中可以看出8个群落沿河流流向土壤指标有所差异，pH均大于7，土壤均为碱性；含水量和全氮NC地区出现高值区，表明该地区营养物质相对肥沃；随着河流向下游的推进，有效磷和有机质总体呈下降趋势；速效钾的变化范围不大。根据变异系数可知，pH属于弱变异程度，含水量、有机质、速效钾、全氮及有效磷均属于中等变异程度。表明小浪底库区沿岸带土壤养分分布总体上呈现中度不均匀的特征。

2.3.2 物种多样性指数与土壤因子的相关分析

从相关程度结果中显示（表3），小浪底河岸带植物群落物种多样性与土壤含水量、有机质、pH有不同程度的相关性，其中，优势度指数与土壤环境因子均没有达到显著相关性（P＜0.05），相关系数小于0.5；香农-维纳指数与有机质具有显著相关性（P＜0.05），相关系数大于0.5；均匀度指数和含水量之间具有显著的相关性，相关系数达0.648；丰富度指数与pH之间的相关达到显著水平（P＜0.05），相关系数为0.531。

2.3.3 物种群落与土壤因子的CCA排序

对小浪底库区河岸带植物群落重要值与6个土壤因子分别建立物种数据和环境数据矩阵，进行CCA排序分析。排序结果表明（表4），CCA排序中第一、第二排序轴特征值为0.452和0.439，植物组成和土壤因子与前2个排序轴的相关系数为0.894和0.900，二者的方差累计贡献率为53.48%。此排序结果可基本反映小浪库区河岸带植物空间的分布特征[9]。

在排序图中（图2）沿第一排序轴从左到右，有机质、pH、速效钾及有效磷逐渐增加，相反全氮和含水量则逐渐减少。有效磷、速效钾及pH沿第二排序轴由下到上呈减少趋势，含水量、全氮和有机质由下到上逐渐增大。位于第一轴的左上方的物种，如香附子、牵牛花和荔枝草的分布主要受到全氮的影响，且在全氮含量较高的区域分布；春蓼、野菊等的分布主要受到pH的影响，在pH高的区域分布较多；柳树、牛筋草、大狼杷草分布在第一轴的左上端，主要在含水量和全氮高的环境下分布较多；椿树、榆树等主要在有机质和pH相对较高的区域分布。而苍耳、狗牙根、狗尾草等物种广泛分布在样地内，受土壤因子影响较小，对范围的适应较强，因而位于排序图中的中心位置。

3 讨论与结论

物种多样性是衡量一定地区生物资源丰富程度的一个客观指标[10]，李雨晗[11]、王婷[12]、张奇奇等[13]研究认为河岸带植物多样性受人为活动和水库影响有关，Joseph等[14]认为中等程度人为干扰促使高的生物多样性。人为干扰下对植物群落物种多样性的这种影响主要来自干扰对原有生境尤其是土壤环境的影响导致的结果，研究植物群落多样性与土壤环境因子的关系，不仅可以探究干扰强度对生物多样性的有利影响，而且可以发现人为干扰对群落结构的变化的过程。

1）小浪底库区河岸带共发现植物31种，17科28属，其中禾本科、菊科、蓼科和锦葵科植物最多，苍耳和狗牙根普遍出现于小浪底库区河岸带各个地区，占样点数达79%；小浪底库区河岸带植物种类以苍耳、狗尾草、苘麻、鳢肠和春蓼草等一年生草本植物为主，灌木和乔本植物相对较少。河岸带群落的物种组成较丰富，优势种相对明显，植物分布相对不均匀。

2）小浪底库区河岸带土壤pH均大于7，土壤均为弱碱性；随着河流流向南北两岸的有效磷和有机质总体呈下降趋势；速效钾只有SA较高，其他样点变化不大；含水量和全氮NC地最高。根据变异系数可知含水量、有机质、速效钾、全氮及有效磷均属于中等变异程度，表明小浪底库区沿岸带土壤养分分布总体上呈现中度不均匀的特征。

3）含水量、pH与有机质含量对小浪底库区河岸带物种多样性的影响较大，也相对稳定，土壤速效钾、有效磷及全氮对各种多样性指数影响均不明显。其中，香农-维纳指数与有机质具有显著相关性（P＜0.05）；均匀度指数和含水量之间具有显著的相关性；丰富度指数与pH之间具有显著的相关性（P＜0.05）。

4）CCA排序中土壤全氮、pH、有机质和含水量是影响群落分布的主要因子。香附子、牵牛花和荔枝草的分布主要受到全氮的影响，全氮高的区域分布多；春蓼、野菊、葎草和羊角草的分布主要受到pH的影响，pH高的区域分布较多；柳树、牛筋草、大狼杷草主要在含水量和全氮高的环境下分布较多；椿树、榆树等主要在有机质和pH相对较高的区域分布。苍耳、狗牙根、狗尾草等受土壤因子影响较小，对范围的适应较强。

总体来看，小浪底库区河岸带物种多样性的变化受来自自然环境与人为因素的综合影响的结果[15]。小浪底库区河岸带植物群落多样性水平较低，苍耳、狗牙根成为该地区的绝对优势种。在土壤因子方面，土壤盐碱度、营养结构对地区的物种产生间接影响，造成植物多样性差异较大。为做到严格保护，控制季节性耕作、严控生活垃圾等，从而提高水土保持的能力，防止河岸带水土流失，更好地发挥生态系统自我保护的作用。

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