长湖湿地水生植被演替研究

长湖湿地水生植被演替研究

水生及其群落在水生生态系统的结构和功能中起着非常重要的作用。水生植物群落是水域生态系统的重要组成部分,对治理水污染、涵养水源、保持水土、调节气候及环境等方面均具有重要的作用。随着对湿地保护及合理开发利用认识的深化,对水生植被的研究越来越受到重视。长湖湿地位于江汉平原地区,跨荆州、荆门、潜江三市,现有水面约138km2,是湖北省第三大湖泊。长湖具有供水、调蓄、航运、渔业、旅游等多种功能。长湖湿地植被资源调查始于1980年长湖水产资源调查;20世纪80年代冯灿等对长湖水生维管植物群落进行了研究;彭映辉等对长湖水生植物多样性及变化进行了探讨。为了落实《全国湿地保护工程实施规划(2005~2010)》,保护长湖湿地生物多样性,于2006年10月对长湖湿地进行了调查与评估。根据历史资料和最近的调查,本文研究了长湖湿地1985年至2006年水生植被的变化,拟为长湖湿地生态系统的保护和恢复提供依据。1长湖湿地的自然特征和研究方法1.1年生长湖属长湖为浅水型淡水湖泊,其湖盆平坦、淤泥较厚、基质肥沃,属亚热带湿润季风气候,年平均气温16℃,极端最高气温与极端最低气温分别是40℃和-14℃,年无霜期255d。长湖属长江中游水系,长30.2km,最大宽12.5km,平均宽为4.5km,最大水深为5.3m,平均水深为1.6m。长湖1985年以前,水体的透明度在2m以上,1990年以后透明度不到1m,圈湖养殖区透明度更低。1.2种方设置与取样于2006年10月,在长湖湿地,每个群落用GPS定位,群落内随机设置6个2m×2m样方,共设置样方126个,记录样方内物种的种类、盖度等。采用多次随机重复小样方的取样方法,每样点用0.52m×0.32m样方夹采集6次水生植物,除去枯死枝叶,按种分开,分别称其鲜重,取其平均值。群落的命名采用优势种原则:即以各群落优势种的名称作为该群落的名称。2研究结果2.1水生植物群落根据2006年10月的调查结果,长湖现有湿地植物32科,55属,66种,其中湿生植物29种,挺水植16种,浮叶植物10种,沉水植物11种。优势种有莲(Nymphaeanelumbo)、菱角(Trapajponica)、槐叶萍(Salvinianatans)、竹叶眼子菜(Potamogetonmalaianus)、金鱼藻(Ceratophyllumdemersum)及黑藻(Hydrillaverticillata)等。伴生种有两耳草(Paspalumconjugatum)、喜旱莲子草(Alternantheraphiloxeroides)等。本次调查共查出14个植物群落,包括莲群落,菰(Zizanianaduciflora)群落,莲+菰群落,槐叶萍+水鳖(Hydrocharisdubia)群落,荇菜(Nymphoidespeltatum)群落,菱角+荇菜群落,竹叶眼子菜+大茨草(Najasmarina)群落,竹叶眼子菜群落,狸藻(Utriculariaaurea)+轮叶狐尾藻(M.verticillatum)群落,黑藻+金鱼藻群落,金鱼藻群落,菹草(Potamogetoncrispus)+金鱼藻群落,日本茨藻(N.gracillima)群落,微齿眼子菜+日本茨藻群落,其中挺水植物群落3个,浮叶植物群落3个,沉水植物群落8个。水生植被呈零星分布,主要存在围网之外,网围内及湖中央植被很少或不存在。长湖湿地植被主要分布在长湖的南及东南方向。2.2不同种类藻群落的生物量莲群落植被面积分布最大,为40.020km2,占植被总面积的94.18%。群落生总物量为2202.08t,其中狸藻+轮叶狐尾藻群落最大为1633.48t,占群落总生物量的比例为74.18%;微齿眼子菜+日本茨藻群落最小为0.43t(表1)。单位面积生物量以竹叶眼子菜群落最大为3007.87g/m2,其次为荇菜群落,槐叶萍+水鳖群落等,日本茨藻群落最小。群落单位面积生物量与1989年冯灿等的研究结果相比较,从1195.67g/m2增加到1850.53g/m2,可能湖泊富营养化导致单位面积生物量增加。2.3水生植被的进化2.3.1aindica和其它树种已经消失由历史文献资料及目前的调查结果对比来看,从1985年到现在为止长湖有9种物种未被发现,但可以确定睡莲(Nymphaeatetragona)、金银莲花(Nymphaeaindica)等已经消失(表2),其它几个物种由于生物学特性及调查时间和方法的限制,需要进一步的确认,才能确定是否消失。如眼子菜及小叶眼子菜等,在此次调查中未发现。但眼子菜和小叶眼子菜花果期均在5~8月,到10月这些植株已经死亡,因此无法确定该物种已经消失。在调查中还发现日本茨藻是长湖湿地中新出现的物种,但该物种仅出现在荆州与潜江交界处的刘岭闸,该处野生水生植物生长旺盛,长湖与汉江由刘岭闸连接相通,日本茨藻的种子或繁殖体随水流传播进来,传播进来的时间不长,还没有传播的更远,故仅出现在该地点。2.3.2不同群落优势种及生活型变化植物群落的演替是一个复杂的过程,往往受多种因素的影响,它反映了植物与环境的动态关系。植物群落演替最明显的特征是优势种的更替。以群落总生物量大小作为优势群落类型划分的依据。从表3可以看出群落优势种变化,从1985年的菹草、穗花狐尾藻(Myriophyllumspicatum)演替为1999年的微齿眼子菜、苦草群落;进一步演替为2000年的苦草、微齿眼子菜群落,至2006年演替为莲、莲+菰群落。生活型变化为20世纪以沉水植物为优势种,目前以挺水植物为优势种。彭映辉等提到的荇菜群落、竹叶眼子菜群落、金鱼藻+黑藻群落等群落目前虽有分布但面积较小。20世纪50年代到80年代水生植物覆盖度为100%,90年代末下降到45.16%,在本次调查中仅为30.35%。3湿地景观现状21a间,长湖湿地植被发生了很大的变化。如1999年至2000年微齿眼子菜群落及苦草群落是长湖的优势群落,在本次调查中微齿眼子菜+日本茨藻群落仅占总植被面积的0.43%。又如苦草从优势种演变成伴生种。微齿眼子菜、苦草及黑藻等水生植物是草鱼(Ctenopharyngodonidellus)、团头舫(Megalobramaamblycephala)等鱼类的喜食食物,这些植物根系不发达,植株再生能力较弱,随捕食强度的增加已从湖中消失。金鱼藻、穗花狐尾藻等水生植物粗纤维含量高为鱼类不喜食,但在长湖数量也不多,主要原因是人为的破坏较严重,如污水排放、围湖网箱养殖及打捞水草等。据调查,长湖周围分布有7个排污口,包括2个工业污水口(拾桥玉雅造纸厂和后港玻璃厂)、2个混合污水泵站(后港泵站和蛟尾泵站)和3条入湖支流。年入湖水量为118320000m3,其中工业及混合污水5420000m3。年输入污染物负荷量为:耗氧有机物958t、悬浮物143t、氨氮67t、总磷8t。采用《地面水环境质量标准》(GB3838~2002)对长湖水体质量进行评价,长湖评价为Ⅲ类水体,主要超标项目为总磷和氨氮。围湖网箱养殖、人工投饵,水体透明度下降,底层植被死亡。人为捕草,湖面植被遭到破坏,水体自净能力几近丧失。综上所述,过度养殖、打捞水草及污水排放等是长湖湿地植被面积、种类及总生物量下降的主要原因。长湖湿地功能退化还表现在其它方面,如动物种类及数量下降,水质恶化,蓄水容量减少,抗洪能力减弱等等。为加强长湖湿地保护工作,建