浅析水文要素对湿地生态系统的影响

李 莉，王晓燕，张方方

（山东省水利勘测设计院，山东 济南 250014）

适宜的水文状况是湿地生态系统健康的重要保障。水文条件依赖于水文周期和自然能量，对湿地生态系统的结构和功能有重要影响。水文特征的变化会引起湿地生态系统结构、功能以及生态特征发生变化。

1 水文过程对湿地物种组成与丰富度

水文过程对湿地物种组成和多样性影响具有两面性。他对物种丰富度是起限制作用还是促进作用，取决于水文周期和自然能量。至少，水文过程无论淡水和咸水条件下都会选择耐淹植物而排除不耐淹的种类。地球上成千上万的维管植物中，只有很少的种类能够适应水涝土壤条件。许多具有较长淹水时间的湿地，其植被物种丰富度要低于淹没频度较小的湿地。水涝土壤以及相应的氧气含量和其他化学条件的显著变化，会限制在这种环境中成活的植物数量和种类。

在物种群落中，物种的丰富度是随着水流流通的增加而增加的。流水通常对物种多样性具有促进作用，这可能是由于流水促进了矿物质的更新，改变了厌氧条件；同时也是因为水流的作用和沉积物的输送，提高了空间异质性，形成了更多的生态位空间。另一方面，流水也能营造相对一致的表面，为单一物种的生长提供条件。

2 水文要素对湿地植物的影响

虽然湿地植物群落受很多因素以及这些因素之间相互作用的影响，但是水文机制依然是决定他们分布和组成的最重要因素。从小尺度上，植物对水文变化的敏感程度由不同种属的个体及其组合的影响来表明，因为水文状况的变化可能导致水生植物群落空间尺度上的全面改变。淡水的运动和输送的沉积物创造空间异质性时，由于开辟了外部的生态环境，水文条件也会促进物种的多样性。当河水淹没时，一方面，腐蚀冲刷和沉积作用常常会促进各种不同栖息地发展；另一方面，流水也能产生一个相对一致的表面，可能会产生单一成片的芦苇来主导湿地系统。

通常，湿地水文动态变化及其开放程度是潜在初级生产力的一个重要决定因素。死水位或持续深水环境的湿地生产力较低，而那些水流缓慢易受泛滥河流影响的湿地生产力较高。水文营养输入和湿地生产力分解，输出和营养循环之间有一种更复杂的联系。水文是把营养物质输送到湿地的主要通道，其通道也影响湿地生产力。

3 水文要素对湿地动物的影响

大型无脊椎动物是河道生态系统健康的重要表征，他们占有一系列的生态位，是湿地生态系统中一级和二级消费者，包括那些食草动物、腐蚀动物、滤食动物和肉食动物。他们也能为许多脊椎动物如鱼类、鸟类和两栖动物提供主要食物来源。大型无脊椎动物群落随时空改变的特性受生物、化学和物理变量的影响，其中包括水文机制。大型无脊椎动物群落在急流和静水两种环境下，呈现显著的差异。一般情况下静水环境的种群丰富度要高一些。同一静水环境、不同水文机制的情况下，大型无脊椎动物群落也有显著的差异。

4 水文过程对微生物的影响

水文过程输入湿地的营养盐增加，会改变湿地生态系统的生产和分解过程，使湿地原有的沉积平衡发生改变，导致湿地地貌与高程变化，进而影响湿地内微生物的结构和功能。由于营养盐增加，特别是在一些贫营养的湿地，会使大型植物地上部分生物量增加，而有利于形成泥炭的地下部分生物量相对减少。植物地上部分植物量的增加，往往可以固定更多的沉积物，补偿植物地下部分对泥炭的贡献，但是对于只有较少泥沙输入的湿地，这种补偿并不明显，同时营养盐的增加也会促进微生物代谢和泥炭的分解。

5 水文要素对营养物质循环的作用

营养物质通过降水输入、河流泛滥、潮汐、表层和地下水流入湿地。影响物质的外流主要由水的出流控制，这些水流被称为“水文营养流”，也是湿地生产力和分解作用的重要决定因素。在具有流动的水文周期湿地，当生产力和分解率高时，营养循环就迅速。湿地的水文周期对营养转换和营养对植物的有效性有着显著影响。

湿地中的边缘植物以各种不同的方式影响相应的湿地生态系统健康。1）当洪水泛滥，泛洪平原的土壤、牧草以及树木的残骸会给泛洪平原湿地提供丰富的营养物质，这时湿地营养物质的循环可能会改变，至少营养物质流入时会有明显的变化。2）树木和灌丛的枯枝落叶是湿地有机物质的重要来源。这些物质包括树叶、砖块、树皮及木料等，其分解对湿地营养物质循环有很重要的影响。3）树叶和木材是湿地食腐殖质者主要的食物来源。4）湿地中积累起来的树木残骸也为鱼类和无脊椎动物提供重要的栖息地。5）在树叶和木材的表面生长的附生植物通常是多产植物。6）边缘树木为水鸟提供了筑巢的地方，并形成湿地与地下水之间的桥梁。

6 水深对湿地生态系统的影响

1）不同水深植物群落的变化。年内水位大于1.0 m的情况下，群落组成以水生植物为主，优势植物有菹草、黑藻沉水植物，发现每一种植物都有单独的群落出现，其中零星分布的芦苇呈单株分布。水深0.9～1.0 m的生境，群落组成以水生植物为主，优势植物有狐尾藻、金鱼藻、芦苇，伴生种类主要有水蓼、蒲草等。年内水深变幅在0.4～0.8 m的生境，群落组成以水生植物为主，优势植物主要是蒲草、芦苇、伴生种类有狐尾藻、黑藻及金鱼藻等。水深变幅在0～0.4 m的生境，群落组成以水生植物为主，优势植物主要是芦苇，伴生植物有水蓼、蒲草、野大豆及白茅等。年内水深变幅在-0.6～0 m的生境，群落组成以旱生植物为主，优势植物主要有芦苇、柽柳等。湿地系统的优势物种随着年内水深变幅的变化而变化。

2）不同水深植物的生态特征变化。湿地生态系统内水深对植物的生态特征有很大的影响。如芦苇随着湿地系统内的水深增加，平均株高和茎粗均呈增加趋势，芦苇的平均密度和平均盖度值的变化呈非线性变化趋势，水深过低和过高都是芦苇生长的制约因子。在年内平均水深为0.3 m时，芦苇平均密度和盖度达到顶峰，同时随着年内水深增加或减少，芦苇平均密度和盖度都在减少，这是因为水深过低和过高都是芦苇生长的制约因子。极端水环境条件对芦苇的生态特征具有一定的制约作用，同时对植株的形态具有较强的调整能力，随水深增加茎粗也增加就说明了这一点。

3）积水时段与水位变化对湿地生态系统影响。在人工湿地的启动阶段，需要低水位来避免破坏新长出的挺水植物，然而连续的淹水对于漂浮植物和沉水植物是必须的。如果湿地植物是从种子发芽开始生长的或处于生长初期，阶段性的水位降低是必须的，例如芦苇春季开始发芽，适宜浅水环境，水深的大幅变化对其生长不利。

在长期的生长发育过程中，生物逐渐适应了水分的变化。特别对于水生植物而言，水位的波动会严重影响植物的生长、发育和分布，植物生长的可持续依赖于其最低的生态水位。