近日，华中农业大学风景园林学科城市生态健康诊断与蓝绿空间效能优化创新团队吴雪飞教授课题组，在洪泛平原湿地气候适应性管理与修复策略方面取得新进展，研究成果以“Assessment of vegetation vulnerability in floodplain wetlands: A perspective from carryover effect of seasonal growth under various extreme hydrological scenarios”为题在水文水资源领域国际顶级学术期刊Journal of Hydrology上发表。
鄱阳湖湿地位于长江下游南岸，是东亚-澳大利西亚候鸟迁飞路线上的重要节点，每年冬季吸引大量珍稀越冬候鸟。受到长江及其五大支流来水的影响，年内水位落差达8-20米。在三峡大坝工程建设以及气候变化的背景下，鄱阳湖湿地“枯水一线、丰水一片”的水文景观愈加显著，湿地生态系统对极端水文事件的脆弱性加剧。
图2 鄱阳湖湿地（a）区位图，（b）真彩色影像，（c）数字高程模型，(d) 丰水季假彩色影像和 (e) 枯水季假彩色影像
尽管湿地植被具备特定的生理和生态特征，能够适应湿润和干燥环境的交替变化，但随着水文动态复杂性的增加，其适应能力可能不足以应对，从而导致湿地的退化。目前仍不明确洪泛湿地如何响应这些水文动态。该研究以中国江西省鄱阳湖湿地为例，提出通过湿地植被生长过程中的内源和外源记忆以理解洪泛平原湿地生态系统对多时间尺度水文动态的响应机制，并取得以下主要成果：
第一，结合基于知识的决策树模型和湿地植被调查数据，提出适用于季节性动态景观的湿地制图流程，以应对复杂的年内洪水脉冲动态给洪泛湿地制图带来的挑战。
图 3 洪泛湿地制图流程
第二，研究揭示了鄱阳湖湿地短期水文变率对湿地植被生长的滞后效应大于累积效应，平均滞后和累积时长分别为6.51个月和7.08个月。鄱阳湖湿地植被的生长更依赖于特定时间段内的水文变率，而非长期累积的水文变率，这一发现对于鄱阳湖湿地生物多样性保护至关重要。例如，影响鄱阳湖湿地植被生长季末期生长的水文变率通常发生在当年的5月，此时长江水位上升，标志着鄱阳湖洪水季节的开始。5月更大的水文变率与植被更高的生长末期生物量累积成正相关。然而，生长季末期延长或过多的生物量累积会导致莎草类植物长成高纤维含量的高大植株，而不适合作为东方白鹳等珍稀越冬候鸟以及水禽的食物，导致候鸟越冬食物的匮乏。因此，调节5月的水文变率以确保为水禽提供有效的食物储备，可能是保护鄱阳湖湿地生物多样性的可行策略。
图 4 水文变率对鄱阳湖湿地植被生长的滞后效应和累积效应。包括：(a) 最大相关滞后期（月份）；(b) 最大滞后相关系数（Rmax-lag）；(c) 滞后效应的显著性检验；(d) 最大相关累积期（月份）；(e) 最大累积相关系数（Rmax-cum）；(f) 累积效应的显著性检验；(g) 主导效应
第三，结合前人研究，该研究提出了一个理论模型以阐明草本和浅水湿地植被在不同极端水文情景下的生长转结效应。
第四， 由于在植被碳吸收过程中非结构性碳水化合物 （NSCs） 和结构性碳水化合物 （SCs） 的功能差异，上一季的生物量残留可以通过 NSCs 的储存和动员来帮助湿地植被抵御当季的不利条件。研究提出使用多季节植被生长转结效应以评估洪泛平原湿地对多种极端水文情景的脆弱性，突破了传统“植被绿度即生态健康”的单一认知。
图6 不同极端水文情景下各类湿地植被的季节尺度NPP和VGC。包括：(a) 常规洪水情景（2017年）；(b) 先旱后洪情景（2016年）；
(c) 先洪后旱情景（2019年）；(d) 极端洪水情景（2020年）。
这项研究深化了对洪泛区湿地植被在短期水文变率和极端水文事件中响应机制的理解，为湿地修复与可持续管理提供了定量见解和宝贵的指导。研究得到了国家自然科学基金的资助。园艺林学学院风景园林系博士研究生洪歌为论文第一作者，吴雪飞教授为论文通讯作者，博士研究生谭传东以及硕士研究生谢欣、梁思怡、胡秀蛟为共同作者。
