2021-4-9 | 城市生態論文
消落帶(Riparianzone)是指河流、湖泊、水庫中由于季節性水位漲落,而使被水淹沒的土地周期性出露水面,成為陸地的一段特殊區域[1],是一種特殊的季節性水陸交錯濕地生態系統[2],具有明顯的環境因子、生態過程和植物群落梯度,是控制陸地和水域的關鍵系統[1],是健康水域生態系統的重要組成部分[3]。而水庫消落帶是由人為調控水庫水位漲落而形成的,其作為水庫和地表水的一個分界面,在控制水庫和地表水水質、減少水庫污染等方面具有重要作用[4-5]。Mander[6]等對水庫消落帶N、P總量變化的研究中指出,消落帶脫氮量為0.16~2960kg•hm-2•a-1,其中植物氮吸收量為10~350kg•hm-2•a-1。由于消落帶具有重要的生態學等功能,同時也是水庫生態環境最脆弱的地帶,該帶生態環境變化大,因此對消落帶的認識及保護對維持庫區生態環境的可持續發展具有長遠意義。本研究選擇西泉眼水庫有典型代表性的消落帶區域進行植物群落調查,并分析消落帶植物群落組成特點,以積累大型水庫消落帶植物群落的生態學數據,為消落帶濕地生態系統的保護、恢復提供科學依據。
1研究區概況
西泉眼水庫地理坐標為127°17'~127°25'E,45°12'~45°20'N,位于松花江南岸一級支流阿什河上游,由東泉眼、半截河、南大河、北大河及多處山溪、山泉水匯合而成。西泉眼水庫工程于1992年開工,1996年主體工程建成蓄水,2000年通過竣工驗收[7],控制流域面積4086km2,蓄水量4.78×108m3。西泉眼水庫屬阿什河流域綜合開發的第一期控制性工程,是黑龍江省最大的水庫之一。西泉眼水庫地區氣候屬溫帶大陸性季風氣候,春季風大少雨干旱,夏季濕熱多雨,秋季冷涼早霜,冬季長而寒冷。年降水量536mm,全年無霜期120~140d,年平均氣溫3.4℃,年日照時數2400~2700h,有效積溫2500~2800℃。11月初開始冰凍,冰厚0.7~1.0m,4月上旬解凍[8]。
2研究方法
2.1野外調查
2010年6—9月,以西泉眼水庫庫區枯水線和洪水線之間的帶狀區域為研究對象,根據西泉眼水庫地區電子地圖,結合水庫水體特征,西泉眼立地類型[9]、植物分布情況和生態環境等,選擇調查地點,在西泉眼水庫沿岸共選取40個樣方,對消落帶現有植被組成情況進行調查。樣方調查根據生境類型采用分層取樣的方法,每個樣地,沿水庫每隔3m做一個樣方,共計10個。低矮草叢(植物高度不超過1m)樣方1m×1m,20個;高草叢(植物高度在1m~3m)樣方1m×1m,10個、灌木叢樣方面積2m×2m,10個。采用群落學調查方法,記錄每個樣方的植物種類、總蓋度以及組成種的多度、頻度、高度等數量指標。根據實際采集的標本及野外拍照的植物照片,相閱相關資料[10-13],鑒定,編寫出植物名錄。
2.2數據分析
用EXCEL軟件對各樣地中的樣方分喬木、灌叢、草本建立相應的數據文件,計算低矮小喬木、灌叢及草本層各物種的優勢度值[14]。其計算公式為:優勢度=相對多度+相對蓋度+相對頻度3;相對多度=某個種的多度所有種的多度之和×100;相對蓋度=某個種的蓋度所有種的蓋度之和×100;相對頻度=某個種的頻度所有種的頻度之和×100。植物群落的數量分類和排序分析采用雙向指示種分析(two-wayindicatorspeciesanalysis,TWINS-PAN)[15],該方法是國際通用的等級分類方法,在植被數量生態學中被廣泛采用,其最重要的特征是首先對樣方分類,并以此分類為基礎得到種的分類,使結果更符合植被的自然規律[16-18]。
3結果與分析
3.1研究區植物的優勢種組成
據調查,分布于西泉眼水庫的植物共有27科57屬82種,種數最多的為菊科(Asteraceae),共13屬21種,其次為禾本科(Gramineae),共8屬9種。對40個樣方80余種植物的優勢度進行計算,其中主要優勢種見表1。
3.2西泉眼水庫植物的生活型特點
生活型(1ifeform)是不同植物對相同生境進行趨同適應的外在表現,通過生活型的研究,可以較清楚地揭示區域生物氣候特征[19]。按中國植被確定的生活型系統對本帶植物進行統計[12],由表2可以看出,研究區具有典型的北溫帶性質:1)藤本植物最少;2)木本植物較少,灌木較多;3)植物的生活型以草本植物占絕對優勢。研究區以多年生草本為主的科、屬植物最為豐富,共有19科32屬42種,占本帶植物的一半以上。一年生草本共有12科19屬27種位居第二,表明該消落帶生境適合草本植物生長。
3.3西泉眼水庫主要植物群落類型及分布
利用TWINSPAN等級分類法劃分40個樣方,共分成8組(如圖1G1,G2,…,G8),代表8個植物群落類型。從圖1得知,從左至右,植被由分布在消落帶下部較耐淹的香蒲科、澤瀉科植物群落逐步過渡到上部的莎草科+茄科等比較耐旱的群落,反映出明顯的水分梯度的變化。其中樣方群落中出現頻率較高的是禾本科植物。
楊柳科+玄參科+天南星科植物群落(G2)主要分布于西泉眼水庫邊緣及水庫沿岸地帶,積水深約為0.6m,群落平均植株高度1m左右,蓋度為30%~40%;優勢種為菖蒲(AcoruscalamusL.),高度0.7m左右,蓋度為25%~35%。次優勢種為卷邊柳(SalixsiuzeviiSeemen),高度為1.5m左右,蓋度為20%~30%。
香蒲科植物群落(G1)、澤瀉科植物(G8)群落主要分布在坑塘邊緣及廢棄水生動物養殖塘邊緣,一般水深在0.5m左右。優勢種為寬葉香蒲(TyphalatifoliaL.),高為1.3m左右,蓋度為60%~70%;次優勢種為澤瀉,高度約為0.5m,蓋度為20%~30%。
菊科+莎草科植物群落(G7)主要分布在西泉眼水庫黃泥河入庫口,積水水深0.3m左右。群落優勢種為羽葉鬼針草(BidensmaximoviczianaOett.),高為0.6m左右,蓋度60%~80%。次優勢種為光穎水蜈蚣(KyllingabrevifoliaRottb.var.leiolepis(Frach.etSav.)Hara.),高度為0.25m左右,蓋度40%~60%。禾本科+毛茛科+木賊科植物群落(G3)主要分布于西泉眼水庫消落帶中溪流的邊緣,受潛水影響較大。優勢種為披堿草(ElymusdahuricusTurcz.),高度0.6m左右,蓋度50%~80%。次優勢種為節節草(EquisetumramosissimumDesf.),高度0.4m左右,蓋度為20%~40%。