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本研究分三个部分:(1)从2010年10月到2012年2月,通过对南矶湿地3个蝶形子湖泊中57个样方的12次植物群落调查(每月1次),共获得了684组植物监测数据,研究了鄱阳湖南矶湿地植物群落的生物学特征、植物群落组成特征,例如湿地植物群落时空分布特征,如物种生境特点、群落空间分布格局、生物多样性及落季相变化等,并且对这些特征的可能形成原因进行了初步的分析与讨论,也确定了三个蝶形子湖泊中57个样方的高程;(2)对不同水位梯度下分布的芦苇、南荻、苔草、虉草和刚毛荸荠5个优势植物群落下的135个土壤样品进行了实验室分析,研究了湿地土壤中有机质、全氮、全磷、全钾含量的分布特征及其与优势植物群落的相互关系;(3)利用长时间序列水位数据和植物群落调查的数据,分析了鄱阳湖水位波动规律特征,研究和探讨了湖泊水位波动及湿地土壤对湿地植物群落的影响。主要的研究结果如下:
1.鄱阳湖水位波动规律:每年4月至9月为汛期,湖水水位逐月上涨,10月至翌年3月为枯水期,水位逐月下降;年际波动变幅较大,例如,从2001年以后湖泊的最高水位、最低水位和平均水位在呈现下降趋势,特别是2003年以后,最高水位、最低水位和平均水位都低于历年的平均值;2000年以来,枯水天数逐渐增加,枯水季呈现出了逐渐延长的趋势;近年来枯水期的到来也呈现了提前的趋势,枯水期出现时间由12月份提前到11月份,甚至10月和11月初。
2.鄱阳湖南矶湿地植物群落特征表现为:(1)生物学特性,包括通气组织发达、克隆生长与繁殖能力强、适应水生的叶型和结构、生活型多样化等;(2)群落组成特征,各植物群落中呈现了不同的组成特征;(3)植物群落的空间分布特征,包括沿距水岸的远近和距水面的高低呈现纵向梯度的带状分布格局、受植物繁殖特征及微地形影响而形成的斑块状或镶嵌分布;(4)植物群落时间分布特征表现为群落在不同的季节里植物群落中交替出现,呈现出明显季相变化。
3.土壤养分、地下水位和植物群落关系:(1)土壤表层有机质含量范围21.90g/kg-29.21g/kg,全氮1.69g/kg-2.98g/kg;(2)土壤SOC和TN含量都呈现上高下低的分布格局,在0-20cm土壤层其含量较高,20cm以下含量随土壤深度增加而逐渐减小。全磷、全钾含量未出现上高下低的趋势;(3)不同植物群落下同种元素差异显著,各自随土壤深度和植物群落的变化呈现出层状、带状或弧状富集特征;(4)植株的生物量和土壤的SOC、TN及TP含量有非常显著的负相关关系,与土壤TK含量则有较强的正相关关系。
4.鄱阳湖水位波动对南矶湿地植物群落的影响主要表现在:
(1)对湿地植物群落生长发育和繁殖的影响,不同水位梯度下植物群落的高度、生物量及生长速度都不相同,如生长在高水位区域的芦苇高度和生物量是生长在低水位区域苔草的十几倍。不同水位下湿地植物的繁殖策略也不尽相同,例如芦苇和南荻多靠种子繁殖和根系繁殖,而虉草则只靠种子传播繁殖;
(2)对湿地植物群落生物量分配的影响,包括对植物个体生物量分配比例的影响和对植物群落生物量时空分配的影响,水位在12-13m范围内波动时有利于湿地植物群落的生长,生物量最大,超过10kg/m2;
(3)对湿地植物群落空间分布的影响,鄱阳湖水位波动加上湿地植物的生物学特性及土壤等各种因素的影响,南矶湿地植物群落呈现带状分布格局或斑块状或镶嵌分布格局。对湿地植物群落时间分布的影响,鄱阳湖水位波动和鄱阳湖四季分明的气候特征结合起来对湿地植物群落的影响主要表现为植物群落的季相变化;
(4)对湿地植物群落生物多样性的影响,在最高水位地区和最低水位地区生物多样性明显高于中间水位的地区,从高水位到低水位不存在水位与物种多样性变化的简单线性关系,而是两头高中间低的复杂多项式关系;
(5)对湿地植物群落更新和演替的影响,主要表现在:持续低水位情景下南矶湿地会向森林湿地演替,持续高水位情景下会向水生植物群落演替,持续适宜水位规律性波动情景下湿地植物群落则会保持现状健康发展。本研究认为南矶湿地适宜水位是星子水位在12-13m内规律性波动。