全 文 ：第 35 卷第 15 期
2015年 8月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.35,No.15
Aug.,2015
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:国家“十二五冶科技支撑计划项目(2012BAC16B03)
收稿日期:2013鄄12鄄17; 摇 摇 网络出版日期:2014鄄09鄄25
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: dmwang@ 126.com
DOI: 10.5846 / stxb201312172967
李扬, 王冬梅, 信忠保, 王晶, 任远, 李青山.漓江水陆交错带不同淹没区植物多样性与土壤特征.生态学报,2015,35(15):5121鄄5130.
Li Y, Wang D M, Xin Z B, Wang J, Ren Y, Li Q S.Plant diversity and soil characteristics of different inundation zones in an aquatic鄄terrestrial ecotone,
Li River.Acta Ecologica Sinica,2015,35(15):5121鄄5130.
漓江水陆交错带不同淹没区植物多样性与土壤特征
李摇 扬, 王冬梅*, 信忠保, 王摇 晶, 任摇 远, 李青山
北京林业大学水土保持学院, 水土保持与荒漠化防治教育部重点实验室, 北京摇 100083
摘要:针对旅游区水陆交错带出现植被退化、砾石裸露导致景观观赏度降低的问题,以广西桂林市大圩古镇水陆交错带为研究
区域,按照水陆交错带淹没程度将其划分不同淹没区,并在详细调查基础上研究了各淹没区植被指标与土壤理化特征分布特
征。 结果表明:研究区内水陆交错带物种组成以一年生草本植物为主,物种多样性在各个不同淹没区基本呈现为先增后减的趋
势,具体为轻度淹没区>中度淹没区>重度淹没区>微度淹没区;随着水文作用的减弱,土壤砂粒含量呈现逐渐减小的趋势,粉粒
和黏粒含量呈现逐渐增加趋势,土壤容重、土壤有机质含量和土壤全磷含量呈现先减后增的趋势;全氮含量呈现先增后减趋势,
全钾含量在各淹没区差异不明显;研究表明大圩古镇水陆交错带土壤理化性质与植被多样性强烈地受以水位为主导的水文过
程的影响与控制。 扁蓄可以作为一种指示水淹时间的物种;此外,大圩古镇水陆交错带除受水文作用影响较大外,高强度旅游
干扰也是重要的因素之一,植被恢复工作应兼顾生态和旅游,提升大圩古镇景观游憩度。
关键词:水文; 植被; 土壤; 漓江; 水陆交错带; 旅游区
Plant diversity and soil characteristics of different inundation zones in an aquatic鄄
terrestrial ecotone, Li River
LI Yang, WANG Dongmei*, XIN Zhongbao, WANG Jing, REN Yuan, LI Qingshan
Soil and Water Conservation, College of Beijing Forestry University, State Key Laboratory of Soil and Water Conservation and Desertification Prevention,
Beijing 100083, China
Abstract: This assay studied the relationship between vegetation index and soil physical and chemical characteristics of
different inundation zones of the aquatic鄄terrestrial ecotones of Daxu Town. It also addressed the ecological problems related
to water shortage and vegetation degeneration occurring in the Li River in recent years. The results showed that in the study
area, species composition of the aquatic鄄terrestrial ecotone was dominated by annual herbaceous plants and species diversity
in different inundation zones initially increased and then reduced. The change in species diversity was in the following order
of inundation degree: light inundation zone > severe inundation zone > middle inundation zone > micro inundation zone.
Weakening of the hydrological influence resulted in gradual reduction of sand content, gradual increase of silt and clay
content, whereas soil bulk density, soil organic matter, and total soil phosphorus initially reduced and then increased. The
total nitrogen content decreased after the initial increase, total potassium was not significantly different in all zones, whereas
soil properties and vegetation diversity of Daxu Town ecotone were strongly influenced and controlled by the water level. The
study also indicated that Polygonum aviculare can be used as an indicator species for flooding. In addition, the Daxu Town
ecotone is also affected by tourism. Therefore, vegetation restoration work should consider the ecological aspects of the
ecotone and tourism in order to enhance the Daxu Town landscape and possibilities for recreation.
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Key Words: hydrologic conditions; vegetation; soil; Li River; aquatic鄄terrestrial ecotones; tourist area
位于漓江东岸的大圩古镇兼备着美丽的自然风光和浓郁的人文气息,旅游资源丰富。 但是近年来,漓江
水陆交错带湿地萎缩,植被退化,消落带明显[1],水陆交错带砾石大面积裸露,直接影响了漓江以及大圩古镇
的美观度,因此急需对古镇的水陆交错带进行植被恢复。 前人研究表明[2鄄6],水文条件是影响水陆交错带最
重要的因素之一,水陆交错带的土壤除受到水位涨落引起的重力侵蚀和频繁的水浪冲击的影响之外,在出露
成陆期还要受到雨水冲刷与击溅,在这种长期的影响下会导致水陆交错带土壤理化性状发生改变;大多数原
生长的陆生植物不能在短期内改变在长期系统发育过程中形成的生物学和生态习性而受到生存威胁,在对水
陆交错带进行植被恢复之前,摸清水陆交错带水文情势与植被土壤的关系成为最为关键的问题。 针对这一问
题,国内外许多学者进行了相关的研究,如方婧[7]、张金洋[8]、张丽丽[9]和 Brettar I[10]等对水陆交错带的植物
群落和土壤特征做了一系列的研究,探究了水陆交错带植被和土壤空间分布规律;卢志军[11]、孙荣[12]、赵常
明[13]和王勇[14]等对三峡库区消落带植物群落物种多样性进行了相关的研究,分析了三峡库区消落带植物群
落的空间格局以及主要影响限制因子;Riis等[15]、Leyer[16]和 Mayee 等[17]分别在新西兰 Wanaks湖、德国 Elbe
河和美国西北太平洋沿岸消落带的研究发现水位变化对植被覆盖率、植物物种组成以及种群演替都有明显的
影响作用。 目前研究大多集中在库区和自然河流,对典型旅游区的水陆交错带的相关研究却鲜见报道,尤其
缺乏基于精细地形的土壤鄄植被系统调查,另外,水文过程对水陆交错带土壤理化性质与植被多样性的影响都
还有待进一步研究。
位于漓江河畔的大圩古镇水陆交错带,具有典型的水陆交错带立地类型系统,并且是旅游热点区域,能代
表高强度旅游活动干扰作用下的旅游型河流的特色。 本文以典型旅游区大圩古镇水陆交错带为例,通过对水
陆交错带水文与植被土壤关系进行分析,旨在为漓江水陆交错带植被恢复、景观美化等方面的研究提供科学
依据。
1摇 研究区域
广西桂林市大圩古镇位于漓江东岸,父子岩东南,磨盘山北,距桂林 23km 水程,研究区位于大圩古镇西
侧,濒临漓江,地理坐标为东经 110毅24忆30忆忆—110毅25忆30忆忆,北纬 25毅10忆50忆忆—25毅11忆05忆忆。 大圩古镇始建于北宋
初年,距今已有千年历史,远在 600年前,大圩古镇便位列广西四大圩镇(宾阳的芦圩、苍梧的戎圩、贵县的桥
圩、桂林的大圩)之首。 古镇行政区划面积 193.78 km2,总人口 5.16 万人,其中镇区常住人口 1.5 万人,耕地
35.2 hm2。 大圩古镇是著名的集市贸易集散地和旅游景点,每年数以万计的游客到此观光游览。
大圩古镇位于中亚热带湿润季风气候区,全年光照充足,平均气温 17.8—19.1益,年降雨量 1814—1941
mm,年蒸发量 1377—1857 mm,年径流量相当丰富,但全年分布极不均匀,3月到 8月为汛期,9 月到次年 2 月
为枯水期。 古镇乔木植物主要为枫杨(Pterocarya tonkinensis),灌木植物主要为黄荆(Vitex negundo)、牡荆(V.
negundo var. cannabifolia)和一叶萩(Flueggea suffruticosa),草本主要为狗牙根 (Cynodon dactylon)和水蓼
(Polygonum hydropiper L.)。
2摇 研究方法
2.1摇 研究区测绘与淹没区划分原则
研究区地形于 2012年 12月进行测量与绘制,并利用 Arcgis 地理信息系统的 3D Analyst 模块,将研究地
形等高线数据矢量化,生成数字高程。
经过测量研究区高程在 128.6—132.1m之间,面积为 5.1hm2,根据常年观测水文数据,结合近 1 年定点观
测数据,按照淹没时间长短并综合考虑主导性植被高程分布,沿水位线将研究区水陆交错带进行淹没区划分。
2.2摇 野外植物群落调查与土壤取样
在漓江水陆交错带每个淹没区均设置 10m伊10m生态学调查样地 9块,4 个淹没区共设置调查样地 36 块
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图 1摇 样地分布图
Fig.1摇 The image of plot distribution
(图 1),对每块样地内所有乔木和灌木进行调查,并在
每个样地的四角和中央设置分别 1 个 1 m伊1 m 的草本
植物调查样方,每个样地共计 5 个草本植物样方,草本
样方共计 140个。 对乔木调查的内容包括:种名、冠幅、
高度、胸径;对灌木调查的内容包括:种名、高度、冠幅、
地径、盖度、株数;草本植物样方的调查内容包括:种名、
数量、频度、高度和盖度,用于植被群落多样性指标的
计算[18]。
漓江水陆交错带土层厚度较薄,因此只采集表层
0—20 cm 土层的土样。 在选取的每个样地中采用梅花
型设置采样点,每个调查样地设置采样点 5 个,土壤采
样点共计 45 个,在采样点采集表层土壤,取 3 个重复,
共采集土壤样品 135 份,用于土壤机械组成、有机质、
pH 值、N 含量、P 含量和 K 含量的测定;环刀和铝盒取
土同样在采样点进行,取 3 个重复,用于土壤容重的测
定。 植物调查和土壤取样时间均为 2012年 12月。
2.3摇 测定方法
土壤机械组成按照美国农部制标准划分,并采用筛
分和比重计相结合的方法测定;容重采用烘干称质量法测定;pH 值采用 pH 酸度计法;有机质测定采用重铬
酸钾氧化鄄外加热法;全氮用半微量凯氏法;全磷采用氢氧化钠熔融鄄钼锑抗混合试剂比色法,全钾采用氢氧化
钠熔融鄄火焰光度法[19]。
2.4摇 数据计算与分析
多样性指标通过以下几个指数反映,分别为物种丰富度指数 S、Shannon鄄Wiener 多样性指数、Pielou 均匀
度指数、Simpson优势度指数。 计算公式如下:物种丰富度指数 S =样方内物种数 /样方面积;Shannon鄄Wiener
多样性指数 H忆 = - 移P i lnP i ,P i =Ni / N,Ni为样方中第 i物种的个体数,N为样方总个体数;Simpson优势度指
数 D忆 = - 1 - 移(P i) 2;Pielou均匀度指数 J = H忆 / lnS ;重要值=(相对多度+相对频度+相对显著度) / 3[20鄄21]。
所有数据使用 Excel 软件进行处理,并运用 SPPS18.0 软件进行方差分析、相关性分析及 Duncan 多重比
较分析。
3摇 结果与分析
3.1摇 水陆交错带淹没区空间分布特征
按照淹没区淹没时间长短沿水位线将研究区水陆交错带分为重度淹没区、中度淹没区、轻度淹没区和微
度淹没区 4个层次,T1:第一层次为重度淹没区,即水位线为 128. 6—129. 7m 高程的水陆交错带,面积为
1.30hm2,这一层次淹没时间最长,平均淹没时间为 7—8个月;T2:第二层次为中度淹没区,即水位线为129.8—
130.4m高程的水陆交错带,面积为 1.83hm2,平均水淹时间 5—6个月;T3:第三层次为轻度淹没区,即 130.5—
131.0 m高程的水陆交错带,面积为 1.49hm2,平均水淹时间为 1—2 个月,T4:第四层次为微度淹没区,即
131.1—132.1m高程的水陆交错带,面积为 0.48hm2,有浆砌石护岸措施,水淹时间较短,仅在连续暴雨情况下
出现洪水淹没,研究区淹没区分布情况如图 2所示。
3.2摇 水陆交错带不同淹没区植被特征
3.2.1摇 淹没区植被物种组成特征
研究区内共出现 21种植物物种,分别属于 15 科、18 属, 具体为 1 种乔木植物,3 种灌木植物,17 种草本
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图 2摇 淹没区分布图
Fig.2摇 The map of inundation zone
植物。 由表 1可以看出,T1、T2、T3和 T4淹没区物种数分
别为 6种、12种、14种和 3种,其中多年生草本 8 种,一
年生草本 9种。
就物种分布情况来看,T1淹没区分布物种 6 种,均
为草本植物,具体分别为狗牙根(Cynodon dactylon)、扁
蓄(PolygonumaviculareL.)、堇菜(Viola verecunda)、苔草
(Carex tristachya)、沙滩草(Cryptocoryne sinensis)和酸模
叶蓼(Polygonum lapathifolium)。 其中狗牙根在 4 个淹
没区均有分布,扁蓄在 T2、T3淹没区有分布,堇菜在 T2
淹没区也有少量分布,而苔草、沙滩草和酸模叶蓼仅在
T1淹没区分布。
在中度淹没区中出现灌木物种 3 种,分别为黄荆
(Vitex negundo)、牡荆(V. negundo var. cannabifolia)和
一叶萩(Flueggea suffruticosa)并延续到 T3淹没区,另外
草本物种种类增加,出现水蓼(Polygonum hydropiper)、
胜红蓟(Ageratum conyzoides)、母草(Lindernia crustacea)、茴
茴蒜(Ranunculus chinensis)、车前(Plantago asiatica)和
空心莲子草(Alternanthera philoxeroides),其中母草和车
前在 T3、T4淹没区也有分布,水蓼在 T3淹没区同样有分
布,胜红蓟和茴茴蒜仅在 T2淹没区出现。
表 1摇 不同淹没区物种重要值与盖度
Table 1摇 Species importance value and coverage in different inundation zone
编号
Number
物种名
Species
种类
Sort
生活周期
Life cycle
物种重要值 Importance value
T1 T2 T3 T4
物种盖度 /郁闭度 Coverage / Canopy
T1 T2 T3 T4
1 枫杨 乔木 多年 — — 55.3 — — — 78 —
2 黄荆 灌木 多年 — 4.2 7.8 — — 6 11 —
3 牡荆 灌木 多年 — 8.3 6.9 — — 8 12 —
4 一叶萩 灌木 多年 — 22.4 4.2 — — 24 5 —
5 小蓬草 草本 1年 — — 1.2 — — — 3 —
6 水蓼 草本 1年 — 23.4 8.6 — — 39 2 —
7 荠菜 草本 1年 — — 1.2 — — — 2 —
8 蔊菜 草本 1年 — — 1.1 — — — 2 —
9 鹅肠菜 草本 多年 — — 0.9 — — — 2 —
10 胜红蓟 草本 1年 — 0.9 — — — 1 — —
11 狗牙根 草本 多年 2.3 10.2 5.8 85.9 2 22 13 92
12 堇菜 草本 多年 1.2 3.2 — — 1 3 — —
13 母草 草本 1年 — 5.2 0.4 5.6 — 4 1 3
14 茴茴蒜 草本 多年 — 1.3 — — — 2 — —
15 酸膜叶蓼 草本 1年 5.6 — — — 3 — — —
16 扁蓄 草本 1年 19.8 5.8 0.3 — 10 4 1 —
17 土牛膝 草本 多年 — — 2.3 — — — 3 —
18 车前 草本 多年 — 2.1 2.1 3.2 — 2 2 1
19 空心莲子草 草本 多年 — 3.2 — — — 2 — —
20 苔草 草本 多年 9.5 — — — 7 — — —
21 沙滩草 草本 多年 3.3 — — — 5 — — —
摇 摇 T1: 重度淹没区;T2: 轻度淹没区;T3: 中度淹没区;T4: 微度淹没区
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摇 摇 在轻度淹没区出现乔木枫杨(Pterocarya stenoptera),并出现新的草本物种 5 种,它们分别是小蓬草
(Conyza canadensis)、荠菜(Capsella bursa鄄pastoris)、蔊菜(Rorippa indica)、鹅肠菜(Myosoton aquaticum)和土牛
膝(Achyranthes aspera)。 在微度淹没区物种数量减少,仅为 3种草本植物,分别为狗牙根、母草和车前。
从表 1中物种盖度和物种重要值能够看出,重度淹没区的优势物种为扁蓄和苔草;中度淹没区的优势物
种为水蓼、一叶萩、和狗牙根;轻度淹没区的优势物种为枫杨、黄荆、牡荆、水蓼和狗牙根;微度淹没区为狗
牙根。
图 3摇 不同淹没区残本植物种类分布
Fig.3摇 Species distribution in different inundation zone
由图 3 和表 1 看出,在受水文影响相对严重的 T1、
T2和 T3淹没区中,只有 T1淹没区多年生草本物种数量
多于一年生草本,随着水文影响作用的逐渐减小,一年
生草本植物种类呈现明显增加的趋势,由最初的 2 种增
加至 6种,且在 T2和 T3淹没区中一年生草本植物的种
类都要多于多年生草本种类。 T4淹没区为受人类活动
控制区域,水文影响相对较弱,而且情况较为特殊,建有
护堤措施,人工干预客土并种植大量狗牙根,植物物种
较为单一,仅存在 3 种草本植物,其中一年生草本植物
1种,多年生草本植物 2种。
由表 2可以看出,大圩古镇水陆交错带优势草本植物主要有 4种,分别为萹蓄、苔草、水蓼和狗牙根,它们
具有一些相同的特性,如喜好潮湿环境,具有较多的根茎和分枝,以及对土壤要求不严等,这些自身的生态学
特性有利于其更好的适应水陆交错带的环境。 在各淹没区优势草本物种分布方面,除 T4淹没区外,其他 3 个
淹没区的优势草本植物种均为 1种多年生草本和 1种多年生草本,但是在优势草本的重要值方面,在 T1、T2和
T3 3个淹没区中,一年生草本物种重要值分别为 19.8、23.4 和 8.6,而多年生草本物种重要值分别为 9.5、10.2
和 5.8,一年生的草本物种的重要值均比多年生草本的重要值高。 T4淹没区建有人工护堤,受水文影响很小,
人为种植狗牙根,故其优势植物种为狗牙根。
表 2摇 不同淹没区优势草本物种分布表
Table 2摇 Dominant herbaceous species distribution in different inundation zone
淹没区
Inundation zone
优势物种生长年限与重要值 Growth years / Importance value
一年生草本 /重要值
Annual herb / Importance value
多年生草本 /重要值
Perennial herb / Importance value
T1 扁蓄 / 19.8 苔草 / 9.5
T2 水蓼 / 23.4 狗牙根 / 10.2
T3 水蓼 / 8.6 狗牙根 / 5.8
T4 — 狗牙根 / 85.9
3.2.2摇 淹没区植被多样性指标分布特征
由表 3看出,4个淹没区群落丰富度、多样性、均匀度和优势度均呈现先增后减趋势。 丰富度指数先由
3.000增加至 9.000,之后下降至 3.000;多样性指数先由 0.247 增加至 1.748,之后下降至 0.215;均匀度指数先
由 0.352增加至 0.812,之后下降至 0.155;优势度先由 0.227增加至 0.786,之后下降至 0.193。 微度淹没区 T4
丰富度与重度淹没区 T1的丰富度指数相同,多样性、丰富度、优势度指数均比其他 3 个淹没区相应的指数小;
而轻度淹没区 T3的各项指数均高于其他 3个淹没区。 物种多样性指标除 T1和 T4淹没区物种丰富度差异不显
著外,其他各项多样性指标在各个淹没区差异均显著。
3.3摇 水陆交错带不同淹没区土壤特征
由图 4—图 9可以看出,4个淹没区土壤机械组成、容重、有机质、全氮、全磷和全钾的变化呈现不同的趋
势,随着水文作用的减弱,土壤砂粒含量呈现逐渐减小的趋势,粉粒和黏粒含量呈现逐渐增加趋势,而且砂粒
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含量在每个淹没区中均远高于粉黏粒的含量;土壤容重呈现先减后增的趋势,T1和 T4淹没区土壤容重含量明
显高于 T3和 T2淹没区,其中 T3淹没区土壤容重最小;土壤有机质含量呈现先减后增的趋势,具体分布为 T1>
T4>T2抑T3,其中 T2和 T3淹没区有机质含量差异不明显;全氮含量呈现先增后减趋势,具体分布为 T3>T4>T2>
T1;土壤全磷含量呈现先减后增的趋势,其中 T3淹没区土壤全磷含量最低,T1、T2和 T4淹没区全磷含量较高;
全钾含量在各淹没区差异不明显。
表 3摇 不同淹没区物种多样性指标
Table 3摇 Species diversity index in different inundation zone
淹没区
Inundation zone
物种多样性指标 Species diversity index
丰富度 Richness 多样性 Diversity 均匀度 Evenness 优势度 Dominance
T1 3.000a 0.247b 0.352b 0.227b
T2 8.000b 1.293c 0.617c 0.652c
T3 9.000c 1.748d 0.812d 0.786d
T4 3.000a 0.215a 0.155a 0.193a
摇 摇 不同小写字母表示差异显著,P<0.05
图 4摇 不同淹没区土壤机械组成
Fig.4摇 Soil mechanical composition
图 5摇 不同淹没区土壤容重
Fig.5摇 Soil bulk density
图 6摇 不同淹没区土壤有机质
Fig.6摇 Soil organic matter
图 7摇 不同淹没区土壤全氮
Fig.7摇 Soil total nitrogen
土壤 pH值是影响土壤养分有效性和化学物质在土壤中行为的主要因素[22],漓江水陆交错带地处西南典
型喀斯特地貌地带,喀斯特地区岩性主要以石灰岩为主,其土壤是石灰性土壤(发育于石灰质岩的岩成土),
pH值呈微碱性[23],根据实验测定,大圩古镇不同淹没区土壤 pH值在 7.134—7.868之间(表 4),土壤 pH随着
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水文作用的减弱呈现减小的趋势。
表 4摇 不同淹没区土壤 pH分布表
Table 4摇 Soil pH in different inundation zone
序号
Number
淹没区名称
Inundation zone pH
序号
Number
淹没区名称
Inundation zone pH
T1 重度淹没区 7.868d T2 中度淹没区 7.725bc
T3 轻度淹没区 7.621b T4 微度淹没区 7.134a
图 8摇 不同淹没区土壤全磷
Fig.8摇 Soil total phosphorus
图 9摇 不同淹没区土壤全钾
Fig.9摇 Soil total potassium
研究喀斯特地区土壤 pH值与土壤养分的关系可以更直观地揭示这种典型地貌碱性土壤对土壤养分的
影响,可以为植被恢复和养护提供参考依据,同时也具有一定的区域代表性。 本文对 135组数据中的土壤 pH
值与土壤有机质、全氮、全磷、全钾含量进行相关性分析,如表 5 所示,土壤 pH 值与土壤有机质、全氮和全钾
含量成负相关关系,其中与土壤全氮呈显著负相关,相关系数为-0.686,与土壤全磷含量呈极显著正相关,相
关系数为 0.901。 土壤有机质与土壤全氮呈显著正相关,相关系数为 0.623;土壤全磷与土壤全氮成显著负相
关,相关系数为-0.672,而土壤全钾相对独立,与其他土壤养分参数没有显著相关性。
表 5摇 土壤 pH值、有机质、全氮、全磷、全钾的相关关系
Table 5摇 Correlation of soil pH, organic matter, total nitrogen, total phosphorus and total potassium
土壤化学性质
Soil chemical properties
土壤 pH
Soil pH
有机质
Organic matter
全氮
Total nitrogen
全磷
Total phosphorus
全钾
Total potassium
pH 1 -0.514 -0.686* 0.901** -0.302
有机质 -0.514 1 0.623* -0.476 0.506
全氮 -0.686* 0.623* 1 -0.672* 0.465
全磷 0.901** -0.476 -0.672* 1 -0.387
全钾 -0.302 0.506 0.465 -0.387 1
摇 摇 *表示在 0.05水平(双侧)上显著相关;**表示在 0.01 水平(双侧)上显著相关
4摇 讨论
4.1摇 水陆交错带植被特征及高程差异
扁蓄属蓼科,为一年生草本,它喜好湿润的环境,有较强的适应气候的能力,常分布于农田、荒地、路旁或
水边湿地[24]。 从表 1中看出扁蓄在 4个淹没区重要值的分布规律,呈现逐渐减小的趋势,并在微度淹没区上
物种消失,这正与 4个淹没区的水淹时间长短呈正相关关系,可以作为一种指示性的物种。
研究结果表明研究区内水陆交错带物种组成以一年生草本植物为主,这一结论与国内外其他相关研究结
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论相对一致[12,25鄄26],而且一些学者对淹水前后草本组成的研究也表明,淹水能够提高一年生草本的比
例[14,27]。 导致这种现象发生的主要原因可能与不同草本植物对水文作用的响应和适应程度有关,一年生草
本植物生长周期短、繁殖力强,在水陆交错带出露时间较短的淹没区也可以完成其生活史,次年依靠土壤种子
库或者临近种源开始新的生长周期,而多年生植物则需要相对较长时间来完成其整个生命周期,在淹水较多
的情况下大都难以存活。 因此一年生草本植物能够很好地利用和适应水陆交错带的这种水文动态变化,在群
落中的比例较大。
水陆交错带物种多样性在各个不同淹没区基本呈现为先增后减的趋势,具体为轻度淹没区>中度淹没区
>重度淹没区>微度淹没区,因为微度淹没区的植物多为进行护堤措施后客土种植,物种组成相对单一,除微
度淹没区外,其他 3个淹没区的物种多样性指标与水淹时间呈现负相关趋势,植物群落随着水淹时间的减少,
物种呈现从无到有,从低级到高级的变化,群落中物种数量越来越丰富,植被覆盖度明显增加,物种组成结构
变得复杂,表征群落的优势种明显性降低,物种个体分布及其组成趋于均匀,这一结论与前人研究结论相一
致[28鄄30]。 微度淹没区处于水生生态系统到陆生生态系统的过度,有一定的边缘效应,如果在自然状态下生物
多样性应该处在一个较高的水平上[17,31],但是此淹没区从土壤(外地运来的客土)、防治水文干扰(修建护堤
措施)到种植植物(人工草坪)都是为人类所控制的,因此植被多样性最低的主要原因是来自于人为种植均
一化。
水陆交错带为典型的干湿交替影响区域,不具备耐淹耐旱的植物种会受其影响出现死亡,致使这一区域
植被大规模退化,水文是影响水陆交错带的主导性因素。 本研究发现水陆交错带植被情况与洪水淹没时间基
本呈现反相关的趋势,而前人研究表明[11鄄12,33],在经历水文涨落周期之后,水陆交错带植被数量、组成、生活型
以及多样性等方面都会发生变化,而且水淹也会使土壤等其他环境因子发生变化而间接影响植被,因此水文
对植被主要影响机制还需要进一步分析研究。
4.2摇 水陆交错带土壤特征及高程差异
土壤粒径分布规律可能与水文作用的影响有关,水流冲刷河岸,土壤中的粉粒、黏粒等细粒物质大量流
失,受水文作用影响越大的淹没区流失量越大,致使粉黏粒含量下降,砂粒含量增加。 土壤容重表现为 T1和
T4淹没区较大,这可能与研究区处于旅游景区有关,枯水季砾石裸露,大量游客在重度淹没区人为踩踏和游
憩,对土壤进行压实,致使容重增加。
土壤有机质是土壤稳定性的重要保障,它是生态系统在特定条件下的动态平衡值,主要来源于植物、动
物、微生物残体及其排泄物和分泌物,并处于不断分解与合成的动态过程[32],有研究表明土壤经常处于淹水
状态,其氧化还原电位低,会形成大量还原性物质,有利于有机质积累,再加上淹水缺氧微生物活动受阻,有机
质分解减缓[33],T1淹没区长期处于淹水状态,而且枯水季洪水退去由洪水冲刷上岸的死亡植物留在 T1淹没
区,因此有机质含量较高,而随着水文影响的减小,植被通过光合作用储存有机质,T3淹没区物种相对丰富,故
而其有机质含量高于物种丰富度相对较小的 T2淹没区。 T4为微度淹没区,有人工护堤,受水文影响极小,并
覆有客土,有机质含量较高。
全氮与有机质间有着密切相关关系,因为土壤中氮素主要以有机态存在,因此有机质含量越高其全氮含
量也越高[34鄄35],从表 4中可以全氮与有机质呈显著正相关。 全氮含量从 T1到 T4呈现先增后减的趋势,与植被
丰富度、多样性、均匀度和优势度均成正相关关系,这是因为地表植被能够改变土壤微环境条件和生态系统生
物量和多样性,促进固氮细菌等微生物活动,并且还能够降低区域内土壤侵蚀,改善土壤质量,进而可以提高
土壤氮含量,这也与前人的研究成果相符合[36鄄37]。 与土壤氮素不同,钾元素受土壤母质的影响较大,从表 4
中相关分析中看出土壤全钾与有机质、全氮、全磷均没有显著相关性。 从全磷含量的分布来看,重度和中度淹
没区含量较高,这可能与漓江流域江边居民在江边进行洗衣等洗刷活动以及农业径流、生活污水的排放有关,
洗刷用品中含有大量的磷,而漓江边的有许多入江水渠,排放大量的农业径流和生活污水,致使这两个淹没区
的磷含量较高,而且这两个淹没区的植被情况相对较差,植被对土壤 pH的改造能力也相对较低,造成这两个
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淹没区的土壤 pH值较高,这也是土壤磷含量与土壤 pH呈现显著正相关的现象的原因。
本文对水陆交错带土壤机械组成与土壤容重 2个土壤物理指标进行重点分析,而许多学者对三峡库区其
他土壤物理指标进行了详细的研究,如康义等[2]连续 2年对三峡库区消落带土壤物理性质定位监测,主要从
经受 2个水位涨落周年的土壤孔隙度(总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度)和持水量(最大持水量、毛管持
水量及田间持水量)变化进行阐述说明,因此本研究在后续研究中将增加相关分析指标,并探讨漓江水陆交
错带洪水水淹前后的土壤性质变化特征;另外,旅游区内水陆交错带土壤理化特性受水文、沿江居民行为、旅
游、植被等多方面及长时期因素的影响,各种因素的影响方式及影响过程也都有待于进一步研究。
4.3摇 古镇水陆交错带植被恢复建议
本研究区位于广西桂林著名旅游景点大圩古镇与漓江之间,而且研究区本身也是众多游客游憩的地方,
冬季枯水期大量砾石裸露,加之部分植物种死亡,致使水陆交错带整体植被覆盖度较低,色彩也较为单一,这
些都对景色的观赏度产生了较大的影响,植被恢复工作显得尤为重要。
本研究区影响植被恢复的干扰因素较多,除了干扰强烈的水文因素之外,旅游踩踏和人为污染等干扰也
同样不可忽视,因此植被恢复工作存在一定难度,笔者建议植被恢复工作可以紧密围绕旅游这一鲜明主体,首
先解决水文作用的影响,然后在此基础上进行植被恢复工作,用于植被恢复的物种尽量选择研究区已有并且
长势良好的乡土物种。 通过前面土壤特征的分析,重度淹没区的土壤条件总体较好,可以辅以工程措施减小
水文干扰,然后人工种植两栖类植物,解决砾石裸露问题。 中度和轻度淹没区受水文影响相对较小,植物种类
也较丰富,可以种植景观类物种增加色彩度和覆盖度,并设计几条游憩道路,满足游客亲近自然的需求。 微度
淹没区对人工草坪进行适当休整,为游客提供良好休憩环境。
5摇 结论
(1)研究结果表明,扁蓄的分布规律与淹没区的水淹时间长短呈明显的相关关系,当水文作用减弱时,扁
蓄分布呈现减少趋势,可以将其作为一种指示性物种。 相对于多年生草本,一年生草本物种在水陆交错带草
本群落中占据绝对优势,表明一年生草本植物更能够适应水陆交错带的环境变化,可以为植被恢复提供参考。
(2)除有护堤措施和人工客土的微度淹没区外,大圩古镇水陆交错带的天然植被情况表现为随着水文作
用的减弱,物种种类和数量显著增加,植被各项指标逐级递增,物种多样性指标差异性显著。 微度淹没区物种
多样性数值很低主要是人为种植均一化的结果。
(3)喀斯特碱性土壤对土壤养分有一定的影响,土壤 pH 与土壤有机质、全氮和全钾含量呈负相关关系,
与全磷含量呈正相关关系,表明土壤 pH 与土壤各种营养物质存在互馈机制,而且土壤理化特性受水文、旅
游、人为污染等多方面及长时期因素的影响,具体影响式与过程还有待进一步探究。
(4)本研究区植被恢复重点应突出旅游特色,以重度淹没区植被恢复为主,并兼顾其他 3 个淹没区,从而
全面提升大圩古镇水陆交错带的景观度、色彩度和游憩度。
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