洞庭湖湿地典型植物群落繁殖库特征及对水位变化的响应分析

发布时间：2020-06-24 22:22

【摘要】：洞庭湖是国际重要湿地,湿地植被主要以草型为主,在空间分布上呈带状,对湖区湿地生境的维持具有重要作用。植物繁殖库是潜在的植物群落,包括种子库和芽库,是湿地植被演变的内在驱动因子。当前对湿地植被演替的研究侧重于水文、土壤等非生物环境的作用,而忽略了植物群落繁殖库在演替过程的作用。本文以洞庭湖湿地典型的植物群落为研究对象,通过野外调查和室内培养实验,研究了繁殖库(种子库和芽库)的密度、组成和季节动态;通过设置水位控制实验研究优势植物群落在不同水位条件下形成植物群落的物种组成、密度等特征。该研究对充实和完善湿地植物繁殖库理论,并对湿地植被的恢复和重建具有指导意义。主要结论如下:(1)苔草和荻群落种子库密度的季节变化显著,且变化规律都比较一致,总的变化趋势均为:5月(洪水前)3月(花期)11月(洪水后)1月(冬季)。对不同层面(0-5cm,5-10cm,10-20cm)的土壤种子库进行分析发现,苔草和荻群落种子库主要集中在0-5cm,在5月均达到最大,分别占总密度的87.6%和94.5%,说明种子库主要来源于地表0-5cm土层。种子库与地表植被的相似性系数表明,苔草群落的相似性系数(0-0.04之间)和荻群落相似性系数(0.06-0.19之间)都较低。种子库萌发实验发现,两种群落萌发物中一年生植物都占了60%以上,地表植被调查发现以多年生植物占优势(占56%),这也就是两种群落相似性系数都较低的原因。(2)苔草和荻群落芽库密度具有明显的季节性。两种群落在洪水前的5月份最低,1月份最高,且苔草群落(41-980芽/m~2)显著的高于荻群落(52-261芽/m~2)。对两种群落的各类型芽进行分析发现,苔草群落占优势的芽体主要是短根茎芽(0-838芽/m~2),而荻群落主要是根茎腋芽(97-170芽/m~2)。调查发现,苔草群落芽库仅有苔草组成而荻群落有苔草、荻和芦苇三种组成,芽库与地表植被的相似性系数表明,苔草群落(0.21-0.93之间)显著的高于荻群落(0-0.46之间),由于苔草群落地表植物主要是苔草(占90%),且苔草自身可倒伏不利于地表其他物种的萌发,这也是苔草群落芽库与地表植物相似性系数较高的原因。(3)苔草和荻群落繁殖库密度与季节有显著的相关性(P0.001),且变化趋势一致,在5月达到最大值(苔草群落:15331.20±4671.082粒/m~2、荻群落:17363.20±2486.679粒/m~2),冬季1月达到最小值(苔草群落:1403.73±211.266粒/m~2、荻群落:745.87±96.400粒/m~2)。冬季1月两种群落芽库密度占繁殖库密度的69.8%(苔草群落)、35%(荻群落),5月两种群落种子库密度都占繁殖库密度的99.8%,说明芽库与种子库都是繁殖库不可缺少的部分。繁殖库与地表植被的相似性系数表明,苔草群落相似性系数在0.25-0.93之间,荻群落相似性系数在0.17-0.55之间,5月芽库相似性系数占繁殖库相似性系数的100%(苔草群落)和70.9%(荻群落),可看出芽库对繁殖库的贡献比重较大,芽库在繁殖库当中是不可忽视的。(4)苔草、荻和杨树群落进行水位实验发现,水位与植物密度、物种丰富度、Simpson多样性指数有显著的相关性(P0.05),随水位的增加都呈降低趋势,说明水位对植物生长的重要作用,淹水是制约植物群落物种组成的重要因素。-20cm是植株密度、物种丰富度和Simpson多样性指数最佳水位。水位处理前期与后期相比较,前期植物密度、物种丰富度、Simpson多样性指数和重要值IV明显高于后期,说明长时期的水位胁迫对植物群落发展是不利的。(5)根据湿地植物繁殖库密度、季节变化特征,在今后湿地恢复工作中前期应以种子库为立足点,促进地表植被快速建群,后期应以芽库为立足点,达到稳定植物群落的目的。水位实验表明,长期的水分胁迫对植物群落的生长是不利的,今后为提高湿地生态恢复,应加强水分与环境因子的双重影响研究。
【学位授予单位】：四川师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：Q948.1
【图文】：

3.2 实验设计（1）洞庭湖湿地典型植物群落繁殖库特征及与地表植被关系本文以分布在东洞庭湖的两种典型植物群落（苔草、荻）为研究对象，选取东洞庭湖植物群落呈带状分布的典型地段小西湖、团洲和君山（图 3.1），每个地段在苔草、荻群落各设置 1 条样带，样带宽 20m，长 1000m，在每条样带内设置 5个 5m×5m 固定样方，样方之间间隔大于 100m。每个群落类型包括 3 条样带，15个样方，每个样方用 GPS 记录经纬度。（2）洞庭湖湿地典型植物群落对水位变化分析以分布在东洞庭湖的三种典型植物群落（苔草、荻和杨树）为研究对象，选取东洞庭湖植物群落分布的典型地段小西湖和团洲进行，每个地段在苔草、荻和杨树群落各设置 1 条样带，样带宽 20m，长 1000m，共三条样带。

这四个时间可反应出种子库的季节动态。取样时每次在每个固定样方内取 1个 1m×1m 的小样方，用于种子库取样，在 2018.5 种子库取样同时另取一个 1m×1m的小样方，用于记录地表植物群落的物种组成、密度、高度和盖度，待记录完整将其割掉装入自封袋带回实验室，在实验室对地上植被进行分类烘干称重。种子库取样，采用网格法在小样方内用土壤种子库取样器（21cm2）采集 20 个土芯（图 3.2），采集的土样由地表至地下深处分为三层（0-5cm，5-10cm，10-20cm），将同一个小样方内的同层土混合装入同一个自封袋，带回实验室，在实验室经自然风干后去除土壤中的枯枝落叶等杂质，过 0.2mm 的网筛，然后将处理后的土样平铺于事先装有 3cm 沙子的萌发盒（25cm×20cm×5cm）中，沙子在铺之前经 120℃烘箱处理 24 小时，每个萌发盒中种子库土样厚度为 1cm，每个样品重复三次。将萌发盒放置在植物培养温室，培养室内温度设置在 26℃，湿度 80%以上，采用湿润萌发法待种子萌发[60]。萌发的幼苗一经鉴定立刻移除，无法鉴别的幼苗移栽在单独的萌发盒中做好标记，待可鉴定为止（图 3.3）。

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本文编号：2728434