水文情勢對帕布曲上游濕地藏北蒿草生長影響分析

姜云鵬+喬玉

摘要：研究了水文情勢對藏北蒿草生長的影響過程。以拉薩市尼木縣帕布曲上游濕地為研究對象，通過收集尼木縣帕布曲水文資料，計算了多年平均徑流量逐月變化，并將藏北蒿草各時間段營養(yǎng)期情況與帕布曲年平均徑流量時間逐一比對，分析了水文情勢對藏北蒿草生長影響的具體過程。得出了帕布曲在不同水文情勢對藏北蒿草不同生長時期的影響過程以及藏北蒿草的生境水文要求。結果表明：在以藏北蒿草為代表的西藏濕地植被的環(huán)境保護過程中，僅憑基本的生態(tài)基流是不能滿足濕地內植被生長要求的，不僅要在水量上保證濕地生態(tài)系統(tǒng)不受影響，還要盡量維持天然的水文過程，也就是盡可能地保持天然環(huán)境水流。

關鍵詞：藏北蒿草；濕地生態(tài)水文學；生物習性

中圖分類號：S718

文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2016）24-0087-03

1 基本理論

河流水文情勢對于維系濕地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定和完整起到核心的作用，河流中的營養(yǎng)鹽、氣體、泥沙等濕地生物生長原料通過水文過程輸送給濕地內的動植物，因此河流也可以說是濕地物質和物種流通的驅動力。不僅如此，河流的水文情勢中各參數隨著不同時期有節(jié)律的高低起伏，將引發(fā)生物的生活行為，動植物以此為依托進行各自的繁殖等活動。因此，河流的水文情勢對濕地的生態(tài)系統(tǒng)各個組成部分的活動起著核心驅動作用。

河流受到不同因素水循環(huán)過程的影響，一年之內會出現(xiàn)豐、平、枯三種時期的水文變化。根據流量大小，環(huán)境水文學將水文過程分為低流量、高流量和洪水脈沖3個過程環(huán)境水流。每種環(huán)境水流均有各自的水文參數作為區(qū)分。這種水流組分與水文要素均具有重要的生態(tài)學意義。

環(huán)境水流具體劃分方法為：將河流流量參數由小到大依次排列，小于等于50%的流量劃分為低流量，大于67%的流量劃分為高流量；當流量數據在50%～67%之間，當日流量比前一天流量數據增加20%就意味著高流量開始，如果后一天流量比當天流量減少10%則意味著高流量結束，高流量以外的被認為是低流量；高流量中大于平灘流量的水文過程歸為洪水脈沖過程。

2 研究區(qū)水文及優(yōu)勢物種概況

2.1 河流概況

帕布曲為尼木瑪曲上游河段窮木曲左岸二級支流，位于帕古鄉(xiāng)上游約12 km處，距尼木縣城約33 km，距拉薩市約173 km。帕布曲整個河流為單一河道。雪拉以上和林崗一下階地面窄而不連續(xù)，在帕古村有兩級階地。在雪拉至林崗之間為該谷地的寬谷段，其中最寬處達5 km，為4級階地，面積第三級為最大（縣城所在地），為尼木縣農業(yè)用地的主要集中分布地帶，其兩側和安崗谷地，洪積扇分布較多。帕布曲多年平均徑流量3076萬m3，多年平均流量0.98 m3/s、徑流深270 mm，10～5月多年平均徑流量為1.65億m3。根據水文資料，得出帕布曲帕布曲多年平均各月徑流量，詳見表1。

2.2 植被概況

各種植被類型的分布，受著多種多樣的自然因素的影響，其中，以水分和熱量因素的影響尤為突出。一定的水熱條件，將產生與之相適應的植物群落及群落外貌、結構、組成等。水熱條件的變化，又會帶來植被分布有規(guī)律的遞變，這種規(guī)律性的遞變，既反映在水平地帶性上，也反映在垂直地帶性上。

帕布曲上游濕地，海拔4176 m。草本蓋度為95%。藏北嵩草草叢在研究區(qū)區(qū)內的高山潮濕地較為常見的低矮草本植物，因研究區(qū)靠近帕布曲，故而在研究區(qū)內成群分布。本次樣方調查位置經緯度E90°0′45″，N29°34′34″，海拔4176 m。草本蓋度為95%，伴生種為高原毛茛、天山報春、肉果草等植物。

藏北嵩草（Form. Kobresia littledalei），屬于莎草科（Cyperaceae），蒿草屬（Kobresia），為密叢生大型草本濕中生；植株高20～30 cm，莖稈粗硬，適口性和營養(yǎng)成分均低于細小型蒿草。與西藏蒿草一樣是沼澤草甸的主要建群種。多分布在山坡、高山草地和山間谷地， 是寒冷中生植物，生活力很強， 具有干旱、耐低溫、水土侵蝕、踐踏等優(yōu)良特點，在維持西藏當地生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定方面和維持當地畜牧業(yè)具有重要意義。藏北嵩草的有性生殖過程為：約在一年的5月中旬返青，6月開花，7月下旬開始結果，8月中旬種子成熟并開始散布，10月初種子散布結束。

由于研究區(qū)惡劣的氣候以及堅硬的種皮等因素限制了藏北嵩草有性生殖的成功效率，主要還是依托于無性生殖。藏北嵩草營養(yǎng)枝和生殖枝的最快生長時期基本趨于一致，幼苗具有首先積累地下生物量的特性，地下生物量比地上生物量大，其中根莖、根、葉的生物量比重依次降低。與其他高寒草甸植物一樣，在上年秋季已形成花芽原基或花芽， 花芽越冬后經春化作用后于第二年春季返青的同時即可抽穗開花結實。

3 結果分析

根據1979～2012年水文基礎資料計算出帕布曲多年平均徑流量，根據帕布曲多年平均徑流量繪制出月份變化曲線圖，根據上文的自然水文過程劃分方法對帕布曲12個月的水文過程進行劃分。同時根據藏北嵩草每年的生活史，繪制成圖與帕布曲上游濕地中的水文徑流過程曲線進行對比后，得出了水文過程與藏北嵩草生長發(fā)育的對應關系，具體見圖1。

根據圖1，可以看出：

1月到4月份期間，帕布曲低流量過程期間，流量較小和水位較低，水流主要在濕地中心的主河槽內流動，水文連通性降低。水量僅能維持河道基流條件和維持一定的地下水水位及土壤水分，為水生生物與候鳥越冬提供必要的生存空間。

5月份到6月份期間，帕布曲高流量過程期間，流量增加，流速增加，水位升高，生物棲息地面積擴大，水體中溶解氧與營養(yǎng)物質增加，水生生物食物來源增加。這個時段帕布曲能夠提供漫灘植被種子和繁殖枝發(fā)芽的水分。

6月中旬至9月中旬期間，帕布曲洪水脈沖過程期間，流量大于河流斷面平灘流量，水流漫出主河道進入河漫灘區(qū)，帕布曲與本文研究濕地的水文連通性顯著增強。洪水脈沖過程對于該濕地生態(tài)系統(tǒng)具有重要的生態(tài)意義：這期間，洪水脈沖促進帕布曲主河道與河漫灘的能量交換與物質循環(huán)；濕地內的藏北蒿草得到一年中相對最充分的水文和營養(yǎng)供給，先進行營養(yǎng)生長，生長成熟后同時進行有性生殖和無性生殖過程。

9月中旬至10月期間，在帕布曲高流量過程將要進入尾聲階段，藏北蒿草種子成熟，形成花芽。11月后，帕布曲高流量結束，進入低流量時期，藏北蒿草開始枯黃，種子擴散，花芽休眠，待來年冰凍期過后，重新開始發(fā)芽繁衍。

根據上文水文過程對優(yōu)勢種藏北蒿草的具體影響，可以看出：

水是影響濕地植被的主控環(huán)境因子。濕地水文過程的各種要素、各種組分直接影響植被不同的生活史行為，或是通過影響濕地的環(huán)境條件間接作用于濕地植被，引起濕地植被群落的結構與功能特征的周期性演替。對于西藏這一生態(tài)極度脆弱地區(qū)，河流補給除了降雨外，源頭冰川融化水也是只要的補給源。5～10月期間，帕布曲源頭的念青唐古拉山冰川部分融化水匯集成洪水留到帕布曲上游濕地內形成洪水脈沖，這一過程正好趕上藏北蒿草的生長和繁殖期。在生存環(huán)境惡劣的西藏生態(tài)環(huán)境中，藏北蒿草的生長和繁殖時間以及無性和有性兩種繁殖方式既適應了帕布曲的水文情勢，又適應了尼木縣惡劣的氣候環(huán)境。

濕地生態(tài)系統(tǒng)在多種驅動力下進行演變過程中，地上或地下的水文情勢與地形、地質、土壤、降雨、陽光等非生物因素和動物、微生物等生物因素共同形成一個復雜的生態(tài)系統(tǒng)，根據組成和相互影響的方式補充，其結構和功能各有不同。帕布曲的水文情勢是其上游濕地的主要驅動力，帕古的水文過程中，低流量、高流量和洪水脈沖過程對藏北蒿草缺一不可，低流量是維持藏北蒿草無性生殖花芽存活的基礎，高流量為藏北蒿草提供營養(yǎng)物質和水分，洪水脈沖為藏北蒿草除了提供營養(yǎng)物質和夸大適宜生境面積外，還提供了擴散種子的功能。本文以藏北蒿草為實例具體闡述，其他植物物種均有類似過程?？梢钥闯?，生態(tài)系統(tǒng)中的各個因素都是緊密聯(lián)系、互相影響的有機整體。同時，帕布曲又是其上游濕地生態(tài)系統(tǒng)不可分割的主要組成，濕地的部分生物群落依賴于帕布曲獨特的水文情勢。這種水文情勢一旦收到干擾，帕布曲上游濕地的建群種藏北蒿草將都到很大的影響，最終引發(fā)整個濕地的退化。這里面最關鍵的一環(huán)就是帕布曲天然的水文情勢，即理想的水文情勢。

人們對濕地水文情勢的保護由剛開始的生態(tài)基流、環(huán)境需水量到環(huán)境水流，思路歷程為最小生態(tài)需水量、滿足一定生態(tài)系統(tǒng)及周邊的需水要求，到在前兩者理論的基礎上滿足一定的流程時空要求。這一過程對濕地生態(tài)系統(tǒng)的保護理論的意義是重大的。環(huán)境水流既包含了流量的要求，還包括了水文過程的要求和水質的要求。真正落實下來，是一個水文年一系列參數要求，這樣才能達到對濕地內植物整個生活史的全過程保護。因為僅提供一定的生態(tài)需水量只能保證河流濕周范圍和周邊距離范圍內物種存活。在西藏這一惡劣生存環(huán)境中，生活史不能全部保證，群落面積不能保證基本就意味著該區(qū)域這一物種難以存活。引發(fā)的后果是，植被退化，水土流失加重，整個生態(tài)系統(tǒng)退化。因此環(huán)境水文學是保護和修復西藏濕地生態(tài)系統(tǒng)的關鍵理論。

根據環(huán)境水文學理論，天然水文情勢的三個流量過程和所包含的水文要素都有著各自的生態(tài)學作用。環(huán)境水流并不僅僅是表示的最小生態(tài)環(huán)境需水量的固定值，也不是在按照各個月份呈線性函數變化的流量曲線，而是一條包含多種水文要素的耦合模型推算出來的綜合曲線。以天然的水文情勢為背景參照，以生態(tài)系統(tǒng)重要過程為拐點，構造環(huán)境水流曲線。

4 結語

水體流量脈沖過程能夠提供種子萌發(fā)所需的水分，脈沖流量、脈沖持續(xù)時間、退水率等水文要素是種子萌發(fā)所需的關鍵水文因子；高流量時期濕地水位升高，濕地內植被的適宜生境面積增加，同時水流過程帶來充足的水分和營養(yǎng)鹽促進植被生長。

本文給出了藏北蒿草生活史時間段和所在濕地水源帕布曲水文年周期的時間對應關系，部分說明了帕布曲上游濕地內藏北蒿草的生物習性及生長特點。藏北蒿草僅僅是濕地中的一種，雖為建群種，但不能代表全部，濕地中的其他動植物的習性均與帕布曲的水文情勢息息相關。這種關系是千百年來濕地生態(tài)系統(tǒng)不停使用當地水文環(huán)境的結果。

因此，如何保護濕地的天然環(huán)境水流是以后我們保護濕地的一個重要研究方向。

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