洪涝灾害后升金湖优先恢复的水生植物物种组成和群落结构

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水生植物的生存受到多种环境因素的影响,尤其是水位的波动对水生植物的影响是国内外研究的热点。2020年7月长江中下游地区爆发季节性洪水,导致与长江连通的湖泊水位在短时间内急剧增加,水生植物大面积消失。为了探讨极端洪涝灾害对升金湖水生植物的影响及灾后优先恢复的情况,本文利用现代化遥感技术手段和野外实地调查方法,对升金湖水生植物物种组成、优势种、优势群丛分布及繁殖方式等进行了调查,分析多年间水生植物群落多样性和年季动态变化,揭示极端洪水对水生植物多样性的影响,极端环境因子影响下能够快速恢复的水生植物物种组成、群落结构以及先锋物种的生存策略。主要的研究结果如下:1.通过实地监测,结合已有的资料,研究了升金湖水生植物群落结构。共记录水生维管植物151种,隶属45科112属(附表),其中蕨类植物有4种,隶属4科4属,双子叶植物29科63属84种,单子叶植物12科45属63种,占总调查物种数的比重分别为3%、56%、42%。挺水植物4科7属7种,占调查总种数的5%,优势物种为菰(Zizania caduciflora)、酸模叶蓼(Polygonum lapathifolium)和莲(Nelum bomucifera);浮水植物有11科12属17种,占调查总种数的11%,优势物种为野菱(Trapa incisa)、四角刻叶菱(Trapa quadrispinosa)、丘角菱(Trapa japonica)莕菜(Nymphoides peltate),沉水植物7科9属14种,占调查总种数的9%,马来眼子菜(Potamogeton malaianus)、金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、苦草(Vallisineria spiralis)、黑藻(Hydrilla verticillata)和菹草(Potamogeton crispus)是构成沉水植物群落的优势物种,滩涂湿生植物23科84属113种,占调查总种数的75%,优势物种为陌上菅(Cyperus thunbergii)、虉草(Phalaris arundinacea)、齿果酸模(Rumex dentatus)和芦苇(Phragmites australis)。升金湖敞水区优势植物群落有挺水植物群落菰群丛、莲群丛、酸模叶蓼群丛,浮水植物群落菱群丛和莕菜群丛,沉水植物群落金鱼藻群丛、苦草群丛、马来眼子菜群丛等。2.通过遥感技术解译影像数据研究升金湖丰水期水生植被覆盖长期的动态变化,结果表明:1987年水生植物覆盖面积达40.39km~2,1991年水生植被覆盖面积22.14km~2、2003年水生植被覆盖面积18.93km~2、2011年的水生植被覆盖面积16.87km~2,2017、2018、2019、2020年及2021年的水生植物覆盖面积分别为11.20km~2、28.04km~2、29.47km~2、1.64km~2、18.26km~2。2020年7月洪涝灾害后,升金湖水生植被覆盖急剧减少,面积仅为1.36km~2;2020年9月—12月水位下降的监测过程中,未见水生植物优势物种浮水植物菱科植物和其他沉水植物的恢复;冬季调查结果显示滩涂湿生植物并未受到洪水明显影响。3.通过实地幼苗监测,以及底泥中种子库监测,研究了洪水后水生植物生存策略。升金湖金宝圩水生植物恢复试验区内的调查监测显示,浮水植物菱、莕菜和芡实,沉水植物苦草、金鱼藻和黑藻是洪涝灾害后湖泊恢复的先锋物种,并成为稳定的优势种。试验区种子库监测发现沉水植物苦草、浮水植物芡的种子和丘角菱的果实。试验区实地监测到沉水植物苦草、金鱼藻、黑藻和狐尾藻的幼苗,以及浮水植物芡、莕菜和丘角菱,挺水植物莲的幼苗,植物采集研究发现以上水生植物幼苗均已进行克隆繁殖。证明了以有性繁殖优先恢复生存并以无性繁殖扩大植物群落是先锋物种适应洪水的主要生存策略。4.据升金湖姜坝站水文数据的分析结果表明,升金湖水位变化具有规律性,存在明显的枯水期和丰水期。2018年-2020年的枯水期日水位最低为10.22m,丰水期上升达到最大值17.01m,其中年最低水位出现在枯水期12月份和1月份,分别为10.22m、10.34m、10.31m,年最高水位发生在丰水期分别为13.11m、14.5m、17.01m,年平均水位分别为11.12m、11.62m和12.22m。5.水位的急剧变化、高水位及其持续的时间是影响水生植被覆盖度的关键环境因子。单因素方差分析显示,升金湖年平均水位、年最大水位差异显著(P<0.05),通过Pearson相关性分析显示,水生植被覆盖面积与水位之间具有明显相关性,皮尔森相关性数据为-0.726。
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