長湖濕地水生植被演替研究

水生及其群落在水生生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能中起著非常重要的作用。水生植物群落是水域生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,對治理水污染、涵養(yǎng)水源、保持水土、調(diào)節(jié)氣候及環(huán)境等方面均具有重要的作用。隨著對濕地保護(hù)及合理開發(fā)利用認(rèn)識的深化,對水生植被的研究越來越受到重視。長湖濕地位于江漢平原地區(qū),跨荊州、荊門、潛江三市,現(xiàn)有水面約138km2,是湖北省第三大湖泊。長湖具有供水、調(diào)蓄、航運、漁業(yè)、旅游等多種功能。長湖濕地植被資源調(diào)查始于1980年長湖水產(chǎn)資源調(diào)查;20世紀(jì)80年代馮燦等對長湖水生維管植物群落進(jìn)行了研究;彭映輝等對長湖水生植物多樣性及變化進(jìn)行了探討。為了落實《全國濕地保護(hù)工程實施規(guī)劃(2005~2010)》,保護(hù)長湖濕地生物多樣性,于2006年10月對長湖濕地進(jìn)行了調(diào)查與評估。根據(jù)歷史資料和最近的調(diào)查,本文研究了長湖濕地1985年至2006年水生植被的變化,擬為長湖濕地生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)和恢復(fù)提供依據(jù)。1長湖濕地的自然特征和研究方法1.1年生長湖屬長湖為淺水型淡水湖泊,其湖盆平坦、淤泥較厚、基質(zhì)肥沃,屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候,年平均氣溫16℃,極端最高氣溫與極端最低氣溫分別是40℃和-14℃,年無霜期255d。長湖屬長江中游水系,長30.2km,最大寬12.5km,平均寬為4.5km,最大水深為5.3m,平均水深為1.6m。長湖1985年以前,水體的透明度在2m以上,1990年以后透明度不到1m,圈湖養(yǎng)殖區(qū)透明度更低。1.2種方設(shè)置與取樣于2006年10月,在長湖濕地,每個群落用GPS定位,群落內(nèi)隨機設(shè)置6個2m×2m樣方,共設(shè)置樣方126個,記錄樣方內(nèi)物種的種類、蓋度等。采用多次隨機重復(fù)小樣方的取樣方法,每樣點用0.52m×0.32m樣方夾采集6次水生植物,除去枯死枝葉,按種分開,分別稱其鮮重,取其平均值。群落的命名采用優(yōu)勢種原則:即以各群落優(yōu)勢種的名稱作為該群落的名稱。2研究結(jié)果2.1水生植物群落根據(jù)2006年10月的調(diào)查結(jié)果,長湖現(xiàn)有濕地植物32科,55屬,66種,其中濕生植物29種,挺水植16種,浮葉植物10種,沉水植物11種。優(yōu)勢種有蓮(Nymphaeanelumbo)、菱角(Trapajponica)、槐葉萍(Salvinianatans)、竹葉眼子菜(Potamogetonmalaianus)、金魚藻(Ceratophyllumdemersum)及黑藻(Hydrillaverticillata)等。伴生種有兩耳草(Paspalumconjugatum)、喜旱蓮子草(Alternantheraphiloxeroides)等。本次調(diào)查共查出14個植物群落,包括蓮群落,菰(Zizanianaduciflora)群落,蓮+菰群落,槐葉萍+水鱉(Hydrocharisdubia)群落,荇菜(Nymphoidespeltatum)群落,菱角+荇菜群落,竹葉眼子菜+大茨草(Najasmarina)群落,竹葉眼子菜群落,貍藻(Utriculariaaurea)+輪葉狐尾藻(M.verticillatum)群落,黑藻+金魚藻群落,金魚藻群落,菹草(Potamogetoncrispus)+金魚藻群落,日本茨藻(N.gracillima)群落,微齒眼子菜+日本茨藻群落,其中挺水植物群落3個,浮葉植物群落3個,沉水植物群落8個。水生植被呈零星分布,主要存在圍網(wǎng)之外,網(wǎng)圍內(nèi)及湖中央植被很少或不存在。長湖濕地植被主要分布在長湖的南及東南方向。2.2不同種類藻群落的生物量蓮群落植被面積分布最大,為40.020km2,占植被總面積的94.18%。群落生總物量為2202.08t,其中貍藻+輪葉狐尾藻群落最大為1633.48t,占群落總生物量的比例為74.18%;微齒眼子菜+日本茨藻群落最小為0.43t(表1)。單位面積生物量以竹葉眼子菜群落最大為3007.87g/m2,其次為荇菜群落,槐葉萍+水鱉群落等,日本茨藻群落最小。群落單位面積生物量與1989年馮燦等的研究結(jié)果相比較,從1195.67g/m2增加到1850.53g/m2,可能湖泊富營養(yǎng)化導(dǎo)致單位面積生物量增加。2.3水生植被的進(jìn)化2.3.1aindica和其它樹種已經(jīng)消失由歷史文獻(xiàn)資料及目前的調(diào)查結(jié)果對比來看,從1985年到現(xiàn)在為止長湖有9種物種未被發(fā)現(xiàn),但可以確定睡蓮(Nymphaeatetragona)、金銀蓮花(Nymphaeaindica)等已經(jīng)消失(表2),其它幾個物種由于生物學(xué)特性及調(diào)查時間和方法的限制,需要進(jìn)一步的確認(rèn),才能確定是否消失。如眼子菜及小葉眼子菜等,在此次調(diào)查中未發(fā)現(xiàn)。但眼子菜和小葉眼子菜花果期均在5~8月,到10月這些植株已經(jīng)死亡,因此無法確定該物種已經(jīng)消失。在調(diào)查中還發(fā)現(xiàn)日本茨藻是長湖濕地中新出現(xiàn)的物種,但該物種僅出現(xiàn)在荊州與潛江交界處的劉嶺閘,該處野生水生植物生長旺盛,長湖與漢江由劉嶺閘連接相通,日本茨藻的種子或繁殖體隨水流傳播進(jìn)來,傳播進(jìn)來的時間不長,還沒有傳播的更遠(yuǎn),故僅出現(xiàn)在該地點。2.3.2不同群落優(yōu)勢種及生活型變化植物群落的演替是一個復(fù)雜的過程,往往受多種因素的影響,它反映了植物與環(huán)境的動態(tài)關(guān)系。植物群落演替最明顯的特征是優(yōu)勢種的更替。以群落總生物量大小作為優(yōu)勢群落類型劃分的依據(jù)。從表3可以看出群落優(yōu)勢種變化,從1985年的菹草、穗花狐尾藻(Myriophyllumspicatum)演替為1999年的微齒眼子菜、苦草群落;進(jìn)一步演替為2000年的苦草、微齒眼子菜群落,至2006年演替為蓮、蓮+菰群落。生活型變化為20世紀(jì)以沉水植物為優(yōu)勢種,目前以挺水植物為優(yōu)勢種。彭映輝等提到的荇菜群落、竹葉眼子菜群落、金魚藻+黑藻群落等群落目前雖有分布但面積較小。20世紀(jì)50年代到80年代水生植物覆蓋度為100%,90年代末下降到45.16%,在本次調(diào)查中僅為30.35%。3濕地景觀現(xiàn)狀21a間,長湖濕地植被發(fā)生了很大的變化。如1999年至2000年微齒眼子菜群落及苦草群落是長湖的優(yōu)勢群落,在本次調(diào)查中微齒眼子菜+日本茨藻群落僅占總植被面積的0.43%。又如苦草從優(yōu)勢種演變成伴生種。微齒眼子菜、苦草及黑藻等水生植物是草魚(Ctenopharyngodonidellus)、團(tuán)頭舫(Megalobramaamblycephala)等魚類的喜食食物,這些植物根系不發(fā)達(dá),植株再生能力較弱,隨捕食強度的增加已從湖中消失。金魚藻、穗花狐尾藻等水生植物粗纖維含量高為魚類不喜食,但在長湖數(shù)量也不多,主要原因是人為的破壞較嚴(yán)重,如污水排放、圍湖網(wǎng)箱養(yǎng)殖及打撈水草等。據(jù)調(diào)查,長湖周圍分布有7個排污口,包括2個工業(yè)污水口(拾橋玉雅造紙廠和后港玻璃廠)、2個混合污水泵站(后港泵站和蛟尾泵站)和3條入湖支流。年入湖水量為118320000m3,其中工業(yè)及混合污水5420000m3。年輸入污染物負(fù)荷量為:耗氧有機物958t、懸浮物143t、氨氮67t、總磷8t。采用《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838~2002)對長湖水體質(zhì)量進(jìn)行評價,長湖評價為Ⅲ類水體,主要超標(biāo)項目為總磷和氨氮。圍湖網(wǎng)箱養(yǎng)殖、人工投餌,水體透明度下降,底層植被死亡。人為捕草,湖面植被遭到破壞,水體自凈能力幾近喪失。綜上所述,過度養(yǎng)殖、打撈水草及污水排放等是長湖濕地植被面積、種類及總生物量下降的主要原因。長湖濕地功能退化還表現(xiàn)在其它方面,如動物種類及數(shù)量下降,水質(zhì)惡化,蓄水容量減少,抗洪能力減弱等等。為加強長湖濕地保護(hù)工作,建