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《湖南农业大学》 2012年
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东洞庭湖湿地典型植物群落及其格局主因子分析

任勃  
【摘要】:湿地是自然界最富有生物多样性和生态功能最完备的生态系统之一,在调节气候、涵养水源、蓄洪防旱、净化水质、保护生物多样性等方面具有十分重要的环境功能和生态效益。洞庭湖湿地是长江中游调节洪水与泥沙的重要枢纽,由于围湖造田和泥沙淤积,其面积不断萎缩,湿地系统退化严重,并引发了生物多样性下降、水体污染等生态问题。环境的变化与湿地植被格局的演变有着密不可分的关系。湿地植物作为湿地系统中最重要、最基本的组分,对湿地生态系统结构的维持和生态服务功能的发挥具有重要支撑作用。明确洞庭湖典型湿地植被特征及植被格局形成机理,可为洞庭湖湿地资源的保护、退化湿地植被的恢复提供理论依据。 本文以东洞庭湖湿地沿高程带状分布的三种典型植物群落(荻群落、水蓼群落和苔草群落)为对象,采用野外调查和室内实验相结合的方法,运用多种分析手段对植被特征、土壤特征,植被格局形成的主导因子等进行了分析,主要结果如下: (1)探明了东洞庭湖湿地三种植被生物学特征的季节动态及其差异性。三种群落中共发现高等维管植物28种,以禾本科和菊科为主。荻群落的物种数随季节呈明显的“V”型变化,生物量在10月达到最大,物种丰富度以3月份最高,5月份最低;水蓼群落的物种数在各时期无显著差异,但洪水前的密度、盖度及高度均比洪水后的高;苔草群落在洪水前的盖度显著高于洪水后的,严重抑制了其它伴生植物的生存,导致洪水前的生物多样性和物种丰富度均低于洪水后的。可见,三种植被存在明显不同的生物学特征,对洪水的响应也存在显著差异。 (2)阐明了东洞庭湖湿地三种植被的土壤理化特征及其对洪水响应的差异性。洪水前,水蓼群落土壤含水量要显著高于荻群落和苔草群落,而洪水后苔草和水蓼的含水量要高于荻群落。洪水前土壤容重以苔草群落最高、水蓼群落最低,洪水仅导致苔草群落土壤容重有所下降。洪水前,荻群落和水蓼群落土壤电导率要明显高于苔草群落,而洪水后三群落间无明显差异,洪水仅导致苔草群落电导率有所增加。三群落中土壤颗粒组成均以细颗粒为主,但洪水对荻群落土壤颗粒组成影响不明显。在水蓼群落中,0.02-0.002cm所占比例增加,0.002cm所占比例下降,而在苔草群落中0.25-0.05cm所占比例下降,0.02cm所占比例增加。水蓼群落中有机质和全氮含量最高,但洪水无明显影响;洪水前,荻群落中全磷含量最高,而洪水后以水蓼群落的最高。洪水前,三种群落氨氮含量无明显差异,而洪水后荻和苔草群落中明显下降。洪水后硝氮含量在三群落中均明显增加。苔草群落中有效磷含量显著高于荻群落和水蓼群落,且洪水前后无变化。洪水前荻和水蓼群落土壤pH明显高于苔草群落,洪水后荻群落和苔草群落pH高于水蓼群落。洪水导致水蓼群落土壤pH显著降低,而苔草群落pH明显增加。三种群落洪水前后的响应差异与植物特性、分布高程等有密切关系。 (3)分析了洪水对三种植被土壤重金属含量的影响及其差异性。总体上来看,东洞庭湖土壤重金属污染相对比较严重,且呈复合污染的趋势。洪水前苔草群落土壤中砷含量显著高于水蓼和荻群落,而洪水后以水蓼群落最高。洪水导致水蓼群落砷含量明显增加,而苔草群落砷含量明显降低。三种群落土壤中铅、汞、镉和硒的含量洪水前后的变化趋势与砷相一致。洪水显著降低了三种群落土壤中的铬含量,但群落间洪水前后均无明显差异。洪水前铁含量以水蓼群落最高,苔草群落最低,而洪水后以荻群落最高,洪水导致水蓼群落铁含量显著降低,而导致荻群落和苔草群落中铁含量明显增加。洪水前荻群落和水蓼锰含量显著高于苔草群落,而洪水后三群落中锰含量无明显差异。洪水导致苔草群落锰含量明显增加。洪水前荻群落和水蓼群落镍含量明显高于苔草群落,而洪水后以荻群落镍含量最高,洪水导致水蓼群落镍含量明显下降。 (4)揭示了影响植被格局的关键环境因子。群落样方的除趋势典范对应分析(DCCA)表明,前两个排序轴的特征值分别为0.849和0.678,总特征值为2.505,前两轴的累积贡献率为66.0%。第一轴主要反映了各植物群落所在土壤含水量和土壤容重的变化趋势,沿着第一轴从右到左,土壤容重逐渐减低,而土壤含水量和土壤营养物质(有机质、总氮、氨氮)含量逐渐增加,相应的典型物种呈现出由水蓼一苔草一荻的转变。第二轴基本上表现出了植物群落所在环境的土壤有效磷和硝态氮的变化。可见,植被格局是多种环境要素综合作用的结果,其中土壤物理因子(如含水量和容重)起着主导作用。
【学位授予单位】:湖南农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:Q948

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