湿地植物生长对水位变化的响应研究

作者:未知

  摘要:以湿地水文变化过程为出发点,为了更好的发挥湿地“地球之肾”的功能,探讨水位变化对湿地植物的生理过程的影响,分析了植物个体生长发育及植物竞争关系对水位变化的响应。结果表明,水位变化会对植物的生长状态、种群竞争、群落组成有着很大的影响,水位变化也会对整个湿地生态系统带来变化。控制湿地水位,适时干预湿地植物生长状况,对湿地生态环境修复具有重要的促进作用。
  关键词:湿地;水位变化;植物生長;生理响应
  世界自然保护大纲中,湿地与森林、海洋一起并称为全球三大生态系统,是重要的国土资源和自然资源。它在涵养水源、控制洪水、防止土壤沙化、改善环境等方面有不可替代的作用,有“地球之肾”的美称。而湿地的物质生产、气候调节、净化水质、提供动物栖息地等功能因湿地植物的生长群落及种类不同各地存在明显差异,可见湿地植物对湿地发挥生态功能的影响甚大。
  现在,随着人类对自然环境的改造,很多湿地面积大量减少,导致了湿地生态系统渐渐消失。湿地植物对于湿地水文过程会产生很大的影响,可以帮助湿地生态系统的修复[1]。
  1 湿地植物个体生长发育对水位过程的响应
  水文过程与湿地生态系统的形成和演变之间具有紧密关系,是湿地生态系统内部发展的重要促进因素。水文过程在湿地的生态过程中扮演着重要的角色,湿地中的水文可以影响到湿地生态系统中的生物以及在这些生物和系统之间的物理或化学作用。
  湿地植物是湿地生态系统中的重要组成部分,在生态系统中主要位于食物链的基础部分,属于初级生产者,湿地植物可以为湿地生态系统中的生物等提供栖息场所以及食物。
  湿地植物对水位变化的反应主要由出露在地面以上的部分的生长反应所体现,主要参数有湿地植物的株高、节间距、分枝数、叶长及叶宽等形态特征。通过湿地观测实验结果表示出,随着湿地水位的变化,湿地植物在水下的部分也会随之而改变,主要表现为湿地水位如果增加,湿地植物沉在水下面的部分就会增加高度;反之,如果湿地水位下降,则湿地植物沉在水下面的部分就会降低。若湿地水位上升到一定的程度时,植物生长则不会再随着水位上升而增加。因此,湿地植物水下部分的生长也会有一定的限制,对于其生长存在一个最佳水位。在一定范围内,湿地水位产生的变化不会对湿地植物的生长产生制约,然而,不同的植物对湿地水位的变化反应是不同的。例如,芦苇对湿地水位的变化,当水位增加时,芦苇的株高等会随着水位上升而增加,但是,当水位到了0.45m时,芦苇则不再增长,这就是芦苇的极限湿地水位;长苞香蒲到了0.45m时,它的生长状态只是会变慢,但是还有继续增加的趋势。
  2 湿地植物群落生长发育对水位变化的响应
  湿地植物之间的相互关系和植物生态系统关系一致,主要包括促进作用和竞争作用,这两种竞争有助于植物种群的反演和群落的形成,能够调节植物内部和外部的关系。植物促进作用是指两种植物或者两种以上植物,通过植物间的作用,可以让一种或多种植物更好地生长。竞争关系主要是两种植物或者两种以上植物相互妨碍生长、相互抑制生长的关系,竞争关系可以让一种植物阻碍生长。植物之间的关系,特别是湿地植物,这些关系受到水位变化的影响非常大,是湿地植物关系的重要影响因子。
  对于同种植物而言,他们的生长也存在竞争关系,种内的竞争一方面可以促进优势种的生长,另一方面可以让研究人员更加清晰地判断出种群的演替。以空心莲子草为例,空心莲子草的密度对生长状态的负面效应非常强,也就是说如果空心莲子草的密度过大,会限制空心莲子草的生长发育,当湿地水位在0~0.2m时,空心莲子草的密度对生长就具有负作用,但是此时的负作用较小,随着水位的上升,上升至0.4m时,空心莲子草的密度会迅速增加,如果水位没过植物顶端,空心莲子草的种内竞争就会减弱并逐渐转换为促进作用[2]。
  在湿地生态系统中,随着降雨量、地下水补给的变化,湿地水位也会产生相应的变化,湿地植物也会有一定的生理响应。当湿地水位产生变化的时候,湿地植物类群会产生相应的变化。以三峡一带湿地生态系统为例,湿地群落物种组成对水位变化的响应十分明显,三峡在蓄水期时,水位可达到156 m,在蓄水期间,群落植物明显减少,宽叶香蒲、双穗雀稗等群落会减少生物量,甚至消失;狗牙根、苍耳等分布范围广的植物群落,在蓄水期水位较高时,会呈现继续扩大的趋势。
  3 总结
  湿地对地球生态系统有着重要的意义,因此必须予以重视。在湿地生态系统中,伴随着水文过程影响湿地植物的生长发育过程,包括生长状态、种群竞争、群落组成等。研究湿地植物对水位变化的响应,探究湿地水位变化对植物的生理产生的影响,适时地进行干预,趋利避害,对于湿地生态环境修复具有重要的促进作用。通过本文研究内容,为湿地生态系统的保护与修复提供参考。
  参考文献:
  [1]李雅,于秀波,刘宇,张广帅,张全军,段后浪.湿地植物功能性状对水文过程的响应研究进展[J].生态学杂志,2018,37 (03):952-959.
  [2]杨娇,厉恩华,蔡晓斌,王智,王学雷.湿地植物对水位变化的响应研究进展[J].湿地科学,2014,12 (06):807-813.
  项目基金:黑龙江省大学生创新创业训练计划项目 (201810236042)
  通讯作者:王振芬,1985年生,女,讲师,硕士,从事农业水土环境及节水灌溉模式研究。
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