西泉眼水庫消落帶水生植物群落及分布特點(diǎn)1)

陳翠翠 于洪賢 姚允龍 鞏玉輝

(東北林業(yè)大學(xué)，哈爾濱，150040)

消落帶(Riparian zone)是指河流、湖泊、水庫中由于季節(jié)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(qū)域［1］，是一種特殊的季節(jié)性水陸交錯(cuò)濕地生態(tài)系統(tǒng)［2］，具有明顯的環(huán)境因子、生態(tài)過程和植物群落梯度，是控制陸地和水域的關(guān)鍵系統(tǒng)［1］，是健康水域生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分［3］。而水庫消落帶是由人為調(diào)控水庫水位漲落而形成的，其作為水庫和地表水的一個(gè)分界面，在控制水庫和地表水水質(zhì)、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0.16～2 960 kg·hm－2·a－1，其中植物氮吸收量為 10 ～350 kg·hm－2·a－1。由于消落帶具有重要的生態(tài)學(xué)等功能，同時(shí)也是水庫生態(tài)環(huán)境最脆弱的地帶，該帶生態(tài)環(huán)境變化大，因此對消落帶的認(rèn)識及保護(hù)對維持庫區(qū)生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展具有長遠(yuǎn)意義。本研究選擇西泉眼水庫有典型代表性的消落帶區(qū)域進(jìn)行植物群落調(diào)查，并分析消落帶植物群落組成特點(diǎn)，以積累大型水庫消落帶植物群落的生態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)，為消落帶濕地生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)、恢復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

西泉眼水庫地理坐標(biāo)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(yàn)收［7］，控制流域面積4086 km2，蓄水量4.78×108m3。西泉眼水庫屬阿什河流域綜合開發(fā)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(qū)氣候?qū)贉貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，春季風(fēng)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536 mm，全年無霜期120～140 d，年平均氣溫3.4℃，年日照時(shí)數(shù)2 400～2 700 h，有效積溫2 500～2 800℃。11月初開始冰凍，冰厚0.7 ～1.0 m，4 月上旬解凍［8］。

2 研究方法

2.1 野外調(diào)查

2010年6—9月，以西泉眼水庫庫區(qū)枯水線和洪水線之間的帶狀區(qū)域?yàn)檠芯繉ο?，根?jù)西泉眼水庫地區(qū)電子地圖，結(jié)合水庫水體特征，西泉眼立地類型［9］、植物分布情況和生態(tài)環(huán)境等，選擇調(diào)查地點(diǎn)，在西泉眼水庫沿岸共選取40個(gè)樣方，對消落帶現(xiàn)有植被組成情況進(jìn)行調(diào)查。

樣方調(diào)查根據(jù)生境類型采用分層取樣的方法，每個(gè)樣地，沿水庫每隔3 m做一個(gè)樣方，共計(jì)10個(gè)。低矮草叢(植物高度不超過1 m)樣方1 m×1 m，20個(gè);高草叢(植物高度在1 m～3 m)樣方1 m×1 m，10個(gè)、灌木叢樣方面積2 m×2 m，10個(gè)。采用群落學(xué)調(diào)查方法，記錄每個(gè)樣方的植物種類、總蓋度以及組成種的多度、頻度、高度等數(shù)量指標(biāo)。

根據(jù)實(shí)際采集的標(biāo)本及野外拍照的植物照片，相閱相關(guān)資料［10－13］，鑒定，編寫出植物名錄。

2.2 數(shù)據(jù)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(yīng)的數(shù)據(jù)文件，計(jì)算低矮小喬木、灌叢及草本層各物種的優(yōu)勢度值［14］。其計(jì)算公式為:

植物群落的數(shù)量分類和排序分析采用雙向指示種分析(two－way indicator species analysis，TWINSPAN)［15］，該方法是國際通用的等級分類方法，在植被數(shù)量生態(tài)學(xué)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(chǔ)得到種的分類，使結(jié)果更符合植被的自然規(guī)律［16－18］。

3 結(jié)果與分析

3.1 研究區(qū)植物的優(yōu)勢種組成

據(jù)調(diào)查，分布于西泉眼水庫的植物共有27科57屬82種，種數(shù)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(gè)樣方80余種植物的優(yōu)勢度進(jìn)行計(jì)算，其中主要優(yōu)勢種見表1。

3.2 西泉眼水庫植物的生活型特點(diǎn)

生活型(1ife form)是不同植物對相同生境進(jìn)行趨同適應(yīng)的外在表現(xiàn)，通過生活型的研究，可以較清楚地揭示區(qū)域生物氣候特征［19］。按中國植被確定的生活型系統(tǒng)對本帶植物進(jìn)行統(tǒng)計(jì)［12］，由表2可以看出，研究區(qū)具有典型的北溫帶性質(zhì):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(yōu)勢。研究區(qū)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。

表1 西泉眼水庫消落帶優(yōu)勢植物

表2 西泉眼水庫植物生活型統(tǒng)計(jì)

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(gè)樣方，共分成8 組(如圖1G1，G2，…，G8)，代表8 個(gè)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(xiàn)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0.6 m，群落平均植株高度1 m左右，蓋度為30% ～40%;優(yōu)勢種為菖蒲(Acorus calamusL.)，高度0.7 m左右，蓋度為25% ～35%。次優(yōu)勢種為卷邊柳(Salix siuzeviiSeemen)，高度為1.5 m 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(yǎng)殖塘邊緣，一般水深在0.5 m左右。優(yōu)勢種為寬葉香蒲(Typha latifoliaL.)，高為1.3 m 左右，蓋度為60% ～70%;次優(yōu)勢種為澤瀉，高度約為0.5 m，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0.3 m左右。群落優(yōu)勢種為羽葉鬼針草(Bidens maximoviczianaOett.)，高為0.6 m左右，蓋度60% ～80%。次優(yōu)勢種為光穎水蜈蚣(Kyllinga brevifoliaRottb.var.leiolepis(Frach.et Sav.)Hara.)，高度為0.25 m 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(yōu)勢種為披堿草(Elymus dahuricusTurcz.)，高度0.6 m左右，蓋度50% ～80%。次優(yōu)勢種為節(jié)節(jié)草(Equisetum ramosissimumDesf.)，高度 0.4 m 左右，蓋度為20% ～40%。

圖1 西泉眼水庫消落帶40個(gè)樣方的TWINSPAN分類

毛茛科+薔薇科+敗醬科+傘形科植物群落(G6)分布于西泉眼水庫林緣地帶，主要優(yōu)勢種為小花鬼針草(Bidens parvifloraWilld.)，高度約為 0.6 m，蓋度為30%～50%。次優(yōu)勢種為毛茛(Ranunculus japonicusThunb.)，高度為0.5 m左右，蓋度為10% ～20%。另有敗醬(Patrinia scabiosaefoliaFisch.ex Trev.)、龍牙草(Agrimonia pilosaLedeb.)等少量伴生種。

禾本科+唇形科+豆科+蓼科植物群落(G4)是消落帶中分布最為廣泛的群落之一，在消落帶內(nèi)的低洼平緩地和各拋荒水田中均見其分布，易形成單優(yōu)勢群落。禾本科植物占優(yōu)勢，蓋度為40% ～60%。蓼科植物為次要優(yōu)勢種，蓋度為30% ～40%。唇形科植物地瓜苗(Lycopus lucidusTurcz.)和薄荷(Mentha haplocalyxBriq.)等植物往往在某地區(qū)形成單優(yōu)勢群落。

車前科+菊科+莎草科植物群落(G5)主要分布在西泉眼水庫沿岸地帶較為干旱地區(qū)，主要優(yōu)勢種為車前，高度為0.2 m左右，蓋度為40% ～50%。其次為菊科植物，如東北蒲公英(Taraxacum ohwianumKitam.)、五月艾(Artemisia indicaWilld.)等菊科植物，高度為0.5 m左右，蓋度為30% ～40%。

4 結(jié)論與討論

西泉眼水庫消落帶植物共有27科57屬82種，植物組成較為豐富，其中以一年生和多年生草本植物占優(yōu)勢，可以適應(yīng)較為苛刻的環(huán)境。菊科、禾本科、蓼科為種數(shù)最多的3個(gè)科，優(yōu)勢明顯。消落帶植物的這種優(yōu)勢類群組成很好地反映了西泉眼水庫消落帶的生境特征。本次調(diào)查的西泉眼水庫消落帶植物多數(shù)是喜濕植物，水生植物較少，且植物多以一年生或兩年生植物，生長快，短期內(nèi)能夠形成小群聚或者優(yōu)勢種群，可以很好地適應(yīng)水庫豐枯水位變化。

調(diào)查發(fā)現(xiàn):西泉眼水庫水域邊緣植物甚少，挺水植物如菖蒲、香蒲、蘆葦?shù)壬w度小，且植物種類單一。沉水植物和浮葉植物均沒有發(fā)現(xiàn)。此現(xiàn)象可能由于水庫建庫時(shí)間較短，致使水生植物發(fā)展較為緩慢。

水源地保護(hù)與植被恢復(fù)問題日益引起了全社會的廣泛關(guān)注，但這方面的研究仍處于起步階段。水生植物具有一定的抗水力沖擊負(fù)荷能力，能適應(yīng)河道污水水質(zhì)和水量均不穩(wěn)定的動態(tài)變化特征［16］，消除污染物、凈化水質(zhì)，對水庫富營養(yǎng)化的防治具有重要作用。因此，建議加大對水源地水庫消落區(qū)水生植物群落的保護(hù)及恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)近岸帶植物群落配置的連續(xù)性，達(dá)到西泉眼庫區(qū)消落帶生態(tài)功能、保護(hù)生物多樣性、改善庫區(qū)生態(tài)環(huán)境和凈化水質(zhì)的目的。

［1］馮義龍，先旭東，莫正國，庫區(qū)消落帶植物群落恢復(fù)的植物選擇:以奉節(jié)縣竹衣河為例［J］.南方農(nóng)業(yè):園林花卉版，2008，2(12):68－72.

［2］吳江濤，許文年，陳芳清，等.庫區(qū)消落帶植被生境構(gòu)筑技術(shù)初探［J］.中國水土保持，2007(1):27－30.

［3］Kenwick R A，Shammin M R，SullivanW C.Preferences for riparian buffers［J］.Landscape and Urban Planning，2009，91(2):88－96.

［4］Lane R R，Mashrioui H S，Kemp G P，et al.Potential nitrate removal from a river diversion into a Mississippi delta forested wet－land［J］.Ecological Engineering，2003，20(3):237－249.

［5］Ma?tre V，Cosandey A C，Desagher E，et al.Effectiveness of groundwater nitrate removal in a river riparian area:the importance of hydrogeological conditions［J］.Journal of Hydrology，2003，278(1/4):76－93.

［6］Mander ü，Kuusemets V，L?hmus K，et al.Efficiency and dimensioning of riparian buffer zones in agricultural catchments［J］.Ecological Engineering，1997，8(4):299－324.

［7］葉濱.西泉眼水庫成為哈市正式供水水源［N］.哈爾濱日報(bào)，2007－10－24(10).

［8］李喆，姜作發(fā)，李池陶，等.西泉眼水庫冰下浮游動物種群結(jié)構(gòu)的觀察［J］.水產(chǎn)學(xué)雜志，2006，19(1):62－67.

［9］Palmer G C，Bennett A F.Riparian zones provide for distinct bird assemblages in forest mosaics of south－east Australia［J］.Biological Conservation，2006，130(3):447－457.

［10］張虹.三峽庫區(qū)消落帶土地資源特征分析［J］.水土保持通報(bào)，2008，28(1):46－49.

［10］周以良.中國大興安嶺植被［M］.北京:科學(xué)出版社，1991.

［11］易富科.中國東北野生維管束植物［M］.北京;科學(xué)出版社.2008.

［12］吳征鎰.中國種子植物屬的分布區(qū)類型［J］.云南植物研究，1991(S4):1－3.

［13］蔣有緒，郭泉水，馬娟，等.中國森林群落分類及其群落學(xué)特征［M］.北京:科學(xué)出版社，1998.

［14］張金屯.數(shù)量生態(tài)學(xué)［M］.北京:科學(xué)出版社，2004.

［15］Kent M，Coker P.Vegetation description and analysis［M］.Boca Raton:CRC Press，Belhaven Press，1992.

［16］張金屯.植被數(shù)量分類和排序的發(fā)展［J］.山西大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，1991，14(2):215－224.

［17］張潔瑜，馬克明，建三江農(nóng)墾分局濕地植物群落分類和排序［J］.濕地科學(xué)，2008，6(3):359－365.

［18］李海濤，賀金生，倪志誠，等.西藏拉孜縣草地植物群落的TWINSPAN分類及其物種多樣性研究［J］.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，26(1):31－36.

［19］黃亮，黎道豐，蔡慶華，等.不同水生植物對滇池入湖河道污水凈化效能的比較［J］.生態(tài)環(huán)境，2008，17(4):1385－1389.