论文摘要
水滨带是陆地生态系统与水生生态系统的过渡地带,是两大生态系统相互作用的桥梁和纽带。虽然水滨带在整个地球生态系统中只占很小比例,但是其在生态系统中发挥着重要的作用。水滨带植被具有保护水域生态安全、稳定堤岸和保持生境连通性等一系列重要的生态功能,是保护水质预防水体污染的最后一道生态屏障。由于各种因素的影响,世界范围内的水滨带植被都出现了严重退化的现象。丹江口水库（32。36’-33。48’N,110。59’-111。49’E）是我国南水北调中线工程的水源地。自1973年大坝建成,丹江口水库已运行了近40年。经过40年的自然演替,丹江口水库在最低水位140m和最高水位157m之间的区域,以及157m以上可能受到水淹影响的区域内形成了明显不同于陆生或水生植被的水滨带植被。2014年南水北调中线将开始运行,水库常水位会抬升到170m,现有的水滨带植被将被淹没,在更高的海拔区域上会形成新的水滨带。如何保护和恢复水滨带植被,使其充分发挥生态功能,对水源地的水质保护和南水北调中线工程的正常运行有着重要意义。探讨水滨带的植被特征及其与环境之间的关系对水滨带植被的保护和恢复有重要的理论和实践意义。本文以丹江口水库水滨带为研究对象,在植被生态学、恢复生态学、数量生态学及相关理论的指导下,在实地调查和室内实验的基础上,综合运用数量生态学和统计学的相关方法,分析丹江口水库水滨带的植被特征及其与环境的关系。研究结果表明：（1）丹江口水库水滨带维管植物共72科208属285种,其中蕨类植物3科3属3种,裸子植物2科3属4种,被子植物67科202属278种。从科的组成看,水库水滨带维管植物的组成表现出两个趋势,一方面物种向豆科（Leguminosae）、禾本科（Gramineae）和菊科（Compositae）这样的世界性大科集中,同时又向少种科和区域性单种科分散,反映出本区域维管植物大科少小科多的特点。从属的组成看,水滨带维管植物的优势属明显,同时区域性单种属数量多,说明水滨带生境条件复杂,高度异质性的环境为多种植物提供了生存条件。从植物区系类型组成上,以热带成分和温带成分为主,体现出丹江口水库处于亚热带向北温带过渡的区域。从生活型组成看,乔木35种,灌木49种,木质藤本7种,草本蕨类植物3种,一二年生草本植物73种,多年生草本植物118种。草本植物发达,是构建水滨带植物群落的主要建群种。（2）丹江口水库水滨带植被主要包括7种群落类型,分别是篇蓄群落、苘麻群落、细叶水芹群落、狗牙根群落、响叶杨群落、杜梨群落和侧柏群落。不同群落类型在物种组成、群落结构和生活型组成上差异较大。植物群落类型以草本植物群落为主,木本植物群落少数,反映水滨带恶劣的环境条件使植物群落结构逐渐趋于简单化。7种植物群落类型沿海拔和水淹影响梯度分布,不同群落类型之间有一定程度的重叠。植物群落在水滨带的分布呈现出植物群落从位于低海拔的一年生草本植物群落,到位于中海拔的多年生草本群落和灌丛群落,再过渡到位于高海拔的乔木群落。以草本植物群落为主,上部零星木本植物群落分布的空间格局形成了水滨带植被的总体外貌特征。（3）相对高程和水文因素是影响水滨带植被变化的主导因素,土壤属性也对水滨带植被变化产生一定影响,而地形因素如坡度和坡向对植被变化的影响较小。对单个环境因子对植被变化解释能力的分析表明,13个环境因子中年平均水淹时间对植被变化的影响最大,其次是相对高程、水淹频率、土壤有机质含量、土壤pH、土层厚度、土壤速效磷含量、土壤总氮含量、土壤速效氮含量、坡度、坡向、土壤总磷含量和土壤质地,解释能力依次降低。对地形、土壤和水文3类环境因素,土壤因素的植被变化解释能力大于地形因素,水文因素的解释能力最小。各类环境因素之间存在交互作用,地形、水文和土壤因素三者间的交互作用最大,其次是地形和水文因素、土壤和水位因素之间的交互作用,地形和土壤因素之间的交互作用最小。所收集的3类环境因素13个环境因子共解释了水滨带植被变化的21.99%,未解释部分为78.01%。（4）通过主成分分析和多元回归得到水滨带植物多样性与环境因素的回归模型,结果表明,与水滨带植物群落物种丰富度相关性较大的环境变量有坡向、土层厚度、坡度、相对高程和土壤速效氮含量；与水滨带植物群落物种多样性相关性较大的环境因子有土层厚度、坡向、土壤有机质含量、土壤速效氮含量和水淹频率。根据Pearson相关性检验,物种丰富度与相对高程、土壤质地、年平均水淹时间、坡向和土层厚度显著相关；物种多样性与土层厚度、土壤有机质含量、水淹频率和土壤速效氮含量显著相关。对单个环境因子对水滨带植物多样性的影响效应进行分析,其中物种丰富度与相对高程呈二次抛物线关系,与土壤质地呈三次抛物线关系,与年平均水淹时间呈三次抛物线关系,与土层厚度呈幂函数曲线关系；物种多样性与土层厚度呈幂函数曲线关系,与土壤有机质含量呈三次抛物线关系,与水淹频率呈指数曲线关系。（5）丹江口水库水滨带土壤种子库共有维管植物44种,隶属于20科38属。物种组成以草本植物为主,仅出现2种木本植物—白刺花（Sophora davidii）和假穸包叶（Discocleidion rufescens）。土壤种子库的平均密度为8950粒／m2,种予密度最大的是一年生草本植物。对不同水淹影响区域土壤种子库特征比较,发现水滨带土壤种子库的物种丰富度和利,了密度随着水淹影响程度的增强而增加。结果表明水淹影响造成的水滨带植被退化并不会严重影响其土壤种子库的储量,水滨带退化植被的恢复不受土壤种子库种子储量的限制。水滨带土壤种子库和地上植被在物种组成上存在显著差异,而且水淹影响对土壤种子库和地上植被之间的相似性有明显影响,中度淹没区土壤种子库和地上植被在物种组成上的差异最大,而永久淹没区土壤种子库和地上植被之间的差异最小。水滨带的土壤种子库与地上植被之间的相似性较低表明土壤种子库对于水滨带植被恢复的贡献有限,水滨带的植被恢复不能仅仅依靠土壤种子库。但水滨带的土壤种子库与地上植被之间有着非常密切的联系,证明了土壤种子库是水滨带植被恢复与重建的重要资源。通过对水滨带土壤种子库密度和环境关系的分析发现,与土壤种子库密度相关性较大的环境因子是地上植被盖度、土壤速效氮含量和土壤全磷含量。根据Pearson相关性检验,土壤种子库密度与土壤有机质含量、地上植被盖度、土壤速效氮含量、水淹干扰和土壤饱和含水量显著相关。水滨带土壤种子库密度与土壤饱和含水量呈线性增加趋势,与水淹影响因子呈指数曲线关系。