遼河中下游水生植物群落分布特征及與環(huán)境關(guān)系分析

楊占

(遼寧省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃監(jiān)測(cè)院，遼寧 沈陽(yáng) 110000)

遼河位于中國(guó)東北地區(qū)南部，自漢代稱大遼河，五代以后稱遼河。遼河發(fā)源于河北省平泉縣七老圖山脈的光頭山，流經(jīng)河北、內(nèi)蒙古、吉林、遼寧四省區(qū)，全長(zhǎng)1 345 km，注入渤海，流域面積21.9萬(wàn)km2[1]，是中國(guó)七大河流之一。遼河流域是中國(guó)水資源貧乏地區(qū)之一，特別是中下游地區(qū)，水資源短缺更為嚴(yán)重。由于大量人為因素，遼河已成為中國(guó)污染最重的河流之一。自2010年12月《遼寧省遼河保護(hù)區(qū)條例》[2]實(shí)施以來(lái)，遼河經(jīng)過多年的治理，水污染雖然已經(jīng)逐步減輕，但經(jīng)濟(jì)發(fā)展社會(huì)進(jìn)步的迫切需求對(duì)其進(jìn)行加速生態(tài)修復(fù)，恢復(fù)流域生態(tài)系統(tǒng)健康。

水生植物作為河流生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是生態(tài)系統(tǒng)中的初級(jí)生產(chǎn)者和功能的核心[3]。河流濕地的水生植物群落在為鳥類和魚類提供了食物來(lái)源和棲息地的同時(shí)，還可以凈化河流中的污染物，使整個(gè)河流生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)中發(fā)揮重要的基礎(chǔ)作用。有研究表明：水生植被的結(jié)構(gòu)、功能和生態(tài)特征能綜合反映河流水生態(tài)環(huán)境的基本特點(diǎn)和功能特性，具有很好的環(huán)境指示作用[4].對(duì)于河流水生植物、生境特征及兩者相關(guān)性的研究在河流濕地的生態(tài)恢復(fù)、維持河流生態(tài)穩(wěn)定性等方面都具有很大意義。本文通過對(duì)遼河中下游河流濕地水生植物群落大面積野外調(diào)查和環(huán)境數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)上，運(yùn)用CCA排序分析來(lái)揭示遼河中下游流域主要水生植物分布與環(huán)境因子間的關(guān)系。

1 調(diào)查方法

在對(duì)遼河中下游進(jìn)行基礎(chǔ)情況調(diào)查后，選取具有代表性的河段，在水文監(jiān)測(cè)站附近布設(shè)草本調(diào)查樣方，對(duì)樣方內(nèi)的水生植物進(jìn)行調(diào)查。河流水生植被調(diào)查于2015年6—9月進(jìn)行。記錄各樣地水深、植被種類、數(shù)量、高度、蓋度等。協(xié)同樣地臨近水文監(jiān)測(cè)站采集總磷、總氮、水體pH值、溶解氧。通過對(duì)樣地水樣進(jìn)行為期3個(gè)月的環(huán)境因子測(cè)定，取平均值進(jìn)行分析。

數(shù)據(jù)分析采用生態(tài)學(xué)應(yīng)用軟件中用于約束與非約束排序的最流行工具：Canoco 5.0。該工具整合了排序以及回歸和排列方法學(xué)，進(jìn)行健全的生態(tài)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。采用對(duì)物種數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行典范對(duì)應(yīng)分析(CCA)排序分析。分析物種數(shù)據(jù)用物種重要值來(lái)反映物種群落與環(huán)境的關(guān)系。物種重要值= (相對(duì)高度+相對(duì)密度+相對(duì)蓋度) /3。

2 調(diào)查結(jié)果

2.1 物種組成與分析

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)分布有水生植物44種，其中挺水植物12種、浮水植物6種、沉水植物6種。為便于統(tǒng)計(jì)，以各建群植物種為群系單位劃分群落，得到14個(gè)主要群系，見表1。

表1 遼河中下游主要水生植物群落

由上表可見，在遼河中下游水生植物群落內(nèi)，挺水植物群落最為常見，有7類，占所有樣地比例的54%；浮水植物群落4類，分布占總樣地?cái)?shù)量的18%；沉水植物群落3類，分布占總樣地?cái)?shù)量的28%。

2.2 各群落對(duì)水環(huán)境的適宜性

不同的水環(huán)境因子對(duì)于不同的植被群落存在一定的差異，其中水深是最為主要的影響因子，也是本次調(diào)查中唯一的非水質(zhì)環(huán)境因子，其次不同的群落類型的水質(zhì)的耐受度亦有不同。對(duì)于水體pH值耐受最高的是堿蓬群落和水葫蘆群落；總氮耐受最高的是狹葉香蒲群落；總磷耐受最高的是東方蓼群落；對(duì)低溶解氧耐受最高的是水葫蘆群落。

2.3 環(huán)境因子與水生植物因子關(guān)系的典范對(duì)應(yīng)性分析

典范對(duì)應(yīng)分析(CCA)可分析植物群落組成與環(huán)境因子之間對(duì)應(yīng)關(guān)系[5]。通過canoco5.0軟件輸出的物種與環(huán)境因子排序圖(圖1)?？梢钥闯?，第1軸和第2軸的特征值分別為0.871和0. 912，2個(gè)軸累積的貢獻(xiàn)率和為67.9%。由此可認(rèn)為該分析反映了水生植物的分布和外界水環(huán)境因子的變化情況。

圖1 水生植物群落與環(huán)境因子二維排序圖

圖1反映出這些群落的分布有較為明顯的規(guī)律變化，其中蘆葦分布于該圖的最頂端，堿蓬分布于該圖的最右端，水葫蘆分布于該圖的最下端，它們和其他的群落有較為明顯差異。而黑藻、金魚藻、眼子菜、慈姑、沮草。這五種群落在圖中分布較為集中，可見沉水植物和浮水植物的生境以及它們與水環(huán)境的依賴較為相似。由環(huán)境因子與排序軸的相關(guān)性可知，水深和排序軸1的斜度最小，可見水深對(duì)植物群落分布的影響最為明顯?？偭诐舛?、總氮濃度、pH值、溶解氧濃度與排序軸1的相關(guān)性也相對(duì)較大。由此可知，水體的理化性質(zhì)尤其是水體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量對(duì)水生植物群落的分布具有一定的指示意義。

從左到右水體環(huán)境內(nèi)各種物質(zhì)含量逐漸增加，而群落類型卻逐漸減少，說(shuō)明水體污染的程度是限制水生植物分布的原因之一。

3 結(jié)論與討論

本次調(diào)查表明，在遼河中下游未分布有水生植物44種，14個(gè)群系。和南方的河流湖泊濕地水生植物分布比較，相對(duì)種類較少，且結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，水生植物生物多樣性較低。特別是沉水植物類型較少，僅發(fā)現(xiàn)8種，3個(gè)群系。

遼河水生植物生物多樣性較少的主要原因應(yīng)為：(1)河流水污染、特別是水體富營(yíng)養(yǎng)化導(dǎo)致河流水生植物種類較少。(2)同時(shí)由于各種因素遼河河流水量的減少[6]，部分流域成為半季節(jié)河，豐水期為河流，而枯水期為旱地，導(dǎo)致沉水植物和浮水植物的分布區(qū)減少。(3)人為干擾，特別體現(xiàn)在遼河下游盤錦市，由于對(duì)蘆葦濕地的經(jīng)營(yíng)過程中通過人工割除、水分調(diào)控、鹽分調(diào)控等方式[7]控制其草本沼澤濕地內(nèi)除蘆葦外的其他水生植物生長(zhǎng)，導(dǎo)致在該段遼河濕地植被大面積僅有蘆葦一種植物。

為加強(qiáng)遼河中下游地區(qū)的河流濕地生態(tài)穩(wěn)定性，提高生物多樣性水平。建議進(jìn)一步加強(qiáng)治污，嚴(yán)格控污，改善水質(zhì)。合理規(guī)劃遼河水資源的利用，調(diào)整工農(nóng)業(yè)的用水結(jié)構(gòu)，在滿足生產(chǎn)用水和農(nóng)業(yè)用水的情況下保障河流基本生態(tài)需水。各地政府部門要加強(qiáng)宣教工作，提高人民對(duì)河流濕地的保護(hù)意識(shí)。建議逐漸停止對(duì)單一蘆葦植被的濕地進(jìn)行人工干預(yù)，使其逐步增加物種加強(qiáng)生態(tài)穩(wěn)定性。同時(shí)，在水質(zhì)污染得到緩解和治理后，要加強(qiáng)河流濕地生態(tài)修復(fù)工作，以恢復(fù)流域水生植物多樣性，從而提高流域的生態(tài)服務(wù)功能。