洪水影响下大型河洲植被原生演替的关键驱动因子及其对河流生态修复的指导意义

本研究针对季风气候区大型河流洲滩植被在洪水干扰下的早期原生演替规律展开研究。通过分析韩国锦江世宗堰上游新形成河洲的植被动态与基质特性，发现洪水强度通过改变底质组成驱动植被演替方向：侵蚀区沙柳（Salix chaenomeloides）通过循环演替维持群落，而淤积区则发生逆行演替被日本芦苇（Phragmites japonica）替代。研究成果为洪泛区植被恢复的基质管理提供了科学依据。

　　

河流生态系统作为动态变化的自然系统，其洲滩植被的演替过程一直备受生态学家关注。在季风气候区，周期性洪水事件对河洲植被产生显著影响，然而关于特大洪水如何改变植被演替轨迹的研究仍较为缺乏。特别是在人类活动日益干扰河流自然的今天，如何通过生态修复恢复河流健康功能成为重要课题。韩国四大江河修复项目虽改善了水质，却引发了富营养化等新问题，2017年世宗堰的开闸泄水使上游河床暴露，形成了0.293 km²的新河洲，为研究早期原生演替提供了难得机会。

研究人员于2019-2021年间对世宗堰上游1公里河段的洪泛区和中洲进行了系统研究。通过设置永久样方（草本1 m×1 m，灌木2 m×2 m，乔木10 m×10 m）进行植被调查，记录优势种盖度变化。采用标准土壤质地分类图表现场鉴定床质类型，实验室分析土壤含水量(Sm)、有机质(OM)、全氮(N)及交换性钙(Ca²⁺)、镁(Mg²⁺)含量。运用聚类分析和典范对应分析(CCA)解析植被分布与环境因子的关系，并通过Kruskal-Wallis H检验进行统计验证。

研究结果揭示：

洪水对植被覆盖的影响方面，特大洪水完全改变了河洲植被的物种组成。洪水前植被在6种床质上发育，洪水后仅存于沙砾、沙和砂壤土3种较粗基质。细颗粒床质（壤土、粘壤土和粘土）上的植被完全消失，表明洪水通过选择性沉积改变了基质组成。

优势群落动态变化显示，沙柳(Sc)群落主要分布在侵蚀区，而日本芦苇(Pj)群落则分布于淤积区。Sc群落表现出更强的抗洪能力，在侵蚀区暂时减少后逐渐恢复扩张；Pj在侵蚀区持续衰退，在淤积区则能快速恢复。Sc群落的平均水面高度(WS)在洪水后显著增加4.8倍，表明其能有效捕获悬浮沉积物。

植被分布环境驱动因子分析表明，观测到的植物群落可分为5大类群。第1、2组（低洪泛区）以水生植物为主，受洪水影响大；第3组（高洪泛区）以韩国外来藤本植物和本地植物为主，有机质含量高；第4组为外来直立草本植物；第5组以乔木为主，水面高度最高(4.5±0.00 m)。CCA分析表明植被分布受8个关键环境因子影响：距水体距离(WB)、水面高度(WS)、土壤深度(Sd)、土壤含水量(Sm)、全氮(N)、钙(Ca)、镁(Mg)和有机质(OM)。

种子库与外来种关系研究发现，河洲上虽未观察到入侵植物，但其种子存在于种子库中，表明河洲环境条件不利于入侵植物建立。本地植物在河洲种子库和洪泛区中的比例高于外来、入侵和栽培植物。

研究结论与讨论部分指出，特大洪水是河洲植被演替的主要驱动因子，通过改变底质组成引导两种 contrasting 演替途径：侵蚀区发生以沙柳为优势的循环演替，其深根系统使群落能在高强度洪水干扰下持续存在；淤积区则发生逆行演替，日本芦苇凭借其强大的营养繁殖能力替代沙柳。这种演替方向的分化主要由基质质地和水文干扰共同决定，而非传统的线性演替模式。

该研究的科学意义在于揭示了季风区河流植被对洪水干扰的响应机制，提出了基于基质特性管理的河洲植被恢复策略：在高强度洪水区引入沙柳促进循环稳定性，在沉积区控制性建立日本芦苇防止过度回归。研究成果为动态河流景观中的适应性恢复策略设计提供了理论依据，尤其适用于季风气候区的河流生态修复实践。

论文发表于《Ecological Engineering》，为河流生态修复提供了重要的科学指导，特别是在全球气候变化导致极端水文事件增加的背景下，该研究对预测和管理河流生态系统响应具有重要价值。