三峡水库干流和库湾消落区植被物种动态分布研究

论文导读:：发电和通航是三峡水库的三大主要功能。自然消落区作为水陆生态系统交互作用的界面。这样既保证聚类区域间有70%左右植物物种相似。植被物种动态分布变化。
论文关键词：三峡水库，消落区，植物物种，动态分布

　　在自然条件下，江（河）水位的季节性涨落导致江（河）两岸土地周期性的水淹和出露而形成了自然消落区，自然消落区作为水陆生态系统交互作用的界面，在流域生态系统中占有十分重要的地位[1]。由于建坝等水利工程建设，通过人为改变江（河）水位涨落的自然节律性变化，从而形成新的水库消落区。水库的水位调节方式依不同的建坝目的而不同，防洪，发电和通航是三峡水库的三大主要功能。三峡工程建成之后，水库在145 m~175 m之间，实行“冬季蓄水、夏季泄洪”的水位涨落节律的人工调节，原来适应长江水位节律性变化的植被难以适应新环境的急剧变化小论文，逐步消失或死亡，导致水位下降至低程145 m后，库周两岸形成落差达30 m的“黄色”裸露水库消落区[2]。逆反洪枯规律的水位变化对消落区植被的影响已有不少报道[3]。三峡水库蓄水前，王勇等（2001）对三峡库区自然消落区进行了系统的植被群落和区系调查[1,4]，笔者于2009年植被出陆后，对蓄水后的三峡水库干流及库湾消落区进行了植被本底调查，结合2001的调查结果，通过对消落区植被科属种变化的比较研究，旨在分析三峡水库消落区水位变化对消落区物种资源及分布趋势的影响，从而为进一步进行生态恢复和植被重建工作提供可能的依据[5-9]。
　　1调查地概况
　　三峡库区（29°16′~31°25′ N，106°20′~111°50′ E）位于渝东、鄂西交界，面积约58,000 km2。沿江以奉节为界[1]，西段主要为侏罗系碎屑岩组成的低山丘陵宽谷地形；东段主要为震旦系至三叠系碳酸盐岩组成的川鄂山地[1]。三峡水库消落区年平均气温17.1~19.5℃，1月平均气温7.4℃，7月平均气温28.0℃，年活动积温6500~7000℃，年雨量1100 mm，无霜期≥320 d．相比较而言，峡江段日照时间长，雾日少[4]。
　　在正常情况下，长江水位呈节律性变化，即5月下旬开始涨水小论文，6~9月为洪水期，10月洪水开始减退，11月至次年5月长江低水位运行[14]。三峡工程建成后，三峡水库在每年的10月汛末开始蓄水，到10月底或11月初水库水位由高程(吴淞)145 m上升至175 m；此后至次年5月，水位逐渐由高程175 m降低至145 m；在每年的6月至9月汛期内，水库水位一般保持高程145 m运行[4,5]。因此，三峡水库的夏季水位低而冬季水位高，与长江原有的水文节律完全相反。同时，每年水位在高程145 m至175 m之间的变化，在库区两岸形成了水位涨落高差达30 m的水库消落区，其总面积达348.93 km2。
　　受水位节律性变化的影响，消落区植被受淹时间也不一样，植被呈现明显的分层结构[10-14]。与临近陆地区域相连的上部消落区受淹时间较短，该段保留较多自然消落区原有物种，乔灌草均有分布，植被盖度较大；中部消落区则以灌木和草本为主，一些原有珍稀物种如疏花水柏枝、中华蚊母等，生境受到较大影响，已濒临灭绝；而下部消落区由于出陆时间最短，受淹程度最深，植物种类很少小论文，盖度也很低，只有一年生草本和少数耐水淹的多年生低矮草本在此生长[15-18]，并且由于环境变化剧烈，生境脆弱，生物入侵的现象也不容忽视。支流及库湾消落区的受淹节律同干流消落区的基本一致，只是水位变化更迅速，涨落频繁，消落区植被分段除库湾地区外并不明显[19-24]。
　　2调查方法
　　笔者于2009年6~8月，对三峡水库干流及库湾消落区进行了植被本底调查。利用GPS及航道图确定调查路线，干流调查从重庆开始，经长寿、涪陵、丰都、忠县、新田、万州、云阳、奉节、巫山、巴东至秭归三峡大坝，支流及库湾调查包括长寿龙溪河、涪陵乌江、丰都龙河、云阳杨溪河、奉节梅溪河、巫山大宁河、巴东神农溪、秭归香溪河及兰陵溪。
　　沿途采集标本，于22个调查地点，分别沿145 m~156 m的消落区下部，156 m~165 m的消落区中部和165 m~172 m的消落区上部，设置长200 m，宽5 m的样带，共设置66个样带，记录了不同江段（川江及峡江），不同流域（干流及库湾）以及不同消落区位置植被物种数量，分布和生长情况，具体调查地数据见表1：
　　表1　 2009年三峡水库消落区66个样带坐标数据表
　　Table 1 The coordinatedata of 66 belt transects of the WLFZ in the TGR in 2009
　　（WLFZ: Water-Level-FluctuatingZone; TGR: Three Gorges Reservoir Area）
　　

编号 Number	地点 Place	纬度 Latitude	经度 Longitude	海拔(m) Elevation	群落优势种Dominant species in community
1	长寿区龙溪河 Longxi River in Changshou	29°48′43.0″N	107°05′13.0″E	155	双穗雀稗Paspalum paspaloides
29°48′43.6″N	107°05′12.2″E	162	葎草Humulus scandens
29°48′44.1″N	107°05′11.5″E	168	黄花蒿Artemisia annua
2	长寿区长明港 Changming Port in Changshou	29°47′17.1″N	107°01′12.5″E	154	酸模叶蓼Polygonum lapathifolium
29°47′17.3″N	107°01′11.7″E	160	黄花蒿Artemisia annua
29°47′17.2″N	107°01′11.4″E	170	一年蓬Erigeron annuus
3	涪陵区乌江 Wu River in Fuling	29°40′39.6″N	107°23′33.2″E	156	狗尾草Setaria viridis
29°40′38.6″N	107°23′33.4″E	165	黄花蒿Artemisia annua
29°40′38.2″N	107°23′33.5″E	170	水花生Alternanthera philoxeroides
4	涪陵区长江 Yangtze River in Fuling	29°44′39.8″N	107°24′48.0″E	154	狗尾草Setaria viridis
29°44′39.9″N	107°24′47.2″E	162	黄花蒿Artemisia annua
29°44′39.9″N	107°24′46.6″E	170	黄花蒿Artemisia annua
5	丰都县长江 Yangtze River in Fengdu	29°51′48.9″N	107°40′51.0″E	150	狗牙根Cynodon dactylon
29°51′48.3″N	107°40′51.0″E	164	苍耳Xanthium sibiricum
29°44′47.9″N	107°40′51.1″E	170	狼杷草Bidens tripartita
6	丰都县龙河 Long River in Fengdu	29°52′28.0″N	107°40′42.0″E	150	狗牙根Cynodon dactylon
29°52′28.1″N	107°44′43.7″E	162	苍耳Xanthium sibiricum
29°52′28.0″N	107°44′45.0″E	170	土荆芥Chenopodium ambrosioides
7	忠县长江 Yangtze River in Zhong County	30°18′10.3″N	108°03′12.0″E	148	狗牙根Cynodon dactylon
29°18′08.9″N	108°03′11.2″E	156	苍耳Xanthium sibiricum
29°18′08.2″N	108°03′10.9″E	165	狼杷草Bidens tripartita
8	万州县新田镇 Xintian Town in Wanzhou County	30°41′41.7″N	108°23′28.4″E	155	黄花蒿Artemisia annua
30°41′41.6″N	108°23′27.9″E	165	狼杷草Bidens tripartita
30°41′41.6″N	108°23′27.2″E	172	野艾蒿Artemisia lavandulaefolia
9	万州县万州港 Wanzhou Port in Wanzhou County	30°41′16.0″N	108°23′47.0″E	148	狗牙根Cynodon dactylon
30°41′15.1″N	108°23′46.7″E	160	狗尾草Setaria viridis
30°49′14.2″N	108°23′46.4″E	170	狼杷草Bidens tripartita
10	云阳县彭溪河 Pengxi River in Yunyang County	30°56′55.6″N	108°41′16.5″E	152	狗牙根Cynodon dactylon
30°56′54.2″N	108°41′16.1″E	160	苍耳Xanthium sibiricum
30°56′53.0″N	108°41′15.3″E	170	反枝苋Amaranthus retroflexus
11	云阳县长江 Yangtze River in Yunyang County	30°55′07.5″N	108°42′47.9″E	150	狗牙根Cynodon dactylon
30°55′06.2″N	108°42′48.0″E	162	苍耳Xanthium sibiricum
30°55′05.4″N	108°42′48.0″E	170	狼杷草Bidens tripartita
12	云阳县旧址 Yangtze River in the old location of Yunyang County	30°57′25.5″N	108°54′09.2″E	148	狗牙根Cynodon dactylon
30°57′24.2″N	108°54′09.0″E	158	婆婆针Bidens bipinnata
30°57′23.3″N	108°54′09.1″E	170	反枝苋Amaranthus retroflexus
13	云阳县旧址杨溪河 Yangxi River in the old location of Yunynag County	30°57′45.5″N	108°54′08.1″E	148	狗牙根Cynodon dactylon
30°57′45.8″N	108°54′07.4″E	160	苍耳Xanthium sibiricum
30°57′46.0″N	108°54′06.9″E	172	苍耳Xanthium sibiricum
14	奉节县梅溪河 Meixi River in Fengjie County	31°03′02.9″N	109°31′25.7″E	148	狗牙根Cynodon dactylon
31°03′04.5″N	109°31′25.8″E	160	美洲商陆Phytolacca americana
31°03′06.1″N	109°31′25.7″E	170	羽脉山黄麻Trema laevigata
15	奉节县长江 Yangtze River in Fengjie County	31°00′20.3″N	109°28′03.1″E	146	狗牙根Cynodon dactylon
31°00′21.7″N	109°28′03.9″E	158	狗牙根Cynodon dactylon
31°00′22.6″N	109°28′04.5″E	168	苍耳Xanthium sibiricum
16	巫山县大宁河 Darting River in Wushan County	31°04′20.4″N	109°53′28.9″E	146	狗牙根Cynodon dactylon
31°04′19.8″N	109°53′29.0″E	160	狗尾草Setaria viridis
31°04′18.6″N	109°53′29.2″E	170	反枝苋Amaranthus retroflexus
17	巴东县长江 Yangtze River in the Padang County	31°02′29.8″N	110°23′42.5″E	150	狗牙根Cynodon dactylon
31°02′30.4″N	110°23′42.0″E	160	苍耳Xanthium sibiricum
31°02′31.2″N	110°23′41.4″E	168	狼杷草Bidens tripartita
18	巴东县巴东港 Padang Port in Padang County	31°02′30.8″N	110°19′30.6″E	148	狗牙根Cynodon dactylon
31°02′31.3″N	110°19′30.6″E	160	苍耳Xanthium sibiricum
31°02′31.5″N	110°19′30.6″E	170	青葙Celosia argentea
19	巴东县神农溪 Shennong River in Padang County	31°03′40.4″N	110°49′28.5″E	148	狗牙根Cynodon dactylon
31°03′40.2″N	110°49′27.7″E	160	苍耳Xanthium sibiricum
31°03′40.3″N	110°49′27.5″E	168	黄花蒿Artemisia annua
20	秭归县香溪河 Xiangxi River in Zigui County	31°03′50.6″N	110°40′47.6″E	150	狗牙根Cynodon dactylon
31°03′50.9″N	110°40′48.1″E	160	苍耳Xanthium sibiricum
31°03′51.1″N	110°40′48.4″E	172	反枝苋Amaranthus retroflexus
21	秭归县兰陵溪实验基地 Lanling River Experiment base in Zigui County	30°51′55.4″N	110°55′12.6″E	148	扁穗莎草Cyperus compressus
30°51′55.3″N	110°55′11.7″E	160	苍耳Xanthium sibiricum
30°51′55.4″N	110°55′11.2″E	170	狼杷草Bidens tripartita
22	秭归县三峡大坝实验基地 Experiment base in Three Gorges Dam in Zigui County	30°51′18.4″N	110°59′08.3″E	148	狗牙根Cynodon dactylon
30°51′18.3″N	110°59′08.9″E	160	苍耳Xanthium sibiricum
30°51′18.3″N	110°59′09.2″E	172	十字马唐Digitaria cruciata

3调查结果
　　3.1科属种及生活型统计
　　本次调查共采集植物标本300余份小论文，通过标本鉴定、统计和资料搜集[25-27]，按恩格勒有花分类系统和秦仁昌蕨类植物分类系统统计，三峡水库消落区共有维管植物61科169属231种，其中包括8个变种和2个亚种。
　　3.1.1科的大小组成
　　调查结果显示，相比2001年三峡自然消落区，三峡水库消落区维管植物没有发现超过30种以上的大科[1]。物种数在10～29种的中等科有：菊科(19：28，属数：种数，下同)、禾本科(22：26)、豆科(12：14) 、莎草科（5：14）、唇形科（8：11）、大戟科（5：10）。中等科所占比例仅为9.84%，但占有物种数的比例为45.03%；单种科所占比例达到47.54%，所占物种数的比例仅为12.55%（表 2）。
　　表2　 2009年三峡水库消落区维管植物科的大小统计
　　Table 2 Statistics ofsize of vascular plant families of the WLFZ in the TGRin 2009
　　

类别及比例	单种科	小科	中等	较大科	合计
Taxa & Percentage	1 sp./Fam	2-9spp/Fam	10-29spp/Fam	≥30spp/Fam	Total
科Families	29	26	6		61
比例Percentage	47.54	42.62	9.84		100.00
属 Genera	29	68	72		169
比例Percentage	17.16	40.24	42.6		100.00
种Species	29	98	104		231
比例percentage	12.55	42.42	45.03		100.00

3.1.2属的大小组成
　　调查结果表明，相比2001年三峡自然消落区的植被调查结果，没有发现物种数在10种以上的大属，多种属仅蓼属（7，种数，下同），莎草属（8），反映了这些属植物适应水淹的特性。水库消落区存在大量寡种属和单种属，尤其是单种属，占据了总属数的78.11%，这两个属的物种占总物种的92.64%（表3）。通常单种属和寡种属的植物多为一些过渡种类和新生种类，表明现阶段三峡水库消落区植被生长环境的不稳定性较高。
　　表3　2009年三峡水库消落区维管植物属的大小统计
　　Table 3 Statistics ofsize of vascular plant genera of the WLFZ in the TGRin 2009
　　

类别及比例	单型属	单种属	寡种属	多种属	大属	合计
Taxa & Percentage	Monotypic	1sp./gen.	2-5spp./gen.	6-10spp./gen.	≥11spp./gen.	Total
属 Genera	2	132	33	2		169
比例Percentage	1.18	78.11	19.53	1.18		100.00
种Species	2	132	82	15		231
比例percentage	0.87	57.14	35.50	6.49		100.00

3.1.3生活型的组成
　　目前三峡水库消落区植被生活型以草本植物为主，其中一年生草本所占物种数比例为45.46%小论文，多年生草本为32.47%（表4），乔木、灌木以及藤本的比例都相对较少。
　　草本植物群落往往出现于植被群落演替的初期，相对于三峡自然消落区的植被群落结构，现在的水库消落区植被群落呈现了一定退化的趋势，这也是与现阶段下水库周期性、高强度、反季节的水淹密不可分的。
　　表4 2009年三峡水库消落区维管植物生活型统计
　　Table 4 Statistics ofthe life form of vascular plants of the WLFZ in the TGRin 2009
　　

生活型 Life form	乔木 Arbor	竹类 Bamboo	灌木 Shrub	藤本 Liana	一年生草本 Annual herb	多年生草本 Perennial herb
种数Num.of Species	13	1	22	15	105	75
比例Percentage	5.63	0.43	9.52	6.49	45.46	32.47

3.2不同地区间植被生长比较结果
　　通过Spss13.0软件的分层聚类分析程序，以植被出现频率为指标，（出现计1，不出现计0），通过地区间相似系数，对所有调查地区进行分层聚类分析，结果见图1，其中1~22分别代表不同的调查区域。从总体上来看，本次调查的22个调查地可以划分为5个区域：1、3~6、8、10~13构成的三峡重庆段至奉节以西川江段植被，14~20构成奉节起至秭归三峡大坝的峡江段植被，2、7组成的港口区植被，21、22两个实验基地植被和9代表的忠县调查地区。从相似系数上可以看到，由于生境相似度较高，地区间植被相似性大于50%，为了较为清楚反应树状图的分类结果，选取分类值0.691为分类阈值，将植被整体分为六类[28,29]，这样既保证聚类区域间有70%左右植物物种相似小论文，又可以有效区分川江、峡江、港口、实验区等主要分类类群。这样划分能比较真实的反应目前消落区植被分布受人类活动，实验基地的建立和局部微地形的影响，在某些局部地区呈现了不同于整体的分布状况。