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2025 , Vol. 23 >Issue 1: 181 - 189

DOI: https://doi.org/10.13248/j.cnki.wetlandsci.20240012

湿地修复

不同恢复年限下洪泽湖湿地植物群落物种多样性

  • 陈龙 , 1 ,
  • 李成之 2 ,
  • 许志敏 2 ,
  • 张洺也 , 1, * ,
  • 佟守正 , 1, * ,
  • 安雨 1 ,
  • 崔庚 1 ,
  • 吕宪国 1 ,
  • 姜明 1
展开
张洺也，助理研究员；E-mail:
佟守正，研究员。E-mail:

陈龙（2000—），男，福建省永安人，硕士研究生，从事湿地植物恢复研究。E-mail:

收稿日期: 2024-01-10

  修回日期: 2024-04-21

  网络出版日期: 2026-03-12

版权

版权所有©《湿地科学》编辑部2025
陈龙, 李成之, 许志敏, 等. 不同恢复年限下洪泽湖湿地植物群落物种多样性[J]. 湿地科学, 2025, 23(1): 181-189 [Chen L, Li C Z, Xu Z M, et al. Species diversity of plant communities in wetlands of the Hung-tse Lake under various restoration periods[J]. Wetland Science, 2025, 23(1): 181-189
收起

Species diversity of plant communities in wetlands of the Hung-tse Lake under various restoration periods

  • Chen Long , 1 ,
  • Li Chengzhi 2 ,
  • Xu Zhimin 2 ,
  • Zhang Mingye , 1, * ,
  • Tong Shouzheng , 1, * ,
  • An Yu 1 ,
  • Cui Geng 1 ,
  • Lyu Xianguo 1 ,
  • Jiang Ming 1
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Received date: 2024-01-10

  Revised date: 2024-04-21

  Online published: 2026-03-12

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Copyright ©2025 Wetland Science. All rights reserved.
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摘要

植物群落是湿地生态系统净初级生产力与物质能量流通的贡献主体，研究退渔还湿背景下植物群落的生态特征及其与土壤环境因子之间的关系，对于评估退化湿地恢复效果、指导受损湿地恢复实践具有重要意义。以洪泽湖地区不同恢复年限退渔还湿地为研究对象，基于野外调查方法，研究不同恢复年限(0 a、1 a、10 a和20 a)湿地植物群落生态特征及其与土壤环境因子的关系。结果表明，洪泽湖地区不同恢复年限退渔还湿地内共分布湿地植物9科18属18种；各样地内植物物种数量随恢复年限增加呈现波动变化特征，且不同恢复年限湿地植物物种组成结构差异明显；退渔还湿10 a和20 a样地内植物物种多样性显著高于其他样地；土壤有机质和总氮含量是驱动退渔还湿地植物群落物种组成变化的关键因素，且其与植物群落物种多样性之间存在显著协同关系。

本文引用格式

陈龙 , 李成之 , 许志敏 , 张洺也 , 佟守正 , 安雨 , 崔庚 , 吕宪国 , 姜明 . 不同恢复年限下洪泽湖湿地植物群落物种多样性[J]. 湿地科学, 2025 , 23(1) : 181 -189 . DOI: 10.13248/j.cnki.wetlandsci.20240012

Abstract

Plant communities exert a pivotal influence on wetland ecosystems, directly impacting net primary productivity and material-energy cycling. The study of plant communities and their relationship with soil environmental factors, particularly in the context of fishery withdrawal for wetland restoration, is of great importance for the assessment of restoration effects of degraded wetlands and the guidance of wetland restoration practices. This study aimed to investigate the ecological characteristics of plant communities and their relationships with soil environmental factors in restored wetlands after different fishery withdrawal time (0 year, 1 year, 10 years, and 20 years). To achieve this, a field survey was conducted in the Hongze Lake area. The findings revealed that a total of 18 species of wetland plants, encompassing 9 families and 18 genera, were observed across wetlands with varying restoration durations. The number of plant species in various areas fluctuated with the increase of restoration years, and the composition and structure of plant species in different restoration years were significantly different. The diversity of plant species at the 10-years and 20-years restoration sites were found to be significantly higher than those at the other sites. The variation in species composition of plant community in the wetlands was found to be driven by soil organic matter and total nitrogen content. Moreover, a notable synergistic relationship was discerned between these two variables and species diversity of plant community.

湿地是介于陆地和水域之间的一种特殊的地理综合体，是地球上最富生物多样性的生态系统和人类最重要的生存环境之一[1]。湿地提供的动植物产品与水土资源为人类经济社会发展带来了诸多福祉，然而无序的开发利用致使湿地面积大幅缩减并导致部分生态功能丧失[2]。联合国《千年生态系统评估》指出[3]，作为全球范围内丧失速率最快的生态系统，湿地退化问题集中体现在面积缩减及生物多样性降低等方面，并最终将威胁人类福祉。开展退化湿地生态恢复已成为中国生态文明建设工作的重要内容[4-5]。2022年，《中华人民共和国湿地保护法》的颁布，标志着中国湿地保护进入高质量发展阶段，大规模推进退渔还湿已成为湿地保护体系建设的关键内容。在此过程中，开展年际尺度物种多样性特征的监测，明确生境要素与生物多样性间的耦合关系，将为恢复湿地的生态健康评价与近自然恢复技术的开发提供科学依据。
植物群落作为湿地生态系统净初级生产力和生物地球化学循环的关键驱动要素，其在复杂的水文与土壤环境内呈现出不同于其他生态系统植物群落的组成结构与演替动态，在指示受损湿地恢复过程与判定退化湿地恢复效果等方面发挥着重要作用[6-7]。研究表明，天然湿地恢复过程常伴随地表植物群落物种组成与物种多样性的协同变化，且植物群落组成结构与物种多样性受恢复年限影响呈现出复杂的演替过程与变化趋势[8]。此外，湿地恢复过程中土壤物理环境与养分条件的改善能够反馈于湿地植物的种源补给与植株发育，从而在地表植物群落构建与物种多样性提升等方面发挥重要作用[9-10]。然而以往研究多关注不同退耕还湿背景下植物群落物种组成及多样性的变化，关于退渔还湿地植被–土壤联动性的研究较少。因此，开展不同恢复年限下退渔还湿地植物群落物种多样性与土壤环境要素间的关系研究，对于丰富退化湿地恢复研究理论与指导退渔还湿地恢复实践具有重要意义。
退渔还湿工程作为长江中下游湿地生态恢复的重要举措，可通过阻断人类活动干扰等途径有效恢复湿地土壤的物质转化与化学循环功能，进而在多尺度范围内影响植物群落的结构组成与多样性变化。洪泽湖地处中国南水北调东线湖网连通的重要节点，是淮河水系的关键湖泊资源。该区域内发育了面积广阔的浅水湖泊湿地、浅滩沼泽湿地及河流湿地，在涵养水源、净化水质以及维护区域生态安全等方面发挥着多重生态功能[11]。随着退渔还湿等修复工程的实施，洪泽湖湿地生态系统完整性稳步提升，相关恢复实践成果已在《湿地公约》第十四届缔约方大会中发布推广[12]。当前国内外学者已围绕该区域土壤动物多样性[13]、有机碳稳定性[14]、生态安全评估[15]等方面进行了深入探索，但关于地表植物群落组成结构动态变化过程的研究相对较少，且土壤环境分异与植物物种多样性变化的联动关系有待深入探讨。
为了客观评价洪泽湖湿地生态恢复的效果，本研究以江苏泗洪洪泽湖湿地国家级自然保护区内不同恢复年限的退渔还湿地为研究对象，分析不同退渔年限下植物群落结构特征，研究不同退渔还湿年限下植物群落物种多样性的差异，探究植物群落特征与土壤环境因子间的耦合关系，以期为退化湿地的恢复与保护提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

选取江苏泗洪洪泽湖湿地国家级自然保护区作为研究区，受温带季风气候影响，该区年平均气温为14.8 ℃，年平均蒸发量为1 592.2 mm，年降水量为925.5 mm，其中6—9月降水量占全年总量的65.5%。该区域土壤类型以潮土、黄棕壤土、紫色土、砂礓黑土和湿地土壤为主。自20世纪80年代起，该地区重点发展水产养殖业，超负荷的资源开发致使部分天然湿地生物多样性降低、生态功能受损，严重威胁局地生态安全。近年来洪泽湖地区大力推进“三生”统筹共治，目前已累计完成退渔还湿面积达177.47 km2[16-17]。

1.2 样地设计与样品采集

根据江苏省泗洪洪泽湖湿地国家级自然保护区管理处的统计数据及当地渔业人员所提供的信息综合判定退渔还湿年限。2023年8月21日至26日，根据退渔还湿年限差异，分别在退渔0 a、1 a、10 a和20 a的湿地内各设置1块实验样地(图1)。在每块样地内均随机布设3条调查样线，并在每条样线内以50 m间距设置3个1 m×1 m的调查样方，共36个调查样方。记录各样方内地表植物物种类型、密度，并测量植物高度和盖度。采用五点法采集调查样方内0~10 cm深度的土壤样品，充分混匀后带回实验室，置于通风避光处风干，用于测定土壤理化性质。
1 Distribution of survey sites in the restored wetlands after fishery withdrawal in the Hung-tse Lake

洪泽湖退渔还湿地调查样地分布

1.3 样品分析与鉴定

依据《中国湿地植被与植物图鉴》[18]、《江苏省植物志》[19]以及《江苏珍稀濒危植物图鉴及其DNA条码》[20]，鉴定植物物种类型。
采用环刀法测定土壤容重；采用比重瓶法测定土粒密度；采用减压毛管法测定土壤孔隙度[21]；采用电位法测定土壤pH；采用电极法测定土壤溶解性总固体和电导率[21]；采用重铬酸钾氧化-比色法测定土壤有机质和有机碳含量(质量分数)；采用凯氏定氮法测定土壤全氮含量(质量分数)[22]。

1.4 数据处理与分析

根据地表植物物种重要值(IV)确定群落物种组成结构及优势物种，采用Simpson指数(D)、Shannon-Wiener指数(H)及Margalef指数(dMa)，分析不同退渔还湿年限样地内地表植物群落物种多样性特征的差异。
\begin{document}$ IV=\frac{RD+RH+RC+RF}{4} $\end{document}
\begin{document}$ D=1-\sum _{i=1}^{S}{\left({P}_{i}\right)}^{2} $\end{document}
\begin{document}$ H=-\sum_{i=1}^S(P_i\times\mathrm{ln}P_i) $\end{document}
\begin{document}$ d\mathrm{_{Ma}}=\frac{S-1}{\mathrm{ln}i} $\end{document}
式中，RD为物种相对密度；RH为物种相对高度；RC为物种相对盖度；RF为物种相对频度；S为物种数目；Pi为物种i的重要值。依据物种重要值数判定群落物种组成结构，IV值最大的物种为优势种，其余为伴生种。
采用单因素方差分析(one-way ANOVA)，在0.05显著性水平上比较不同年限退渔还湿地内地表植物群落物种多样性的差异；采用典型关联分析(CCA)，分析地表植物群落组成结构与土壤环境因子的关系；采用Pearson相关分析，探究土壤环境因子间的相关性；采用Mantel分析，明确地表植物群落物种多样性特征与土壤环境因子的相关程度。利用SPSS 22.0软件和CANOCO 5.0软件进行数据统计分析，利用ArcGIS 10.1软件和Origin Pro 2022软件进行数据可视化。

2 结果与分析

2.1 不同恢复年限退渔还湿地植物群落物种组成结构

在不同恢复年限退渔还湿地内，共发现湿地植物9科18属18种(表1），且均为被子植物，其中单子叶植物12种，双子叶植物6种。根据植物生活型种类划分，共有一年生植物4种，多年生植物14种。依据植物适生环境类型划分，共有湿生植物13种，水生植物4种，沼生植物1种。根据《国家重点保护野生植物名录》对植物保护等级进行界定，共发现国家二级保护野生植物1种，由IUCN(世界自然保护联盟)评定为‘LC’(略需关注)等级[23]的植物11种。
1 Species composition of plant communities in fishery withdrawal wetlands in the Hongze Lake under different restoration years

洪泽湖不同恢复年限退渔还湿地植物群落物种组成

科属种生活型适生环境调查样地
注：T0、T1、T10和T20分别表示退渔还湿0 a、1 a、10 a和20 a的调查样地。
禾本科
Poaceae		狗牙根属
Cynodon		狗牙根
Cynodon dactylon		多年生湿生T1
芒属
Miscanthus		荻
Miscanthus sacchariflorus		多年生湿生T1
稗属
Echinochloa		长芒稗
Echinochloa caudata		一年生湿生T0/T20
芦苇属
Phragmites		芦苇
Phragmites australis		多年生沼生T10/T20
荩草属
Arthraxon		荩草
Arthraxon hispidus		一年生湿生T10
假稻属
Leersia		假稻
Leersia japonica		多年生水生T10
野黍属
Eriochloa		野黍
Eriochloa villosa		一年生湿生T20
菰属
Zizania		菰
Zizania latifolia		多年生湿生T0
莎草科
Cyperaceae		薹草属
Carex		日本薹草
Carex japonica		多年生湿生T0/T1
莎草属
Cyperus		香附子
Cyperus rotundus		多年生湿生T20
三棱草属
Bolboschoenus		扁秆荆三棱
Bolboschoenus planiculmis		多年生湿生T1/ T10/ T20
莲科
Nelumbonaceae		莲属
Nelumbo		莲
Nelumbo nucifera		多年生水生T0
虎耳草科
Saxifragaceae		槭叶草属
Mukdenia		槭叶草
Mukdenia rossii		多年生湿生T0/ T10/ T20
蓼科
Polygonaceae		蓼属
Persicaria		柳叶刺蓼
Persicaria bungeana		一年生湿生T0/ T1/ T10
车前科
Plantaginaceae		车前属
Plantago		车前
Plantago asiatica		多年生湿生T0
花蔺科
Butomaceae		花蔺属
Butomus		花蔺
Butomus umbellatus		多年生水生T10
天门冬科
Asparagaceae		沿阶草属
Ophiopogon		麦冬
Ophiopogon japonicus		多年生湿生T10
菖蒲科
Acoraceae		菖蒲属
Acorus		菖蒲
Acorus calamus		多年生水生T20
在9科植物中，禾本科、莎草科、蓼科和虎耳草科植物出现频数位居前4位，分别为4次、4次、3次和3次；在18属植物中，三棱草属、槭叶草属和蓼属植物出现频数均为3次，位居前3位；在18种植物中，扁秆荆三棱、槭叶草和柳叶刺蓼出现频数位居前3位，均为3次。
不同恢复年限退渔还湿地内植物群落物种组成结构存在差异(表2)。在退渔还湿当年的样地内发现7种湿地植物，其中优势种为长芒稗，伴生物种为菰和莲；在退渔还湿1 a样地内发现5种湿地植物，其中，优势种为荻，伴生物种有柳叶刺蓼、扁秆荆三棱和日本薹草；在退渔还湿10 a样地内发现8种湿地植物，其中优势物种为柳叶刺蓼，伴生物种有花蔺、芦苇、槭叶草和荩草；在退渔还湿20年的样地内共发现7种湿地植物，其中优势物种为香附子，伴生物种为芦苇、扁秆荆三棱、长芒稗和野黍。随退渔还湿年限增加，植物群落物种数量整体呈波动变化特征(图2)。
2 Variation of plant community species number in the Hung-tse Lake wetland under different restoration years

不同恢复年限下洪泽湖湿地植物群落物种数量变化

2 Species important values of plant community in the Hung-tse Lake wetland under different restoration years

不同恢复年限下洪泽湖湿地植物群落物种重要值

退渔还湿0 a退渔还湿1 a退渔还湿10 a退渔还湿20 a
物种重要值物种重要值物种重要值物种重要值
长芒稗0.458±0.292荻0.333±0.025柳叶刺蓼0.341±0.033香附子0.323±0.033
菰0.153±0.028柳叶刺蓼0.254±0.059花蔺0.118±0.014芦苇0.158±0.013
莲0.113±0.048扁秆荆三棱0.216±0.011芦苇0.109±0.008扁秆荆三棱0.140±0.023
柳叶刺蓼0.097±0.031日本薹草0.117±0.023槭叶草0.108±0.029长芒稗0.119±0.017
日本薹草0.043±0.002狗牙根0.079±0.005荩草0.104±0.021野黍0.111±0.022

2.2 不同恢复年限退渔还湿地内植物群落物种多样性特征

不同恢复年限退渔还湿地植物群落物种多样性特征差异显著(p<0.05，表3)。相较于其他退渔还湿年限的样地，退渔还湿20 a样地内植物群落的Simpson指数(0.710±0.024)和Margalef指数(0.376±0.041)均最大，植物群落物种多样性显著提升；退渔还湿10 a样地内植物群落Shannon-Wiener指数(1.180±0.090)显著优于其他样地，植物群落复杂程度显著提升。
3 Species diversity indices of plant community in the Hung-tse Lake wetland under different restoration years

不同恢复年限下洪泽湖湿地植物群落物种多样性指数

退渔还湿年限/aSimpson指数Shannon-Wiener指数Margalef指数
注：同一列中不同小写字母表示不同退渔还湿地植物群落物种多样性指数在p <0.05水平上差异显著。
00.450±0.226ab0.787±0.401a0.269±0.140a
10.272±0.139bc0.399±0.201b0.086±0.043b
100.687±0.025a1.180±0.090a0.311±0.040a
200.710±0.024a0.936±0.294a0.376±0.041a

2.3 不同恢复年限退渔还湿地植物群落与土壤环境因子的关系

典型关联分析结果表明(图3)，不同恢复年限退渔还湿地土壤环境因子对植物群落物种组成的解释率为51%(F=2.3，p=0.009)，其中第1轴的解释率为18.66%，第2轴的解释率为16.54%。土壤有机质、总氮含量、pH、电导率和土粒密度的贡献率分别为12.6%(F=2.3，p=0.004)、9.6%(F=1.8，p=0.034)、9.5%(F=2.1，p=0.01)、9.2%(F=1.9，p=0.018)和8.0%(F=2.4，p=0.044)。仅退渔还湿1 a样地内的优势物种荻分布于第4象限，其他17种植物物种集中分布于第2、3象限。
3 Canonical correspondence analysis of the relationship between species composition of plant community and soil environmental variables in fishery withdrawal wetlands in the Hung-tse Lake

洪泽湖退渔还湿地植物群落物种组成与土壤环境因子的典型关联分析排序

2.4 物种多样性特征与土壤环境因子的相关分析

相关分析结果表明(图4)，不同恢复年限退渔还湿地内地表植物群落Shannon-Wiener指数与土壤容重和土粒密度显著负相关(p<0.05)，而与土壤孔隙度、土壤有机质及土壤有机碳含量显著正相关(p<0.05)。此外，不同恢复年限退渔还湿地内地表植物群落Simpson指数及Margalef指数同样与土壤容重、土粒密度及土壤pH均显著负相关(p<0.05)，而与土壤孔隙度、土壤有机质及有机碳含量显著正相关(p<0.05)。
4 Correlation analysis between species diversity indices of plant community and soil environmental variables in fishery withdrawal wetlands in the Hung-tse Lake

洪泽湖退渔还湿地植物群落物种多样性与土壤环境因子的相关分析

3 讨　论

植物群落结构动态是评估局域生态系统健康程度的重要因子，探究植物群落生态特征是评估退化湿地恢复程度的关键环节。本研究发现，各样点植物群落物种数量随湿地恢复时间推移呈波动变化，物种丰富度整体呈上升趋势。该研究结果与湘江一级支流靳江[24]、黄河三角洲湿地[25]的生态恢复效果基本一致，即随着恢复年限的增加，退化湿地内物种丰富度呈现波动增高趋势并促进了由旱生植物群落向湿生植物群落的正向演替。此外，洪泽湖地区存在典型的反季节性水文过程，反季节性水文过程强化了河湖之间的水文联系，使植物的种子能够借助水媒实现远距离传播与定植，从而为种群扩繁提供了必要的种质资源[26]。同时，反季节性水文过程所营造的高水位环境可能刺激植物植株内乙烯的迅速聚集，以水生植物莲为例，高水位环境使得莲消耗能量及碳水化合物以促进细胞分裂和新细胞壁物质的合成，从而促使其叶片快速伸出水面以开展生长发育所必须的气体交换和光合活动[27]。此外，莲发育的直立茎及盾状圆形叶使其能够在光竞争和空间竞争过程中获得绝对性资源优势，进而强化了其优势种群地位[28]。典型关联分析结果表明，土壤环境显著影响地表植物群落物种组成，且土壤有机质和总氮含量的贡献率分别为12.6%和9.6%(见图2)。退渔还湿后植物枯落物与根系残留物的增加促进了土壤有机质的积累，结合根际固氮微生物的作用使得土壤总氮含量持续增加[29-30]。而土壤有机质通过改善土壤物理结构为植物生长提供了适宜环境，且其所提供的相关养分元素及胡敏酸为植物生长提供了必要的营养底物并强化了根系吸收能力[31-32]，从而促使土壤养分环境与地表植物群落双向协同发育。
时间尺度内的湿地植物物种多样性变化为评估退化湿地恢复效果提供了重要参考依据，并且为普适性的近自然恢复技术研发与还湿恢复工程开展提供了关键数据支持。本研究发现，不同退渔还湿年限湿地植物群落物种多样性特征差异显著，退渔还湿10 a和20 a样地内植物物种多样性水平显著优于其他恢复样地。退渔还湿缓解了人类社会经济活动对湿地土壤及水文资源的扰动，随着时间推移能够实现土壤物理、化学及生物性质的协同改善，且逐步营建的异质化水文环境能够同时满足诸多水生、湿生、中生及旱生植物的生境需求，使得植物群落结构发育趋于复杂化，从而促使退化湿地生态系统趋于良性发展[33]。此外，植物定植与群落构建提高了地表粗糙程度，且区域性反季节水文过程中所携带的部分种子及根茎能够滞留于恢复样地土壤中，进而为物种多样性提升提供了必要的种质资源补充[34]。相关分析结果表明，退渔还湿样地内植物群落Shannon-Wiener指数、Simpson指数和Margalef指数均与土壤容重、土粒密度显著负相关，而与土壤孔隙度、土壤有机质及有机碳含量显著正相关(见图4)。退渔还湿过程中地表植物群落复建能够促进植物根系发育与枯落物积累，其中根系组织的交织扩展通过影响土壤团聚体的形成和稳定性改善了土壤孔隙度，而根际启动效应所激发的微生物活动则与外源性枯落物输入共同促进了土壤有机质的增加[35]。同时，土壤有机质矿化过程中释放的吡醇酸、烟碱酸、β-吲哚乙酸等物质能够促进植物细胞分裂，且其可与多价金属离子形成络合物以增强养分有效性，从而通过促进植株发育以影响植物群落的结构和动态变化[36]。

4 结　论

洪泽湖地区不同恢复年限退渔还湿地内植物群落特征差异明显。在不同退渔还湿地内共发现湿地植物9科18属18种，退渔还湿地内植物物种数量随退渔年限增加呈现波动变化特征，退渔还湿10 a和20 a样地内植物物种多样性显著优于其他样地。土壤有机质与总氮含量显著影响退耕还湿地内植物群落物种组成结构，且退渔还湿过程中土壤理化环境与植物群落发育之间呈协同提升关系。

参考文献

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