小浪底庫(kù)區(qū)河岸帶植物物種多樣性與土壤因子的關(guān)系

摘 要：以黃河中游末端地段小浪底庫(kù)區(qū)河岸帶為研究對(duì)象，采用典型對(duì)應(yīng)分析法（CCA），對(duì)物種分布和多樣性與土壤因子的關(guān)系進(jìn)行研究。結(jié)果表明，小浪底庫(kù)區(qū)河岸帶共發(fā)現(xiàn)植物31種，17科28屬，其中禾本科、菊科、蓼科和錦葵科植物最多，蒼耳和狗牙根為優(yōu)勢(shì)種。隨著河流流向小浪底庫(kù)區(qū)南北兩岸的有效磷和有機(jī)質(zhì)呈下降趨勢(shì)；速效鉀、含水量和全氮無(wú)顯著變化。從變異系數(shù)看，土壤含水量、有機(jī)質(zhì)、速效鉀、全氮及有效磷均屬于中等變異程度（0.1≤C≤1），表明土壤養(yǎng)分分布總體上呈現(xiàn)中度不均勻的特征。在6個(gè)土壤環(huán)境因子中，含水量、pH與有機(jī)質(zhì)含量對(duì)小浪底庫(kù)區(qū)河岸帶物種多樣性的影響較大，土壤速效鉀、有效磷及全氮對(duì)各種多樣性指數(shù)影響均不明顯。其中，香農(nóng)-維納指數(shù)與含水量和有機(jī)質(zhì)具有顯著相關(guān)性（P＜0.05）；均勻度指數(shù)和含水量之間具有顯著的相關(guān)性；豐富度指數(shù)與pH之間具有顯著的相關(guān)性（P＜0.05）。CCA排序顯示土壤全氮、pH、有機(jī)質(zhì)和含水量是影響群落分布的主要因子。香附子、牽?；ê屠笾Σ莸姆植贾饕艿饺挠绊懀淮恨?、野菊等主要受到pH的影響；柳樹、牛筋草、大狼杷草主要在含水量和全氮高的環(huán)境下分布較多；椿樹、榆樹等主要在有機(jī)質(zhì)和pH相對(duì)較高的區(qū)域分布。蒼耳、狗牙根、狗尾草等物種廣泛分布在樣地內(nèi)，受土壤因子影響較小，對(duì)范圍的適應(yīng)較強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：小浪底庫(kù)區(qū)；河岸帶；植物群落；物種多樣性；土壤因子

中圖分類號(hào)：Q948.113 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2096-9902（2024）18-0039-05

Abstract： The study focused on the riparian zone of the Xiaolangdi Reservoir area located at the terminal section of the middle reaches of the Yellow River. The Canonical Correspondence Analysis （CCA） was employed to investigate the relationship between species distribution and diversity with soil factors. The results indicated the following： A total of 31 plant species were found in the riparian zone of the Xiaolangdi Reservoir area， belonging to 28 genera across 17 families. The most abundant plants were from the families Poaceae， Asteraceae， Polygonaceae， and Malvaceae， with Xanthium sibiricum and Cynodon dactylon being the dominant species. Along the flow direction of the river towards the south and north banks of the Xiaolangdi Reservoir area， there was a decline in available phosphorus and organic matter; however， there were no significant changes observed in available potassium， water content， or total nitrogen. Variation coefficients indicated that soil water content， organic matter， available potassium， total nitrogen， and available phosphorus all exhibited moderate variability （0.1≤C≤1）， suggesting an overall moderately uneven distribution of soil nutrients. Among the six soil environmental factors， water content， pH， and organic matter content had a greater impact on the species diversity in the riparian zone of the Xiaolangdi Reservoir area. Soil available potassium， available phosphorus， and total nitrogen did not significantly influence various diversity indices. Notably， the Shannon-Wiener index showed a significant correlation with water content and organic matter （P＜0.05）; the evenness index was significantly correlated with water content; and the richness index was significantly correlated with pH（P＜0.05）. CCA ordination revealed that total nitrogen， pH， organic matter， and water content were the main factors affecting community distribution. The distribution of Cyperus rotundus L.， Pharbitis nil （L.） Choisy， and Saluia plebeia R. Br. was mainly influenced by total nitrogen; Polygonum persicaria L.， Chrysanthemum indicum L.， Humulus scandens （Lour.） Merr.， and Lindernia angustifolia（Benth.） were primarily affected by pH; Salix babylonica L.， Eleusine indica （L.） Gaertn， Bidens frondosa Linn. were more abundant in environments with high water content and total nitrogen and others were mainly distributed in areas with relatively higher organic matter and pH. Xanthium sibiricum L. and other species were widely distributed within the sample plots， less affected by soil factors， demonstrating strong adaptability to their range.

Keywords： Xiaolangdi Reservoir Area; riparian zone; plant community; species diversity; soil factors

植物群落多樣性受各種生境因子的影響[1]，土壤因子是植物群落發(fā)生、發(fā)展的主要因子，是河岸帶實(shí)現(xiàn)功能作用的基礎(chǔ)[2]。河岸帶土壤的性狀與植物群落分布格局和物種多樣之間的關(guān)系一直是群落生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)問題。小浪底庫(kù)區(qū)位于河南省西北部淺山丘陵區(qū)的黃河中游末端，這是黃河上重要的水利樞紐工程，它對(duì)黃河中下游區(qū)域發(fā)展具有關(guān)鍵性的作用。隨著小浪底大壩20年的運(yùn)行，庫(kù)區(qū)河岸帶物理和生物過程的變化，庫(kù)區(qū)河岸帶生態(tài)問題凸顯[3]。目前，針對(duì)小浪底庫(kù)區(qū)研究主要是一些庫(kù)區(qū)調(diào)沙對(duì)下游生態(tài)影響[3-4]以及庫(kù)區(qū)堤岸安全[5]，對(duì)小浪底庫(kù)區(qū)河岸帶物種多樣性與土壤因子的關(guān)系研究還未見報(bào)道。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域

小浪底庫(kù)區(qū)位于豫晉兩省交界的黃河中游末端，地理位置為東經(jīng)111°20′～112°22′，北緯34°48′～35°9′，庫(kù)區(qū)涉及河南省的澠池、新安、吉利、孟津、濟(jì)源和山西省的垣曲縣、平陸縣和夏縣的部分地區(qū)，全長(zhǎng)175 km，寬14 km，水庫(kù)水面總面積272 km2。

1.2 研究方法

1.2.1 樣地采集與測(cè)定

在小浪底區(qū)主區(qū)域跨越黃河南、北兩岸選擇4條樣帶設(shè)置8個(gè)樣點(diǎn)，從西向東分別是垣曲縣古城鎮(zhèn)濕地公園的NA和河南岸的澠池縣南村鄉(xiāng)的河岸SA；濟(jì)源市的泉坡NB新安縣石井鎮(zhèn)的SB；濟(jì)源市下冶鎮(zhèn)的三峽驛站NC和新安縣正村鎮(zhèn)的白云渡口SC；濟(jì)源市的南嶺ND和新安縣倉(cāng)頭鎮(zhèn)的鷹嘴山SD。在每一個(gè)樣點(diǎn)上垂直于河岸，從濱水區(qū)域到岸上，每300～500 m設(shè)置一處樣地，每個(gè)樣地隨機(jī)設(shè)置3個(gè)樣方，每個(gè)草本樣方1m×1m，灌喬木樣方5m×5m，調(diào)查并記錄每個(gè)樣地的經(jīng)緯度、海拔，每個(gè)樣方的植物名稱及數(shù)量、高度、蓋度及頻度。并采集樣方內(nèi)的新鮮土，放入密封袋中保存，利用鋁盒采集土樣測(cè)含水量，帶回實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)。

1.2.2 數(shù)據(jù)分析

采用重要值作為評(píng)價(jià)樣方群落內(nèi)物種相對(duì)重要性的數(shù)量指標(biāo)[6-7]。采用灌草地調(diào)查樣方內(nèi)物種相對(duì)密度、相對(duì)高度和相對(duì)蓋度3個(gè)指標(biāo)計(jì)算物種重要值。

由于研究區(qū)地處丘陵地區(qū)，海拔差異不大，樣地氣候類型相似，因此本文分析了土壤因素引起的多樣性指數(shù)的變化。利用統(tǒng)計(jì)軟件（Canoco5.0）對(duì)物種多樣性與環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行排序分析；用SPSS軟件分析4個(gè)物種多樣性與土壤因子的簡(jiǎn)單相關(guān)系數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 小浪底庫(kù)區(qū)河岸帶植物物種組成

小浪底庫(kù)區(qū)河岸帶共發(fā)現(xiàn)和確認(rèn)植被群落共有17科28屬31種（表1），其中：禾本科（Gramineae）5種5屬；菊科（Compositae）7種5屬；蓼科（Polygonaceae）2種1屬；莎草科（Cyperaceae）3種3屬；楊柳科（Salicaceae）2種2屬；其他科均為1種1屬。禾木科植物最豐富，其次是菊科植物，蓼科和錦葵科植物，是此區(qū)域的主要優(yōu)勢(shì)科。其他科單種、屬現(xiàn)象明顯。在24個(gè)調(diào)查樣點(diǎn)中，菊科蒼耳（Xanthium sibiricum Patrin ex Widder）植物和禾本科狗牙根（Cynodon dactylon （L.） Pers.）普遍出現(xiàn)于小浪底庫(kù)區(qū)的各個(gè)領(lǐng)域，占樣點(diǎn)數(shù)達(dá)79%，且樣點(diǎn)數(shù)多的物種（樣點(diǎn)數(shù)大于等于2）多以一年生草本為主，占比為35.5%。

2.2 小浪底庫(kù)區(qū)河岸帶植物物種多樣性

庫(kù)區(qū)河岸帶植物群落物種豐富度變化范圍較大，豐富度較高的主要出現(xiàn)在SA3、NB2和SC3地，較低的出現(xiàn)在SB2和SD3，最大值為13，且各樣地之間豐富度差異呈上下波動(dòng)。多樣性指數(shù)愈大，表明植被多樣性越高。小浪底庫(kù)區(qū)香農(nóng)-維納（Shannon-Wiener）多樣性指數(shù)介于0.124～2.235之間，Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)的變化范圍為0.249～0.880，NB2地的多樣性和優(yōu)勢(shì)度指數(shù)值最大，表明該地群落多樣性較高。均勻度指數(shù)在0.120～0.622范圍內(nèi)，整體波動(dòng)相對(duì)較大。說明河岸帶群落的物種組成較豐富，優(yōu)勢(shì)種相對(duì)明顯，植物分布相對(duì)不均勻。具體如圖1所示。

2.3 小浪底庫(kù)區(qū)河岸帶植物多樣性與土壤因子關(guān)系

2.3.1 小浪底庫(kù)區(qū)河岸帶土壤性質(zhì)

從表2中可以看出8個(gè)群落沿河流流向土壤指標(biāo)有所差異，pH均大于7，土壤均為堿性；含水量和全氮NC地區(qū)出現(xiàn)高值區(qū)，表明該地區(qū)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)相對(duì)肥沃；隨著河流向下游的推進(jìn)，有效磷和有機(jī)質(zhì)總體呈下降趨勢(shì)；速效鉀的變化范圍不大。根據(jù)變異系數(shù)可知，pH屬于弱變異程度，含水量、有機(jī)質(zhì)、速效鉀、全氮及有效磷均屬于中等變異程度。表明小浪底庫(kù)區(qū)沿岸帶土壤養(yǎng)分分布總體上呈現(xiàn)中度不均勻的特征。

2.3.2 物種多樣性指數(shù)與土壤因子的相關(guān)分析

從相關(guān)程度結(jié)果中顯示（表3），小浪底河岸帶植物群落物種多樣性與土壤含水量、有機(jī)質(zhì)、pH有不同程度的相關(guān)性，其中，優(yōu)勢(shì)度指數(shù)與土壤環(huán)境因子均沒有達(dá)到顯著相關(guān)性（P＜0.05），相關(guān)系數(shù)小于0.5；香農(nóng)-維納指數(shù)與有機(jī)質(zhì)具有顯著相關(guān)性（P＜0.05），相關(guān)系數(shù)大于0.5；均勻度指數(shù)和含水量之間具有顯著的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)達(dá)0.648；豐富度指數(shù)與pH之間的相關(guān)達(dá)到顯著水平（P＜0.05），相關(guān)系數(shù)為0.531。

2.3.3 物種群落與土壤因子的CCA排序

對(duì)小浪底庫(kù)區(qū)河岸帶植物群落重要值與6個(gè)土壤因子分別建立物種數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)矩陣，進(jìn)行CCA排序分析。排序結(jié)果表明（表4），CCA排序中第一、第二排序軸特征值為0.452和0.439，植物組成和土壤因子與前2個(gè)排序軸的相關(guān)系數(shù)為0.894和0.900，二者的方差累計(jì)貢獻(xiàn)率為53.48%。此排序結(jié)果可基本反映小浪庫(kù)區(qū)河岸帶植物空間的分布特征[9]。

在排序圖中（圖2）沿第一排序軸從左到右，有機(jī)質(zhì)、pH、速效鉀及有效磷逐漸增加，相反全氮和含水量則逐漸減少。有效磷、速效鉀及pH沿第二排序軸由下到上呈減少趨勢(shì)，含水量、全氮和有機(jī)質(zhì)由下到上逐漸增大。位于第一軸的左上方的物種，如香附子、牽?；ê屠笾Σ莸姆植贾饕艿饺挠绊?，且在全氮含量較高的區(qū)域分布；春蓼、野菊等的分布主要受到pH的影響，在pH高的區(qū)域分布較多；柳樹、牛筋草、大狼杷草分布在第一軸的左上端，主要在含水量和全氮高的環(huán)境下分布較多；椿樹、榆樹等主要在有機(jī)質(zhì)和pH相對(duì)較高的區(qū)域分布。而蒼耳、狗牙根、狗尾草等物種廣泛分布在樣地內(nèi)，受土壤因子影響較小，對(duì)范圍的適應(yīng)較強(qiáng)，因而位于排序圖中的中心位置。

3 討論與結(jié)論

物種多樣性是衡量一定地區(qū)生物資源豐富程度的一個(gè)客觀指標(biāo)[10]，李雨晗[11]、王婷[12]、張奇奇等[13]研究認(rèn)為河岸帶植物多樣性受人為活動(dòng)和水庫(kù)影響有關(guān)，Joseph等[14]認(rèn)為中等程度人為干擾促使高的生物多樣性。人為干擾下對(duì)植物群落物種多樣性的這種影響主要來(lái)自干擾對(duì)原有生境尤其是土壤環(huán)境的影響導(dǎo)致的結(jié)果，研究植物群落多樣性與土壤環(huán)境因子的關(guān)系，不僅可以探究干擾強(qiáng)度對(duì)生物多樣性的有利影響，而且可以發(fā)現(xiàn)人為干擾對(duì)群落結(jié)構(gòu)的變化的過程。

1）小浪底庫(kù)區(qū)河岸帶共發(fā)現(xiàn)植物31種，17科28屬，其中禾本科、菊科、蓼科和錦葵科植物最多，蒼耳和狗牙根普遍出現(xiàn)于小浪底庫(kù)區(qū)河岸帶各個(gè)地區(qū)，占樣點(diǎn)數(shù)達(dá)79%；小浪底庫(kù)區(qū)河岸帶植物種類以蒼耳、狗尾草、苘麻、鱧腸和春蓼草等一年生草本植物為主，灌木和喬本植物相對(duì)較少。河岸帶群落的物種組成較豐富，優(yōu)勢(shì)種相對(duì)明顯，植物分布相對(duì)不均勻。

2）小浪底庫(kù)區(qū)河岸帶土壤pH均大于7，土壤均為弱堿性；隨著河流流向南北兩岸的有效磷和有機(jī)質(zhì)總體呈下降趨勢(shì)；速效鉀只有SA較高，其他樣點(diǎn)變化不大；含水量和全氮NC地最高。根據(jù)變異系數(shù)可知含水量、有機(jī)質(zhì)、速效鉀、全氮及有效磷均屬于中等變異程度，表明小浪底庫(kù)區(qū)沿岸帶土壤養(yǎng)分分布總體上呈現(xiàn)中度不均勻的特征。

3）含水量、pH與有機(jī)質(zhì)含量對(duì)小浪底庫(kù)區(qū)河岸帶物種多樣性的影響較大，也相對(duì)穩(wěn)定，土壤速效鉀、有效磷及全氮對(duì)各種多樣性指數(shù)影響均不明顯。其中，香農(nóng)-維納指數(shù)與有機(jī)質(zhì)具有顯著相關(guān)性（P＜0.05）；均勻度指數(shù)和含水量之間具有顯著的相關(guān)性；豐富度指數(shù)與pH之間具有顯著的相關(guān)性（P＜0.05）。

4）CCA排序中土壤全氮、pH、有機(jī)質(zhì)和含水量是影響群落分布的主要因子。香附子、牽牛花和荔枝草的分布主要受到全氮的影響，全氮高的區(qū)域分布多；春蓼、野菊、葎草和羊角草的分布主要受到pH的影響，pH高的區(qū)域分布較多；柳樹、牛筋草、大狼杷草主要在含水量和全氮高的環(huán)境下分布較多；椿樹、榆樹等主要在有機(jī)質(zhì)和pH相對(duì)較高的區(qū)域分布。蒼耳、狗牙根、狗尾草等受土壤因子影響較小，對(duì)范圍的適應(yīng)較強(qiáng)。

總體來(lái)看，小浪底庫(kù)區(qū)河岸帶物種多樣性的變化受來(lái)自自然環(huán)境與人為因素的綜合影響的結(jié)果[15]。小浪底庫(kù)區(qū)河岸帶植物群落多樣性水平較低，蒼耳、狗牙根成為該地區(qū)的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)種。在土壤因子方面，土壤鹽堿度、營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)地區(qū)的物種產(chǎn)生間接影響，造成植物多樣性差異較大。為做到嚴(yán)格保護(hù)，控制季節(jié)性耕作、嚴(yán)控生活垃圾等，從而提高水土保持的能力，防止河岸帶水土流失，更好地發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)自我保護(hù)的作用。

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