野鸭湖湿地芦苇生物量的时空变化研究

　　湿地生态系统是人类持续生存和发展的重要支撑系统，而湿地植被是湿地生态系统的重要组成部分，在维持生态系统结构和功能方面起到十分重要的作用． 自 20 世纪 60 年代国际生物学计划(IBP) 实施以来，对生物量的研究一直是生态学中一个重要的研究方向，并提供了大量的基础数据． 植被生物量可反映植被的生长状况以及当地自然环境的变化情况，对于分析湿地生态系统物质循环和能量流动过程显得尤为重要． 湿地植被是湿地生态系统结构和功能的基础，对全球生态平衡具有非常显著的调控作用． 国内外专家学者已经对生物量做了很多相关研究，包括湿地生态系统的生物量及其动态，生物量动态及其影响因素等方面，但是他们对芦苇生物量的研究主要集中在地上生物量及其影响因素或者单独研究地下生物量动态，鲜有人将地上、地下生物量结合在一起研究他们两者之间的关系． 野鸭湖湿地自然保护区湿地资源丰富，目前在该地区的研究仅涉及到植物多样性保护和湿地恢复等方面，对芦苇生物量的时空变化的研究尚未展开．本文对野鸭湖湿地核心区域内的优势植物芦苇(Phragmitesaustralis) 在不同样地生物量的时空变化以及他们地上、地下生物量之间的关系进行探讨，为进一步研究湿地生态系统的生产力、湿地生态系统的营养循环和能量流动提供了基础，同时也为湿地保护和恢复提供科学依据．

　　1、 研究方法

　　1. 1 样地选择

　　我们选取野鸭湖湿地核心区内人为干扰很少，植被分层明显的地区作为我们的实验区域，在该区域中选择大片生长均匀的芦苇群落(图 1) ． 样地 1位于研究区域的西北部，为大片旱地芦苇群落，土壤质地为砂土; 样地 2 位于研究区域的中部，亦分布有大片旱地芦苇群落，土壤为壤土; 样地 3 位于研究区域东南部，长期积水，水深约在 5 ～15 cm 之间，分布的是大片比较均匀的芦苇群落，其土壤含水量远高于样地 1 和样地 2．1. 2 生物量的获取和数据处理。

　　对地上生物量的测定，本实验采用最为传统的收获法，从 7 月到 9 月每个月分别在这三块样地内选取3 个0. 5 m ×0. 5 m 的样方进行采样． 首先记录各样点所在地的主要环境特征，包括样点处的地理位置，海拔高度，地表状况(地面覆盖和积水情况等) 等; 记录样点内植物的高度、密度、盖度等指标．记录完成之后，我们齐地面刈割植物的地上部分，称取其鲜重，完成之后置于烘干箱中，在 90 ℃下烘干至恒量，称其干重，以干重作为样方的地上生物量．关于地下生物量的获得，我们按照挖土块法取样方0. 5 m ×0. 5 m 内0. 5 m ×0. 5 m ×0. 15 m 的土块，将在土块中的所有根部取出带回实验室，而后将根上泥土洗净，于 90 ℃温度下烘 20 h 至恒重后称重，即为样方的地下生物量．运用 SPSS 19. 0 统计软件对数据进行 LSD 多重比较，并对地上、地下生物量进行回归分析． 采用Microsoft Office Excel 2010 软件进行绘图．

　　2、 结 果

　　2. 1 不同样地芦苇种群的生物量及其动态

　　2. 1. 1 不同样地芦苇种群的生物量的比较

　　在三个样地中，样地 3 的地上生物量最大，达到665. 42 g / m2，比样地 2 大 265. 22 g/m2，比样地 1 大342. 08 g / m2． 样地 1 和样地 2 之间的生物量无显著性差异(P =0. 452) ，样地 1 与样地 3、样地 2 与样地3 之间均存在显著差异 (P = 0. 002，P = 0. 014 )(图 2) ．

　　对于地下生物量，样地 3 的最大，比样地 2 大106. 7 g / m2，比样地 1 大 125. 66 g/m2． 样地 1 和样地 2 之间无显著性差异(P =0. 616) ，样地 1 与样地3、样地 2 与样地 3 之间均存在显著差异 (P =0. 003，P = 0. 009) (图 2) ．

　　2. 1. 2 不同时间梯度芦苇种群生物量的变化

　　对于地上生物量来说，样地 1 在 7 ～ 8 月、8 ～9 月之间均无显著性差异(P = 0. 246，P = 0. 335) ;样地 2 芦苇随着生育时期的推进，7 月到 8 月呈显著增长趋势(P = 0. 017) ，增长了 149. 19 g/m2，而8 月与 9 月几乎无明显变化(P = 0. 790) ; 样地 3 芦苇在 7、8、9 月这三个月之间芦苇的地上生物量均呈显著增长趋势(P = 0. 010，P = 0. 000) ，且 7 月到8 月增加了 271. 93 g / m2，8 月到 9 月增加了高达522. 32 g / m2(图 3) ．

　　对于地下生物量来说，样地 1 在 7 ～ 8 月、8 ～9 月之间均无显著性差异(P = 0. 363，P = 0. 412) ;样地 2 在 7 月到 8 月芦苇的地下生物量增长不显著(P =0. 107) ，8 月与 9 月也几乎无明显变化(P =0. 551) ; 而样地 3 在 7 月到 8 月之间增长不显著(P =0. 054) ，8 月到 9 月呈显著增长(P = 0. 003) ，且 7 月到 8 月增加了 97. 28 g/m2，8 月到 9 月增加了 190. 27 g/m2(图 4) ．

　　2. 2 不同样地芦苇地上、地下生物量之间的相互关系

　　通过对不同样地的地上生物量和地下生物量进行 Pearson 相关性分析，发现不同样地芦苇地上生物量与地下生物量之间均呈极显著相关性(P 值均小于 0. 01) ． 我们对两者进行回归分析，拟合出每个样地以及综合后的芦苇地上生物量和地下生物量之间的最优模型均为线性模型(图 5) ．

　　3、 结论与讨论

　　样地 3 处于积水环境中，土壤含水量显著高于样地1 和2，而样地1 和样地2 的土壤含水量差异不显著(图 6) ，相应地，样地 1 和样地 2 的芦苇生物量差异不显著，样地 3 芦苇的生物量显著高于样地1 和 2(图 2) ． 尽管受植物本身生长周期的影响，但对各个样地在时间序列上的分析也表明了类似的结果(图 7) ． 样地 1 的土壤含水量在 7 月到 9 月之间无显著差异性(P =0. 391，P =0. 821) ，相应的，样地1 芦苇的地上生物量和地下生物量在 7 月份到 9 月份间无明显变化; 样地 2 的土壤含水量在 7 月到8 月之间呈显著增长(P = 0. 047) ，而在 8 月到 9 月之间无显著变化(P =0. 092) ，而样地 2 芦苇的地上生物量7 月到8 月之间生物量显著增长，而 8 月份到9 月份几乎无明显变化，样地 2 的地下生物量在 7 月到8 月之间虽然有增长，但是并不显著，8 月到9 月期间无明显变化． 通过对土壤含水量与各样地芦苇的地上和地下生物量的相关性分析，样地 1 和样地 2 芦苇的地上生物量和地下生物量与土壤含水量均呈显著正相关(它们的显著性均为 P ＜0. 05) (表 1) ． 由于样地3 处于积水环境中，土壤水分供应充足，没有进行相关分析和时间序列的对比分析． 以上分析表明，土壤含水量对湿地植被的生长有很大影响，土壤含水量越高，芦苇的生物量越大，其地上生物量和地下生物量均随着土壤含水量的升高而增加．

　　分析表明芦苇的地上生物量会随着地下生物量的增加而增加，两者之间存在极显著正相关关系(表 1) ． 植物的根直接影响其营养和水分的吸收，根系的发育状况对植物地上部分的生长发育有明显的制约，本文的结果使我们进一步明确了根系对植物生长发育的重要作用．

　　本文的分析主要考察了土壤含水量对芦苇生物量的影响，没有涉及土壤的营养成分等因素． 事实上，植物的生长受到这些因素的综合影响，在湿地环境，水的影响是至关重要的，但其它因素也有一定的限制作用． 因此，这些方面的综合分析还需要在今后做进一步的补充和完善．

　　参考文献：
　　［1］ 王树功，黎夏，周永章． 湿地植被生物量测算方法研究进展［J］． 地理与地理信息科学，2004，20(5) : 104 －109．
　　［2］ 方精云，刘国华，徐嵩龄． 我国森林植被的生物量和净生产量［J］． 生态学报，1996，16(5) : 479 －508．