東苕溪江不同流域段喜旱蓮子草群落特征調(diào)查,植物學論文

東苕溪江不同流域段喜旱蓮子草群落特征調(diào)查,植物學論文喜旱蓮子草Alternantheraphiloxeroides屬于莧科Amaranthaceae蓮子草屬Alternanthera,原產(chǎn)南美洲,主要生長于各種淡水生態(tài)系統(tǒng)的水陸交界區(qū)域和農(nóng)田等,由于其莖葉茂盛,根系發(fā)達,生長速度迅猛,繁衍能力驚人,具有很強的適應環(huán)境及入侵特性,后被傳播到北美洲、大洋洲、亞洲等地,逐步成為重要入侵植物,也是中國國家環(huán)境保衛(wèi)總局頒布的9種危害最大的外來入侵植物之一,已經(jīng)對入侵地生態(tài)系統(tǒng)及生物多樣性構(gòu)成了嚴重威脅。該入侵種能夠抑制和排斥鄉(xiāng)土植物,阻塞航運,污染環(huán)境,引發(fā)一系列不良的生態(tài)學后果。近年來,該入侵種在東苕溪江被陸續(xù)發(fā)現(xiàn),其入侵面積和個體數(shù)量不斷增長。苕溪江是浙江八大水系之一,是中國東南沿海和太湖流域唯逐一條沒有獨立出海口的南北向的天然河流。作為太湖流域的主要水源和杭州飲用水源之一,東苕溪江起源于臨安市臨目鄉(xiāng)馬尖崗,向東流經(jīng)臨安市的里畈、橋東、臨天、青山和余杭鎮(zhèn),自余杭鎮(zhèn)折北而流。喜旱蓮子草在東苕溪江的繼續(xù)擴散,將嚴重威脅苕溪流域的供水安全和水生態(tài)安全?；诖?本研究對東苕溪江不同流域段喜旱蓮子草群落特征進行了調(diào)查,分析喜旱蓮子草對入侵地植物多樣性的影響,為入侵地物種多樣性的保衛(wèi)提供參考。

1、材料與方式方法

1.1樣地選擇

本研究于2020年7-9月在東苕溪江不同河段進行。從源頭開場,至末段杭州余杭安溪鎮(zhèn)段。調(diào)查地點選擇受不同程度干擾的河流段,分別選取河流上游源頭、中游和下游附近進行采樣,共選取臨安市太湖源(指南村)、臨目鄉(xiāng)(里畈水庫上游)、里畈水庫下游、東湖村,及杭州市余杭區(qū)余杭鎮(zhèn)、陡家門、瓶窯鎮(zhèn)和安溪鎮(zhèn)8個調(diào)查點。調(diào)查地點見圖1。

1.2研究方式方法

采用群落調(diào)查法,對不同調(diào)查地點喜旱蓮子草群落物種多樣性進行調(diào)查,分析群落內(nèi)植物的種類、數(shù)量和蓋度等。詳細操作為:在調(diào)查地點隨機選定樣地中心點,設(shè)置10.0m10.0m正方形樣區(qū),并在其內(nèi)設(shè)置5個0.5m0.5m的樣方,取樣點采取W型排列。調(diào)查記錄各個樣方中喜旱蓮子草及其他植物種類、數(shù)量、蓋度,并記錄樣方內(nèi)喜旱蓮子草的分枝數(shù)、莖長、葉面積和節(jié)間距。華而不實節(jié)間距為莖長與枝條節(jié)數(shù)的比值。喜旱蓮子草的株數(shù)(叢數(shù))以地下根狀莖來區(qū)分,枝條在同一根狀莖則視為1株。

喜旱蓮子草葉面積的計算參照張震等的方式方法,計算公式為:s=(a/2)(b/2)。華而不實,a為葉寬(cm),b為葉長(cm),長和寬均為每分枝第2節(jié)(近地端)上葉片的長軸和最寬處測量所得。重要值的計算公式為:重要值=(相對密度+相對頻度+相對蓋度)/3。華而不實:相對密度=(樣方內(nèi)某種植物的株數(shù)/樣方內(nèi)所有植物的株數(shù)之和)100%;相對頻度=(每個樣點中出現(xiàn)某植物的樣方數(shù)/該樣點中總的樣方數(shù))100%;相對蓋度=(樣方中某種植物的分蓋度/樣方中所有植物的分蓋度之和)100%。群落生物多樣性指數(shù)的計算參照以下公式:Simpson多樣性指數(shù)

Pielou均勻度指數(shù)(JH):JH=H/lnS。華而不實,Pi為第i個物種個體數(shù)占群落中總個體數(shù)的比例,S為物種總數(shù)。

1.3數(shù)據(jù)分析

采用SPSS統(tǒng)計軟件對調(diào)查數(shù)據(jù)進行單因素方差分析,并對不同采樣點指標進行差異顯著性檢驗。

2、結(jié)果與分析

2.1不同河流段生境喜旱蓮子草形態(tài)特征

受人類干擾程度不同,不同調(diào)查點喜旱蓮子草呈現(xiàn)不同分布特征。在太湖源源頭地區(qū)未發(fā)現(xiàn)喜旱蓮子草的分布,其他地點均發(fā)現(xiàn)該入侵種的分布(表1)。不同采樣點生境受干擾程度不同,喜旱蓮子草形態(tài)差異也較大(表2)。華而不實,瓶窯鎮(zhèn)樣地內(nèi)喜旱蓮子草植株的分枝數(shù)最多,平均為82個株-1,臨目鄉(xiāng)樣地喜旱蓮子草植株分枝數(shù)最小,僅6.35個株-1。東湖村、陡家門和里昄水庫下游采樣點的喜旱蓮子草植株的莖長最大,并且后2個采樣點喜旱蓮子草莖長與其他采樣點相比差異顯著(P0.05)。各采樣點平均節(jié)數(shù)較多,瓶窯鎮(zhèn)采樣點節(jié)間距最短,為4.00cm。不同采樣點葉長差距比擬明顯,最長為4.74cm,最短為2.66cm。里畈水庫下游、余杭、瓶窯鎮(zhèn)和安溪鎮(zhèn)采樣點喜旱蓮子草植株的平均葉面積較小,為2.28~2.40cm2;而其他采樣點該入侵種的平均葉面積較大,為4.01~5.65cm2。

2.2不同樣地喜旱蓮子草的分布及對植物多樣性的影響

喜旱蓮子草在東湖村段、余杭鎮(zhèn)以及瓶窯段出現(xiàn)的相對頻度最高,均為80%。安溪鎮(zhèn)和里畈水庫下游該植物相對密度最大,分別為40.00%和39.85%。余杭鎮(zhèn)采樣點喜旱蓮子草相對蓋度最大,為60.73%;除去未發(fā)現(xiàn)該入侵種的太湖源樣點,喜旱蓮子草相對頻度和相對蓋度最小值均出如今陡家門采樣點(表3)。另外,據(jù)相關(guān)分析,喜旱蓮子草莖長、節(jié)間距與重要值顯著相關(guān)(相關(guān)系數(shù)分別為0.832和0.765,P0.05)。

不同采樣點喜旱蓮子草的密度大小對其伴生物種影響較大(表4)。安溪鎮(zhèn)、里畈水庫下游和東湖村段采樣點(相對密度分別為40.00%,39.85%和37.50%),喜旱蓮子草相對密度較大,重要值較高,其伴生植物種類較少,分別為4種、3種和2種;陡家門采樣點喜旱蓮子草密度較小(13.82%),重要值較低,伴生植物種類最多(8種)。東湖村采樣點喜旱蓮子草重要值最高,伴生物種數(shù)最少(2種),且大部分伴生植物在生長期卻呈現(xiàn)逐步枯萎趨勢,喜旱蓮子草為該樣地中的優(yōu)勢物種。余杭鎮(zhèn)采樣點喜旱蓮子草重要值也較高,伴生植物為5種。喜旱蓮子草伴生植物的種數(shù)和數(shù)量與喜旱蓮子草的數(shù)量和重要值之間并無明顯的相關(guān)性(P0.05)。

隨著喜旱蓮子草重要值的升高,群落Simpson多樣性指數(shù)呈下降趨勢,如東湖村,多樣性指數(shù)僅為0.05,而陡家門采樣點Simpson多樣性指數(shù)為0.80,表示清楚隨著喜旱蓮子草種群擴散,其他物種逐步遭到排斥。Shannon-Weiner指數(shù)也呈現(xiàn)一樣的變化趨勢。伴生植物種類與Simpson多樣性指數(shù)、Shannon-Weiner指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)顯著相關(guān)(相關(guān)系數(shù)分別為0.902,0.958和0.829,P0.05),在伴生植物種類較少的取樣點,Pielou均勻度指數(shù)較低,講明喜旱蓮子草的擴散降低了當?shù)氐奈锓N多樣性。

3、結(jié)論與討論

研究表示清楚:喜旱蓮子草的分布特征與東苕溪不同河流段人類活動干擾密切相關(guān)。在東苕溪上游人類干擾弱的地區(qū),喜旱蓮子草的分布較少,其相對蓋度和重要值都較低。在中游人類活動密集的河段,喜旱蓮子草分布較多。喜旱蓮子草在不同生境中可表現(xiàn)出不同的形態(tài)特征,如在水分適宜的生境中莖葉營養(yǎng)生長旺盛。

本研究結(jié)果也表示清楚:在苕溪江沿岸,如陡家門和臨目鄉(xiāng),各采樣點周圍水分適宜,喜旱蓮子草莖較長、節(jié)間距較大、葉面積較大、分枝數(shù)相對較少。這是由于濕生環(huán)境中的喜旱蓮子草較長的莖能夠加強植株的水分疏導能力,提高占據(jù)養(yǎng)分空間的能力。據(jù)相關(guān)研究:喜旱蓮子草入侵后,能通過快速分枝使蓋度不斷增加,排斥本地物種,導致群落物種豐富度明顯降低,在水庫邊、河道內(nèi)構(gòu)成優(yōu)勢種群,并致使此類生境中該植物的伴生植物種類和數(shù)量減少。同時,喜旱蓮子草能夠產(chǎn)生化感物質(zhì)抑制周圍其他生物生長。喜旱蓮子草密度較大的生境中,伴生植物的密度較小。當喜旱蓮子草的重要值大于1.5時,物種豐富度隨重要值增加而減小,喜旱蓮子草的入侵對生物多樣性產(chǎn)生不利影響。根據(jù)本研究發(fā)現(xiàn),各采樣點喜旱蓮子草的重要值均大于1.5,表示清楚喜旱蓮子草對東苕溪江本地種已產(chǎn)生一定的抑制作用,降低了生境內(nèi)植物群落的多樣性(東湖村喜旱蓮子草重要值最高,為56.09%,其伴生種只要2種)。

本研究結(jié)果表示清楚:喜旱蓮子草伴生物種的種數(shù)和數(shù)量與喜旱蓮子草的數(shù)量和重要值之間并無明顯的相關(guān)性(P0.05),揣測其原因可能是由于各個河流段喜旱蓮子草的入侵階段不同。因而在某些喜旱蓮子草重要值高的樣地,固然喜旱蓮子草處在旺盛的生長期,蓋度和重要值都很高,但是它處在入侵初期階段,還未對本地物種造成明顯的排斥。但隨著喜旱蓮子草的迅猛擴散,將會對本地物種產(chǎn)生嚴重威脅,甚至危及水生態(tài)安全。假如不采取相關(guān)措施,入侵種喜旱蓮子草在苕