1 引言
1.1 研究目的和意义
黄河三角洲湿地是世界上典型的河口三角洲湿地，由于其位于河流、海洋和陆地的交互地带，使其呈现淡水和咸水、天然和人工等多类生态系统交错分布、多种物质和动力系统交汇交融的特征，是研究河口湿地生态系统形成、演化、发展规律的重要基地。黄河三角洲是世界上暖温带唯一一块保存最完整，最典型，最年轻的湿地生态系统，经亚太组织批准，黄河三角洲自然保护区加入了“东亚-澳洲涉禽保护区网络”，成为首批 19 个国际成员之一；1997 年 3 月被批准加入“东北亚鹤类保护区网络”，成为首批 16 个成员之一，在我国乃至世界生物多样性保护和湿地研究工作中占有极其重要的地位。自然保护区地理位置优越、气候资源独特，人类活动少，具有原始新生性、脆弱性、长期性、自然性和典型性的特点，使黄河三角洲湿地生态环境原始特性明显，孕育了丰富的旅游资源、生物资源、土地资源及能源资源等自然资源[1]。自然保护区共有植物 393 种，其中野大豆是国家二级保护植物，共有鸟类 283 种，被称为“鸟类的国际机场”，其中国家一级保护鸟类 9 种，二级保护鸟类 41 种，共有鱼类 193 种，其中国家一级保护动物 2 种、二级保护动物 7 种。自然保护区内有代表性和重要价值的生物群落有盐生灌丛群落、典型草甸群落、盐生草甸群落和草本沼泽群落等，代表性的鸟类有丹顶鹤、东方白鹳、黑嘴鸥、黑鹳、灰鹤和大天鹅等。黄河渔洼以下河道内栖息的水生生物主要是鱼类，包括洄游鱼类（如纫鲚、梭鱼、鲈鱼、鳗鲡、银鱼等）和淡水鱼类[2]。在保护生态系统稳定、改善生态环境方面起着重要的生态意义。该地区地下水埋深、土壤的盐碱化程度、土壤矿化度等因素是影响黄河三角洲自然保护区生态系统演替的主要原因，其他因素都是通过影响土壤的盐、水等条件间接地影响该地区生态系统的演替[3]。咸、淡水的比例决定了土壤的盐渍化程度和地表基质的状况，影响着植被的生长、发育状况，影响生态景观格局的变化[4]。受三角洲新生湿地不断形成等自然因素的影响，湿地植被发生顺行演替；受海岸侵蚀、黄河断流、风暴潮等自然灾害及人类活动的影响，湿地植被发生逆行演替和次生演替[5]。
黄河三角洲自然保护区成陆时间较短，是最年轻的湿地，其所处的地理位置特殊，因此土壤养分少熟化程度低，但是含盐量比较高，极易盐碱化[6]。另外，黄河三角洲湿地生态系统属于生态脆弱区，生物多样性极低[7]，食物网结构比较简单，在物质循环能量传递中处于失衡状态，生态系统的结构比较单一，功能不够完备，自我调节能力差，应对外界干扰的能力弱[8]。由于土地资源的开发利用、石油的开采、自然环境演变等因素，使得黄河三角洲自然保护区的生态环境退化严重，本文通过对该地区生态演替规律的研究，结合其他众多学者的理论成果，寻找导致该地区生态退化的主要原因，利用合理适当的人为干扰进行正向引导，为生态系统提供优良的演替环境，促进湿地向着生态系统结构和功能稳定的方向演替[9]。本研究通过大面积的对新生湿地、次生湿地及周边环境的结构和功能变化的研究，尽可能的获取充足的黄河三角洲基底情况的资料，在试验地区进而本土植物保育措施和引入乔木等恢复技术的研究[2]。其研究意义为:维护生态系统的抵抗力和恢复力稳定性、改善自然保护区的生态环境，对黄河三角洲湿地资源的开发利用与系统的保护有重要的理论意义和实践意义，为其他类似湿地生态系统的保护和修复提供参考依据。黄河三角洲生态系统是世界上最年轻的河口湿地，成陆时间较短，发育不成熟，人类活动较少，贮藏着数量众多并且处于产生、发展的最初阶段的动植物资源，是研究河口湿地生态系统的发育及各种动植物资源的重要标本。
1.2 国内外研究进展
1.2.1 国内外湿地生态修复研究进展
欧洲一些国家对湿地生态修复研究有很大的贡献[19]。奥地利、比利时、法国、德国等主要将恢复项目集中在泛滥平原中，这些项目计划的目标是多种多样的，主要依赖于河流和泛滥平原的规模和地貌特征[20]。欧洲共同体国家、英国、北欧等国家分别对对工业革命以来大气污染（酸雨等）胁迫下的生态系统退化、大面积采矿地以及欧石楠灌丛地、寒温带针叶林采伐迹地的生态恢复进行了研究，并开展了大量的恢复实验研究。在澳大利亚、非洲大陆和地中海沿岸的欧洲各国研究的重点是干旱土地退化及其人工重建。美国、德国等国学者对南美洲热带雨林、英国和日本学者对东南亚的热带雨林采伐后的生态恢复也有较好的研究[21]。由于早期使用的理化修复措施成本高并且会对生态环境产生负面影响，近几十年来，生物修复措施逐渐发展起来，并且在各国的生态修复中都取得了重大突破。我国众多学者在湿地生态修复与重建的理论方面也取得了相当大的成就，并积累了许多宝贵的经验。湿地生态修复研究的对象包括了滨海湿地[22]、淡水森林湿地[23]、湖滨带[23]、河流湿地[25]等方向，包括了以石油烃类、重金属以及农药为主的环境污染和滨海生态脆弱区的生态破坏，针对不同的生态环境问题，生态修复的方法包括微生物修复方法、植物修复[13]。我国从20世纪中后期，在东南沿海和长江口的九段沙一带引进米草属(Spartina spp.)植物和互花米草(Spartina alterniflora)，在我国海岸带迅速繁殖，具有良好的防浪促淤作用[26]，几十年间将不毛之地的淤泥质岸滩变为绿色海滩，米草属植物提供了巨大的生产力[27]。
2 研究区域与数据来源
2.1 研究区域
黄河三角洲国家级自然保护区位于黄河入海口处， 37 3 5' N ~ 38 1 2'N，118 3 3' E ~ 119 2 0 'E，北临渤海，东靠莱州湾，是国际重要湿地之一。近百年来黄河携带大量的泥沙在渤海湾沉积造陆从而使得保护区的土地资源逐年增加，这也是世界上唯一一块逐年增加的未利用地资源，保护区内土地平阔，东西比降大约仅1:10000，距海位置较近大约为10km，地下水水位较高埋深约0.5~2m ，地下水矿化度通常在在10 g / L ~ 40 g /L ，甚至有些地方高达 200 g /L ，受此原因的影响该地区的土壤特别容易返盐导致盐碱化。保护区内土壤以泥沙为主，所含养分及其贫乏，且主要是氯化物滨海潮土和氯化物盐碱土，土壤盐碱化严重，仅适合少数几种泌盐性植物生长。黄河三角洲自然保护区是我国暖温带最广阔的河口湿地，是物种保护、候鸟迁徙的重要场所和研究河口生态演替的重要地点[54]。黄河三角洲国家级自然保护区作为中国唯一的三角洲湿地自然保护区，已列入世界及中国生物多样性保护和湿地保护名录。黄河三角洲自然保护区分为核心区、缓冲区、试验区三大部分，总面积 15.3×104hm2，其中核心区面积 5.8×104hm2，缓冲区面积 1.3×104hm2，实验区面积 8.2×104hm2[55]。本文研究区域位于119 0 5'06"E ~119 0 9'23.9"E、37 4 5'31.9"N ~37 4 8'49.2"N，大部分位于自然保护区的实验区内，一小部分位于核心区内。
研究内容和技术路线 .... 10
3.1 研究内容 ..... 10
3.1.1 黄河三角洲湿地生态系统的基本情况....... 10
3.1.2 湿地植被数量分类与排序研究 ...... 10
3.1.3 人工干预对湿地群落植被影响 ...... 10
3.1.4 不同人工干扰下湿地群落种群格局研究......... 10
3.1.5 堤坝上方和堤坝下方植被特征比较 .... 11
3.1.6 黄河三角洲植被演替特征研究 ...... 11
3.2 技术路线 ...... 12
4 湿地生态修复工程 ........ 13
4.1 生物措施 ..... 13
4.2 工程措施 ..... 15
5 研究结果与分析 ...... 17
5.1 2010 年和 2012 年实验区土壤盐碱度比较 ..... 18
5.2 基于 TWINSPAN 和 DCA 的湿地植...... 21
5.2.1 植被 TWINSPAN 分类结果 ...... 21
5.2.2 DCA 排序结果分析 ...... 23
5.2.3 结论 ........ 26
5.3 人工干预对湿地植被群落的影响 ....... 27
5.4 不同人工干扰对湿地群落格局影响分析 ....... 34
5.5 堤坝上方和堤坝下发植被特征比较 ......... 48
5.6 黄河三角洲植被演替特征研究 ..... 55
结论
根据人工干扰的工程措施的不同，本文将实验区划分为黄河北岸堤坝-护坡恢复试验区、完全自然恢复对照区、人工林干扰试验区和黄河南岸湿地植物群落恢复区四个区域。本文以恢复生态学的理论为指导，通过实地调查研究、生态学统计计算、土壤含盐量和 pH 值的测定、植被 TWINSPAN 分类与 DCA 排序分析，对四个区域的湿地植被修复工程的效果进行研究。主要研究结论如下: 利用 PCORDWIN 软件对 13 个样地的植被进行 TWINSPAN 分类，划分为 3个类型:碱蓬(Suaeda glauca）-柽柳（Tamarix chinensis）-芦苇（Phragmites communies）群落，碱蓬(Suaeda glauca）-芦苇（Phragmites communies）群落，碱蓬(Suaeda glauca）群落。碱蓬(Suaeda glauca）-柽柳（Tamarix chinensis）-芦苇（Phragmites communies）群落的优势物种是碱蓬(Suaeda glauca），其次为柽柳（Tamarix chinensis）和芦苇（Phragmites communies）、伴生种芦苇（Phragmites communies）、蒲公英(Taraxacummongolicum)等，碱蓬(Suaeda glauca）-芦苇（Phragmites communies）群落优势种为碱蓬(Suaeda glauca）群落，其次是芦苇（Phragmites communies）群落，伴生种有萝藦(Metaplexis japonica)、狗尾草(Setaria viridis)、野大豆（Glycine soja）等，碱蓬(Suaedaglauca）群落优势种为碱蓬(Suaeda glauca），伴生种是柽柳（Tamarix chinensis），优势作用明显；利用 DCA 排序将样地划分为 4 种类型，影响这 4 种生态类型的环境主导因子是土壤的含盐量，在 DCA 排序图上从Ⅰ组到Ⅳ组，土壤含盐量逐渐降低，0-20 cm深度，土壤含盐量依次为 7.661‰、4.154‰、1.305‰、0.886‰，20cm-40cm，土壤含盐量依次为 10.089‰、4.697‰、1.602‰、1.128‰。随着土壤条件的改善，样方中植被的丰富度逐渐增加:生态组Ⅰ中，群落的优势种为碱蓬(Suaeda glauca），生态组Ⅱ群落的优势种为碱蓬(Suaeda glauca）和柽柳（Tamarix chinensis），伴生种为芦苇（Phragmites communies）、白茅（Imperata cylindrical var. major）、狗尾草(Setaria viridis)，生态组Ⅲ碱蓬(Suaeda glauca）、芦苇（Phragmites communies），伴生种为柽柳（Tamarix chinensis）和萝藦(Metaplexis japonica)，生态组Ⅳ主要为芦苇（Phragmites communies）和香蒲（Typha angustifolia）等水生植物，生态系统稳定性增加。这两种方法分类的结果基本一致，说明用 TWINSPAN 和 DCA 排序对植被进行数量分类与排序研究是可行的，而且可以对研究结果进行相互验证。
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