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1、目 錄目 錄I摘 要IIAbstractIII1前言11.1文獻綜述11.1.1消落帶的定義11.1.2 國內(nèi)外對消落帶研究的進展11.2消落帶植被結(jié)構(gòu)和功能以及研究趨勢21.2.1消落帶植被的結(jié)構(gòu)和功能21.2.2研究趨勢31.3 研究的背景和目的41.31消落帶研究的科學(xué)意義41.3.2本次調(diào)研的研究目的與意義42 實驗方法與技術(shù)路線52.1野外調(diào)查路線52.1.1課題研究背景52.1.2調(diào)研的線路62.2 樣地的選擇及調(diào)查方法62.3數(shù)據(jù)的整理和分析73結(jié)果與分析831消落帶半自然生境植物群落類型83.2消落帶植被的優(yōu)勢種組成93.3消落帶半自然生境中沿不同河岸段主要優(yōu)勢植物的分布93.
2、4不同土壤基質(zhì)對消落帶半自然生境植被群落分布的影響104 結(jié)論104.1消落帶植被分布最為廣泛的物種組成104.2消落帶主要的植物群落類型115 建議125.1綠化植物種類選擇原則125.2適宜長江中下游友好型護岸工程綠化植物種類建議13參考文獻15致 謝17附錄18長江中下游 7段消落帶植物群落調(diào)查與分析摘 要論文以湖南省岳陽、湖北省監(jiān)利、江陵、石首,以及安徽省安慶、銅陵幾地長江中下游沿岸的植被為研究對象,調(diào)查植被種類現(xiàn)狀,分析主要優(yōu)勢種的生態(tài)學(xué)習(xí)性和生物學(xué)特征,研究消落區(qū)植物群落的類型和群落組成的特點。同時,對于長江下游沿岸正在進行的環(huán)境友好型生態(tài)護坡工程以及生態(tài)恢復(fù)工程,在選取鄉(xiāng)土植物的
3、過程中提供科學(xué)的依據(jù)和建議。野外調(diào)查表明:長江中下游消落帶優(yōu)勢植物以一年生、多年生的草本為主,如:狗牙根(Cynodon dactylon)、救荒野豌豆(Vicia sativa L)、日本看麥娘(Alopecurus japonicus Steu)、廣州蔊菜(Brassicaceae)等。消落帶自然植被主要是由雜草植物形成群落類型。不同的基質(zhì)和土壤情況,如壤土、粘壤土、和砂質(zhì)壤土等對消落帶植物群落分布也有一定影響。關(guān)鍵詞:消落帶;植物群落;友好型護坡;長江中下游Vegetation Investigation and Analysis Along theMiddle and Down Str
4、eam of the Yangtze RiverAbstractAs the concept of environmentally-friendly society is gaining greater premium, investigation and research on the vegetation along the 7 sections o f the middle and down stream Yangtze River can be a scientific basis for the environmental-friendly revetment research. I
5、n this paper, we investigate the riparian along the Yangtze River of Yueyang, Jiangling, Shishou, Anqing and Tongling. We study the plant species community ,construction and characteristics Then,according to the results to f survey analysis,we bring forward different suggestions for the construction
6、 modes of plant community. At the same time, the study can be a scientific basis for the environmental-friendly revetment projects and ecological reconstruction programs in selecting native plant species. The field investigation suggests that the plant species are dominated by annual and perennial r
7、uderal, such as Cynodon dactylon, Vicia sativa L, Alopecurus japonicus Steu, and Brassicaceae. The riparian vegetation is mainly consisted by the herb community and the plant community distribution is also affected by the different river bank substrates.Keywords: riparian; vegetation community; envi
8、ronmental-friendly revetment; the middle and down stream of the Yangtze River 1 前言1.1 文獻綜述1.1.1消落帶的定義消落帶(water-level-fluctuation zone )一詞隨著大型水利工程的興建越來越引起人類的關(guān)注,由于自身的多樣性、動態(tài)變化、復(fù)雜性等特征,使得人類認識此領(lǐng)域存在理論和實際上的困難。消落帶處于水陸生態(tài)系統(tǒng)的過渡地帶,建壩蓄水導(dǎo)致大面積的自然河岸帶遭到淹沒,周期性水位漲落且人為控制性較強是其顯著特點。其實,早期消落帶與河岸帶(riparian zone)是相通的,結(jié)合河岸帶進行消
9、落帶研究十分必要。消落帶也稱消落地、漲落帶、消漲帶、水位漲落帶等,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露出水面,成為陸地的一段特殊區(qū)域,屬于濕地范疇(江劉其,1992)。在英文中河岸帶有不同的術(shù)語表示,常用的有:riparian, riverbank, riverbank, streamside。雖然,表達上有差異,但是都是指消落帶這一概念。1.1.2 國內(nèi)外對消落帶研究的進展國內(nèi)外對河流、水庫等研究時多使用河岸帶這一概念。河岸帶(waterfront)是指河水陸地交界的兩邊,直至河水影響消失為止的區(qū)域(Gregory等,1991)。這一區(qū)域以外的、并不直接時候水
10、文條件影響的植被,但能給河漫灘或河道提供有機物(如樹葉、枝條等)、或為其提供庇蔭條件,也被考慮為河岸帶的一部分(Naiman & Decamps, 1997)。河岸強烈的影響著與水生態(tài)系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的群落的組成、多樣性和動態(tài)(Gregory等,1991,Decamps,1992)。由此可見,消落帶和河岸帶的意義相近,前者是嚴格意義上的水位漲落帶,后者的空間范圍較廣泛,包括消落帶。許多對河岸帶的研究就是對水位消落帶區(qū)域的研究,消落帶的研究貫穿于河岸帶研究之中。國內(nèi)研究起步相對較晚,稱之為“消落帶”、“消漲帶”、“漲落區(qū)”、“ 消落區(qū)” 等,目前消落帶一詞逐漸成為主流世紀年代逐步建立起三門峽水庫、丹江
11、口水庫、小浪底水庫等,人們更多關(guān)注消落帶經(jīng)濟效益和開發(fā)利用,忽略其生態(tài)效益和生態(tài)環(huán)境保護。20世紀90年代,隨著三峽大壩的建立,水庫水文調(diào)度引起庫區(qū)水位變化形成了庫區(qū)流域兩岸周邊的一段特殊生態(tài)環(huán)境區(qū)域,具有明顯的環(huán)境因子、生態(tài)過程和植物群落梯度,對水土流失、養(yǎng)分循環(huán)和非點源污染有較強的緩沖和過濾作用(白寶偉等,2005),是生態(tài)環(huán)境十分脆弱的敏感地帶。其研究重點主要為消落帶環(huán)境問題成因、消落帶利用及其影響、土地利用模式(黃朝禧等,王炯;2003)、消落帶功能(袁輝,2006)、管理(王炯,2003)、植被重建與恢復(fù)(王勇等,2005)、消落帶內(nèi)被淹沒土壤重金屬元素分析及模擬(傅楊武)等。國內(nèi)對
12、于消落帶問題,尤其是三峽工程完工后庫區(qū)消落地啊的生態(tài)問題比較集中。根據(jù)三峽庫區(qū)現(xiàn)狀,其消落帶的生態(tài)問題概括起來主要包括:岸邊污染帶問題。水路交叉污染。水土流失加重。環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害加劇。生物多樣性受損。誘發(fā)流行病疫情。鑒于上述問題的復(fù)雜性和迫切性,對消落帶各種生態(tài)問題的全面認識及形成機理的研究亟待深入。目前,我國已有許多關(guān)于水庫消落帶的生態(tài)環(huán)境、土地利用和生態(tài)重建等方面的試驗和研究。1.2消落帶植被結(jié)構(gòu)和功能以及研究趨勢1.2.1消落帶植被的結(jié)構(gòu)和功能消落帶植被作為消落帶的一個重要的組成部分,在整個河溪生態(tài)系統(tǒng)中具有多種重要的生態(tài)功能、美學(xué)功能和社會經(jīng)濟功能(陳吉泉,1996;鄧紅兵,2001)。
13、與高低植被相比,消落帶植物群落結(jié)構(gòu)的3個主要特征:因消落帶位于河流的兩側(cè),一般呈狹長狀;有相鄰生態(tài)系統(tǒng)向河流向河流傳輸物質(zhì)和能量,必須經(jīng)過消落帶,因此為典型的開放系統(tǒng);在功能上,消落帶將上游和下游連為一體,在結(jié)構(gòu)上是連接高地和河流的紐帶(Baker,1989; Likens, G.E.,1985; Auble.,1994;Higler, 1993; 陳吉泉)。消落帶植被特征及其生態(tài)過程是由區(qū)域氣候、地質(zhì)構(gòu)造、地貌過程、沿河流上下及兩側(cè)的生物和非生物過程等共同決定的,并同局部地形、地貌、土壤、水文、干擾、河流級別等密切相關(guān)。水文和地形被認為是主要的影響因素,如河流的季節(jié)變化明顯地影響河岸植被的種
14、類組成、物候、結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)力(Naiman et al.,1987; Hupp& Osterkmap,1985)。水文因素強烈地影響著河岸植被的結(jié)構(gòu)和功能。洪水被認為是河流一河漫灘系統(tǒng)(river-floodplain system)中主要生物類群生存、生產(chǎn)力和相互影響的主要驅(qū)動力(Junk et al.,1989)。洪水流動在種子擴散、植物定居、物種替代格局、物種和斑塊(Patch)多樣性、養(yǎng)分循環(huán)等方面起著重要作用( Stromberg et al.,1993)。對美國Arizona州地區(qū)河流的研究表明,洪水的持續(xù)時間對以楊屬(Populous)為主的河岸帶木本植被的影響相當大,主要影響幼苗
15、的更新和生長。地下水的過度開采和河流水源的減少強烈地影響著世界范圍的濕地和河岸生態(tài)系統(tǒng),并導(dǎo)致這兩類生態(tài)系統(tǒng)的喪失和改變(Stromberg,1998)。地下水的減少將直接造就河岸木本植物種群的下降和外來物種的入侵(Stromberg & Tiller,1996),從而改變河岸景觀。1.2.2研究趨勢消落帶植被結(jié)構(gòu)的研究主要集中在環(huán)境因子和消落帶植被之間的相互關(guān)系的研究上,根據(jù)環(huán)境因子的漸變來分析消落帶內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。各種環(huán)境因素都通過影響的生態(tài)和形態(tài)特征來控制植物種類的分布、豐度和多樣性,從而影響消落帶植物群落結(jié)構(gòu)。在消落帶植被結(jié)構(gòu)特點研究中,有兩個主要環(huán)境因子發(fā)生變化:一是濕度,河流的動態(tài)和洪
16、水的直接或間接作用導(dǎo)致土壤濕度從低到高的變化,從而控制消落帶植被的空間分布格局;一是水文動態(tài)變化產(chǎn)生的擾動,使得物種分異或產(chǎn)生不同的生態(tài)位(Michael等,1998)。通過對這些環(huán)境因子在消落帶中的動態(tài)變化研究消落帶植被結(jié)構(gòu)的短期或長期的動態(tài)變化。國外對消落帶植被功能研究開展較多,研究歷史也較長、研究結(jié)果表明,消落帶植被具有多種重要的生態(tài)學(xué)功能。目前,許多研究課題都集中在消落帶植被的某些重要生態(tài)功能上,而且受到人為干擾后的消落帶植被功能的破壞與恢復(fù)也是目前的研究熱點。過濾泥沙和營養(yǎng)物質(zhì),截留污染物,維持河流的良好水質(zhì)。維持河流良好的水文狀況。保持水土,緩沖河水對河岸的沖擊和侵蝕,穩(wěn)定河岸系統(tǒng)
17、。為多種動物和植物提供棲息地及運動廊道。消落帶植被具有較好的美學(xué)功能和社會經(jīng)濟功能。隨著我國城市化的腳步快速推進,消落帶的自然植被遭到破壞,河流兩河岸環(huán)境急劇惡化河流渠道化普遍,河岸的各種生態(tài)過程被肆意破壞、切割,當?shù)毓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人名生命財產(chǎn)受到洪水嚴重威脅。近年來,人們的環(huán)境意識不斷增強,消落帶受到破壞后受到破壞后造成的危害逐漸受到人們的關(guān)注,保護并恢復(fù)消落帶植被是保護河流的關(guān)鍵措施之一的觀點逐漸被人們所認同。但由于缺乏具體生態(tài)理論的指導(dǎo),許多規(guī)劃設(shè)計人員在進行消落帶改造時,不知道如何規(guī)劃、設(shè)計河岸結(jié)構(gòu)才能實現(xiàn)其多種生態(tài)功能。其后果是被改造的消落帶的設(shè)計簡單,河流和消落帶的生態(tài)環(huán)境并未能真正
18、得到恢復(fù)。我國對消落帶植被結(jié)構(gòu)和功能的研究還剛剛起步,有許多問題待解決和研究。以下是當前這方面的一些主要研究重點(鄧紅兵,2001):自然消落帶的結(jié)構(gòu)和功能。消落帶植被生物的多樣性、消落帶植被生態(tài)環(huán)境條件及其相互關(guān)系與動態(tài)。從大尺度角度利用現(xiàn)代空間分析技術(shù)(如分型幾何學(xué),地統(tǒng)計學(xué))進行消落帶植被景觀的人地關(guān)系以及時、空動態(tài)變化研究,特別要加強認為活動對消落帶植被影響的研究。消落帶植被及生態(tài)管理的原理和措施研究。1.3 研究的背景和目的1.31消落帶研究的科學(xué)意義消落帶作為一個完整的生態(tài)系統(tǒng),不僅包括植物、還包括動物和微生物,具有為生物多樣性提供良好生境的條件,并與其相鄰的生態(tài)系統(tǒng)間通過強烈的相
19、互作用,如水流對河岸的沖刷、陸地雨水地徑流、污染徑流河岸的作用等。通過這些復(fù)雜的相互作用,消落帶與相鄰生態(tài)系統(tǒng)間進行著復(fù)雜的信息、能量和物質(zhì)交換,從而保證其余周圍生態(tài)系統(tǒng)的相互協(xié)調(diào)和共同發(fā)展。但也正因為消落帶這一水陸交錯的區(qū)域特性,使其成為一個復(fù)雜而脆弱的生態(tài)系統(tǒng)。另外做為一個開放的生態(tài)系統(tǒng),其生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)平衡和穩(wěn)定性不僅影響著自身功能的發(fā)揮,更重要的是對其相鄰的生態(tài)系統(tǒng)功能的影響,如河道的水環(huán)境、陸地生態(tài)系統(tǒng)的土壤環(huán)境、地下水循環(huán)等。因此,消落帶植被生態(tài)系統(tǒng)的健康直接關(guān)系著整個水體的自然資源的利用和社會經(jīng)濟的發(fā)展。1.3.2本次調(diào)研的研究目的與意義長江中下游地區(qū)主要包括:湖北、湖南、江西、
20、安徽、江蘇、浙江和上海。其中,長江中下游平原是中國三大平原之一,原位于長江三峽以東沿岸帶狀平原,在湖北宜昌以東的長江中下游沿岸。系由兩湖平原(湖北江漢平原、湖南洞庭湖平原總稱)、鄱陽湖平原、蘇皖沿江平原、里下河平原(皖中平原)和長江三角洲(江蘇、浙江、上海間)平原組成,面積約20萬平方公里,全長1900km,兩岸城市密布,社會經(jīng)濟高度發(fā)達,兩岸的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和廣大人民的日常生活與之息息相關(guān)。同時,長江中下游是中國的黃金水道,水運能力相當于20個京廣鐵路,航運安全保障離不開穩(wěn)定的河勢。隨著“環(huán)境友好型社會”的概念越來越受到人們的重視,環(huán)境友好型護岸工程也應(yīng)運而生。 生態(tài)型護岸技術(shù)是對消落區(qū)出現(xiàn)的岸
21、坡失穩(wěn)提出多種結(jié)構(gòu)形式的生態(tài)型護岸技術(shù),采取環(huán)境友好型措施,確保人們的生命生產(chǎn)安全。其護坡機理是用網(wǎng)固草,以草防沖、網(wǎng)草交織共同起嵌鎖和加筋護坡作用,已在三峽工程古樹嶺、壇子嶺等護坡中取得了良好的護坡與景觀效果,而其中的植被與周圍植物相協(xié)調(diào),并由耐淹水時間長短選擇。消落區(qū)上部種植南川柳,其生命力強、生長快、景觀效果好,為常青灌木,耐水淹最長約 70 天,還可減少波浪對庫岸的沖刷。在消落區(qū)的中部和下部種植均屬于多年生常綠草本的卡開蘆、甜根子草。其具有發(fā)達的根莖葉,種植簡單,生長快速,其耐水淹最長約 100 天。對較窄消落區(qū)采用植生帶護坡(如開縣消落區(qū)168 175 m) 。合理搭配喬、灌、草、藤
22、植物。用鄉(xiāng)土植物與外來植物有機結(jié)合應(yīng)用于河堤護坡工程,效果較理想。對岸坡的穩(wěn)定性和生態(tài)友好型環(huán)境起到了積極作用,在國外現(xiàn)代國家已成為土木護砌防護工程的主流。本次論文重要以湖南岳陽、湖北監(jiān)利市、荊州市江陵縣、石首市以及安徽省安慶市和銅陵市長江沿岸的消落帶半自然生境中的植被為研究對象,調(diào)查護坡沿岸的植被現(xiàn)狀,分析常見的鄉(xiāng)土植物的生物學(xué)特性和生態(tài)學(xué)特性,研究消落帶半自然植物群落的類型、群落中優(yōu)勢物種特點。接著,根據(jù)調(diào)查及研究分析結(jié)果,針對不同生境類型,分析優(yōu)勢物種的組成和群落組成特點。同時,對于長江下游沿岸正在進行的環(huán)境友好型生態(tài)護坡工程以及生態(tài)恢復(fù)工程,在選取鄉(xiāng)土植物的過程中提供科學(xué)的依據(jù)和建議。
23、 2 實驗方法與技術(shù)路線2.1野外調(diào)查路線2.1.1課題研究背景長江中下游地區(qū)主要包括:湖北、湖南、江西、安徽、江蘇、浙江和上海。其中,長江中下游平原是中國三大平原之一,原位于長江三峽以東沿岸帶狀平原,在湖北宜昌以東的長江中下游沿岸。系由兩湖平原(湖北江漢平原、湖南洞庭湖平原總稱)、鄱陽湖平原、蘇皖沿江平原、里下河平原(皖中平原)和長江三角洲(江蘇、浙江、上海間)平原組成,面積約20萬平方公里。長江中下游平原年均溫1418;1月均溫05.5;7月均溫2728,絕對最高溫可達38以上。年降水量10001500毫米,季節(jié)分配較均,但有“伏旱”。無霜期210270天,10以上活動積溫達4500500
24、0。作物可一年二熟,長江以南可發(fā)展雙季水稻連作的三熟制。長江中下游平原是中國重要的糧、油、棉生產(chǎn)基地,亦為中國水資源最豐富地區(qū)。但是近年來,伴隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展,長江中下游以及周圍交錯的湖泊河流都遭到了重大的水污染、水土流失、河岸植被嚴重退化等嚴峻的生態(tài)環(huán)境問題。因此對于長江中下游沿岸消落帶植被的調(diào)查研究對于沿岸植被的保護和恢復(fù),和長江下游沿岸正在進行的環(huán)境友好型生態(tài)護坡工程以及生態(tài)恢復(fù)工程,在選取鄉(xiāng)土植物的過程中提供科學(xué)的依據(jù)和建乃至水體的保護有著重要意義。2.1.2調(diào)研的線路本次調(diào)研將湖南岳陽、湖北監(jiān)利、荊州江陵縣、石首地區(qū)以及安徽省銅陵和安慶地區(qū)長江枯水線和洪水線的帶狀區(qū)域為調(diào)查區(qū)域,并
25、在2011年選擇在4月和5月消落帶水位運行較低的期間先后到以上7段地區(qū)進行野外植被調(diào)查。在長江中下游的這七段沿岸都有已完成或正在籌備施工中的友好型護坡工程,原有的植被已遭到破壞,原有的喬木和灌木已基本被清理掉,人工對原有植被的干擾相對的較大。我們在調(diào)查中結(jié)合河流的特征以及河岸已有的或正在施工的友好型護岸工程樣地,在這7段河岸上共選取了18個半人工消落帶調(diào)查樣點,對消落帶現(xiàn)有的植被組成情況進行調(diào)查和 分析。主要的目的是對試點的友好型護坡工程植被生長狀態(tài)和護坡效果與原有的自然植被進行對比,以對將來的友好型護坡選取更適宜的鄉(xiāng)土植物提供科學(xué)依據(jù)。2.2 樣地的選擇及調(diào)查方法記錄一系列反映群落特點的數(shù)量
26、指標(如密度、植株高度、頻度、蓋度等,以便于對植物群落特征進行描述和進一步的定性分析。在取樣調(diào)查時,每個樣地根據(jù)樣方的長度和寬度,以及去年淹水護坡坍陷的斷層情況,分層設(shè)置樣線。在樣線兩邊均勻的選取樣方,50m的樣線選取6個,30m的樣線取5個。初步調(diào)研觀察現(xiàn)存的植被主要屬于低矮的灌草叢,每個樣方面積設(shè)為1m1m。調(diào)查內(nèi)容包括樣方內(nèi)植物種類、組成物種的多度、蓋度、高度、頻度,并記錄調(diào)查區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的所有植物物種。生態(tài)因子包括海拔,坡向、坡度等,同時在樣方內(nèi)隨機采取土壤樣品,便于通過土壤實驗分析樣地基質(zhì)的類型。在野外調(diào)查時,同時觀察記錄植被類型及其分布情況,對主要的物種群落類型拍下照片存檔。表3-2
27、是本次調(diào)研的18個樣地的基本概況:3-2消落帶植被調(diào)查所選各樣地的概況Table3-2 situation of the selected quadrates vegetation in riparian樣地地點名稱 地理位置 坡度 坡向 基質(zhì)生境1岳陽N293344.9 E1125455.520北坡 砂質(zhì)壤土2岳陽N293344.9 E1125455.520北坡 砂質(zhì)壤土3岳陽 N293344.9 E1125455.50壤土4監(jiān)利縣觀音洲N292832.8 E1130757.310壤土5監(jiān)利縣觀音洲N292832.8 E1130757.310砂質(zhì)壤土6監(jiān)利縣團結(jié)閘N294618.92E112
28、5115.7840西坡粉砂質(zhì)壤土7監(jiān)利縣團結(jié)閘N294618.92E1125115.7840西坡粉砂質(zhì)壤土8團結(jié)閘上段 N 293417 E 1125527.2215 西坡粉砂質(zhì)黏壤土9團結(jié)閘上段N 293417 E 1125527.220 砂質(zhì)壤土10石首市中洲子N294525.7 E1124158.834南坡 砂質(zhì)壤土11石首市中洲子N294525.7 E1124158.80壤土12江陵縣馬家嘴N294922.7 E1125026.420南坡 粉砂質(zhì)壤土13江陵縣馬家嘴N294922.7 E1125026.420南坡粉砂質(zhì)壤土14江陵縣馬家嘴N294922.7 E1125026.420南坡
29、粉砂質(zhì)壤土15安慶市峨眉洲N304930.4 E1171615.460西南坡砂質(zhì)土壤16安慶市峨眉洲N304930.4 E1171615.460西南坡砂質(zhì)土壤17銅陵市子胥圩N310519.9 E1175013.240西坡粉砂質(zhì)壤土18銅陵市子胥圩N310519.9 E1175013.240西坡粉砂質(zhì)壤土2.3數(shù)據(jù)的整理和分析以樣方為單位,用Excel軟件對各樣帶的樣方,分別建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)文件,計算各群落中物種的相對的重要值,其計算公式為:重要值=(相對多度+相對頻度+相對蓋度)/3 其中:相對多度=某個種的多度/所有種的多度之和 相對蓋度=某個種的蓋度/所有種的蓋度之和 相對頻度=某個種的多
30、度/所有種的頻度之和 在植物群落分析中,重要值的數(shù)值大小可以作為群里中植物種優(yōu)勢度的一個度量標志,并可以體現(xiàn)群落中每一種植物的相對重要性以及植物的最適環(huán)境。各樣方植物種的重要值參見附表1。3 結(jié)果與分析31消落帶半自然生境植物群落類型通過對18個樣地86個樣方(中植物優(yōu)勢度的計算(附表1),長江中下游消落區(qū)半自然植被主要由草本和多種草叢組成,主要植物群落類型見表4-l。表4-1消落區(qū)主要植物群落類型Table 4-1 Dominate Plant Community Types Along Riparian Zone低矮草叢 高大草叢 高大木本狗牙根 1 蘆葦10 意楊11薺菜2虉草3萹蓄4水
31、芹5廣州蔊菜6三籽兩型豆7日本看麥娘8棒頭草91.Cynodon dactylon 2.Capsella bursapastoris 3.Phalaris arundinacea 4 .PolygonumaviculareL. 5. Oenanthe javanica 6. Brassicaceae 7. Amphicarpaea edgeworthii 8. Alopecurus japonicus 9 Polypogon fugax 10 Phragmites australis 11. Populus euramevicana 以上一般是多種草本形成的灌草類型,意楊林在以上調(diào)研樣地中僅在
32、7號監(jiān)利縣團結(jié)閘和16號樣地安慶市峨眉洲出現(xiàn)。但在其他樣地的不遠范圍內(nèi)都有出現(xiàn)。下層可形成虉草叢、水芹叢、狗牙根叢、棒頭草叢等。3.2消落帶植被的優(yōu)勢種組成通過對18個樣地86個樣方中植物調(diào)查,長江中下游消落區(qū)半自然植被主要由草本和草叢組成,共出現(xiàn)的植物種類共有87種。主要的優(yōu)勢物種是:薺菜、日本看麥娘、虉草、救荒野豌豆、狗牙根、天藍苜蓿、廣州蔊菜、萹蓄、水芹、細燈心、益母草、朝天委陵菜、石龍芮、三籽兩型豆、棒頭草、牛繁縷、意楊。其中意楊基本上是人工栽植,作為一種經(jīng)濟木材普遍種植與河岸。根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和計算(見附表1),調(diào)查的7段護坡中消落帶的各段都有分布的植物種類有:狗牙根、虉草、救荒野
33、豌豆、日本看麥娘、廣州蔊菜和附地菜。3.3消落帶半自然生境中沿不同河岸段主要優(yōu)勢植物的分布 表3-2沿不同河岸段主要優(yōu)勢植物的分布Table4-2 Distribution of the Natural Dominate Plant Species Along the Riparian Zone消落帶的部位 基質(zhì)類型 主要植物分布種類下部 壤質(zhì)砂土或粉砂質(zhì)壤土 萹蓄 薺菜 日本看麥娘 碎米薺 虉草 廣州蔊菜 朝天委陵菜 牛繁縷 狗牙根 中部 砂質(zhì)壤土或粉砂質(zhì)壤土 虉草 救荒野豌豆 廣州蔊菜 水芹 野艾蒿 石龍芮 細葉水芹 上部 壤土或砂質(zhì)壤土 細燈心草 狗牙根 天藍苜蓿 簇生卷耳 益母草 三籽
34、兩型豆 棒頭草 虉草 救荒野豌豆長江中下游5至10月均是汛期,水位的上漲下降會發(fā)生較大的變化。一般而言,潮水的沖刷對消落帶區(qū)植被種類的在高程上分布有著很大的影響。消落區(qū)下部在夏季4一10月初,消落區(qū)下部出露形成河灘。這里將來可能以耐季節(jié)性淹水的多年生禾本科草叢為主。但在該地段,由于長達半年左右的較高水位(10m)淹水,以及周期性落水的沖刷干擾影響,植物群落穩(wěn)定在低矮的多年生草叢階段。消落區(qū)中下部在夏季4一10月中旬,消落區(qū)下部出露形成河灘。也應(yīng)以耐季節(jié)性淹水的多年生禾本科草叢為主,但可能以高草草叢為主。消落區(qū)中上部在3一10月中下旬水位回落,消落區(qū)中上部陸地出露,淹水深度較小(0一3m)。這里
35、將來可能以耐短季節(jié)性淹水的植物群落為主,存在多年生草叢向灌叢群落演替的可能性。耐水淹能力較強的虉草、鼠曲草、棒頭草、狗牙根可能存在于較低地帶,耐水淹能力較弱的天藍苜蓿、救荒野豌豆、萹蓄等則生長于較高地帶。由于季節(jié)性淹水的周期性干擾,植物群落穩(wěn)定在.灌叢階段。消落區(qū)上部在附近,由于淹水淺(0一2m),時間短(11一1月),耐短期洪水的喬木能夠生長,如意楊、楓楊等。3.4不同土壤基質(zhì)對消落帶半自然生境植被群落分布的影響本次調(diào)查的7段護坡植被樣地基本呈帶狀,在樣帶的兩邊分別采土壤樣本,在室內(nèi)進行實驗分別測出土壤有機質(zhì)、粉粒、沙粒、粘粒等幾項指標確定土壤基質(zhì)類型。再結(jié)合樣地植物分布的特點,不同的土壤基
36、質(zhì)下護坡周圍植被群落分布的特點如下:在砂質(zhì)壤土的基質(zhì)生境下所調(diào)查的樣地中主要的群落主成如下:薺菜+看麥娘群落、虉草+廣州蔊菜群落、狗牙根+益母草群落、朝天委陵菜+石龍芮群落、筆筒木賊+灰灰菜群落。在壤土的基質(zhì)生境下統(tǒng)計的樣地中主要的群落組成是:虉草+就荒野豌豆群落、三籽兩型豆+棒頭草群落、廣州蔊菜+虉草群落。在粉砂質(zhì)壤土基質(zhì)的生境下主要的群落組成是:狗牙根+天藍苜蓿群落、萹蓄+虉草群落、水芹+虉草群落、虉草+牛繁縷群落、虉草+狗牙根群落、狗牙根+救荒野豌豆群落、葎草+黃鵪菜群落虉草+棒頭草群落、野豌豆+齒果酸模群落、狗牙根+天藍苜蓿群落、狗牙根+天藍苜蓿群落。在粉砂質(zhì)粘壤土的基質(zhì)的生境下主要的
37、群落組成是: 狗牙根+細燈心草群落。4 結(jié)論4.1消落帶植被分布最為廣泛的物種組成根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和計算(見附表1),調(diào)查的7段護坡中消落帶的各段都有分布的植物種類有:狗牙根、虉草、救荒野豌豆、日本看麥娘、廣州蔊菜和附地菜等。狗牙根(Cynodon dactylon (L.) Pers)多年生草本,具根狀莖或匍匐莖,稈平臥部分長達1m, 節(jié)上生根,蔓延力強;生狂野、路邊。耐水淹能力強。能在礫石、塊石、壤土。沙地等基質(zhì)中分布。虉草(Phalaris arundinacea)長根莖性禾草,根狀莖發(fā)達,富含養(yǎng)分,芽點又多,在刈割情況下能促進芽點萌發(fā)和出土。能在礫石、塊石、砂土、壤土等基質(zhì)中生長。救
38、荒野豌豆(Vicia sativa L.)二年生草本,莖條柔軟,對土壤基質(zhì)生境要就不高,耐瘠薄,耐寒性強,不耐炎熱、不耐水淹。分布在消落帶中上部,能在沙地、壤土、粉砂質(zhì)壤土中生長良好。日本看麥娘(Alopecurus japonicus Steud )根須柔弱,少數(shù)叢生。較耐水淹,短期淹水后,又可以恢復(fù)良好的生長狀態(tài)。分布在消落帶中上部,能適應(yīng)沙地、壤土、礫石等貧瘠的基質(zhì)環(huán)境。廣州蔊菜(Brassicaceae)兩年生草本,莖直立或成鋪散狀分枝。喜濕性植物,耐水淹性強,能在沙地、壤土、粉砂質(zhì)壤土中生長良好。附地菜(Trigonotis peduncularis)一年生草本,莖纖細直立,或叢生。
39、適應(yīng)性強,不耐水淹,能適應(yīng)沙地、壤土、礫石等貧瘠的基質(zhì)環(huán)境,在整個消落帶分布廣泛。4.2消落帶主要的植物群落類型按照生態(tài)學(xué)中植被分類系統(tǒng),結(jié)合本次調(diào)研的結(jié)果,本次調(diào)查的區(qū)域植被主要是低矮的草叢為主,人工栽植的高大喬木基本都是意楊林,偶有桑樹和楓楊出現(xiàn)。調(diào)查區(qū)域內(nèi)的可分為13個群叢:虉草群叢、狗牙根群叢、虉草-狗牙根群叢、虉草-廣州蔊菜群叢、薺菜-看麥娘群叢、蘆葦群叢、狗牙根-益母草群叢、朝天委陵菜+石龍芮群叢、狗牙根-天藍苜蓿群叢、狗牙根+萹蓄群叢、棒頭草-細葉水芹群叢、廣州蔊菜-細葉芹叢、筆筒木賊群叢。虉草群叢:優(yōu)勢種為虉草,高度為3560cm, 蓋度為6585%,伴生種很少,有廣州蔊菜、水
40、苦荬、薺菜等。狗牙根群叢:總蓋度為8090%,優(yōu)勢種主要為狗牙根,伴生種有細燈心草、石龍芮、棒頭草、水芹等。虉草-狗牙根群叢:優(yōu)勢種為虉草、狗牙根、救荒野豌豆。伴生種有泥蒿、天藍苜蓿、黃鵪菜等。虉草-廣州蔊菜群叢:優(yōu)勢種為虉草、廣州蔊菜,伴生種有泥蒿、天藍苜蓿、黃鵪菜等。薺菜-日本看麥娘群叢:優(yōu)勢種有日本看麥娘和薺菜,群落搞高度為3045cm, 伴生種有碎米薺、稻槎菜、雙穗雀稗等。蘆葦群叢:總蓋度為7085%,優(yōu)勢種主要為蘆葦、三籽兩型豆、棒頭草,伴生種有黃鵪菜、棒頭草、虉草等。狗牙根-益母草群叢:優(yōu)勢種主要為狗牙根和益母草,伴生種有艾蒿、細燈心草、石龍芮、棒頭草、水芹等。朝天委陵菜-石龍芮群
41、叢:優(yōu)勢種為朝天委陵菜和石龍芮,蓋度為35%,伴生種有細葉水芹、棒頭草、水芹。狗牙根-天藍苜蓿群叢:優(yōu)勢種為天藍苜蓿、狗牙根,群落高度為815cm, 蓋度為2045%,伴生種有泥蒿、天藍苜蓿、黃鵪菜等。狗牙根-萹蓄群叢:優(yōu)勢種主要為狗牙根和萹蓄,伴生種有虉草、細燈心草、石龍芮、水苦荬、水芹等。棒頭草-細葉水芹群叢:優(yōu)勢種為棒頭草和細葉水芹,群落高度為1545cm, 蓋度為3055%,伴生種有泥蒿、附地菜、天藍苜蓿、草苜蓿、黃鵪菜等。廣州蔊菜-細葉芹叢:優(yōu)勢種為廣州蔊菜和細葉水芹,群落高度為1545cm, 蓋度為3055%,伴生種有朝天委陵菜、附地菜、通泉草等。筆筒木賊群叢:優(yōu)勢種為筆筒木賊,高
42、度為2030cm, 蓋度為40%,伴生種罕有。5 建議5.1綠化植物種類選擇原則由于消落區(qū)生境的特殊性,在消落區(qū)綠化與植被修復(fù)、與友好型護坡工程相結(jié)合時,所選植物除了考慮其觀賞價值外,還應(yīng)注意以下幾個原則:(1)生態(tài)適應(yīng)性原則長江中下游屬于中亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū),而消落區(qū)又介于濕地與陸地生態(tài)系統(tǒng)間,土壤貧瘠,且大多偏向于酸性或堿性。選擇樹種時,要充分考慮其生態(tài)特性,既要能耐痔薄,又能適應(yīng)高水分濕度梯度,耐水淹。在水位消退后,冬季被淹植物的營養(yǎng)繁殖體能快速萌芽,形成景觀。因而,應(yīng)以選擇鄉(xiāng)土植物為主。(2)繁殖容易長江中下游地理變化比較大,周圍的溪流湖泊較多,因而對樹種的需求量大,考慮到種源問題,
43、所選樹種應(yīng)繁殖容易,成活率高,以既能有性繁殖又可無性繁殖(如扦插、水培、壓條等)為佳同時,也有利于消落區(qū)植被的恢復(fù)。(3)水土保持能力原則消落區(qū)植被的護岸功能主要表現(xiàn)為:減小河岸一側(cè)水流流速從而降低河水的侵蝕速度;通過河岸植物根系增強河岸亞表層的強度以提高河岸的穩(wěn)定性:作為河岸緩沖帶可以防止漂浮物或冰塊對河岸的影響從而保護河岸。因而,選擇的植物應(yīng)根系發(fā)達(有根狀莖或甸旬莖更好),枝繁葉茂,萌孽性能強,既能遮擋漂浮物,又能抗浪抗沖刷,且能持水固土,從而保護河岸。(4)生態(tài)安全性原則一般說,在消落區(qū)環(huán)境建設(shè)和保護方面,我們不能僅僅注重短期效果,更要考慮各種活動行為的長期后果,而在開展消落區(qū)植被建設(shè)
44、和水土保持工作時應(yīng)更加慎重。因為以水流散布植物的各種繁殖體,如果在沒有把引入的外來植物的潛在生態(tài)危害了解之前,就大面積推廣,很可能引起雜草危害。(5)經(jīng)濟價值原則消落區(qū)面積廣大,在考慮其它原則的基礎(chǔ)上,選用具有藥用價值和經(jīng)濟價值的樹種。在淹水前對一些植被進行收割,可為工業(yè)提供大量原材料;水落后,又能快速萌芽,形成景觀,從而充分發(fā)揮消落區(qū)的經(jīng)濟效益和景觀效益。5.2適宜長江中下游友好型護岸工程綠化植物種類建議根據(jù)此次論文對長江中下游7段護坡的半自然消落帶的植被調(diào)研的觀察記錄和分析,在友好型護坡工程或植被生態(tài)恢復(fù)選取鄉(xiāng)土植物種類時,可盡量考慮采用以下植物種。狗牙根(Cynodon dactylon
45、 (L.) Pers)為多年生草本植物,具有根狀莖和匍匐莖,須根細而堅韌。匍匐莖平鋪地面或埋入土中。狗牙根是適合于世界上個溫暖潮濕和溫暖辦干旱地區(qū)長壽命地多年生草,及耐熱和抗旱,但不抗寒也不耐蔭蔽。狗牙根要求土壤PH值為 5.5-7.5。它較耐淹,水淹下生長變慢;耐鹽性也較好,是良好的護坡植物。 香根草(Vetiveria zizanioides L.)香根草能適應(yīng)各種土壤環(huán)境,強酸強堿、重金屬和干旱、漬水、貧瘠等條件下都能生長。由于香根草生長快,抗性強,具有很好的穿透性、抗拉強度等優(yōu)良力學(xué)性質(zhì),可在氣溫為-1050和年降雨量3006000mm的地區(qū)生長,陸續(xù)被用于保護公路、河堤、梯田等。K.
46、F.Kon和F.W.Lim博士研究發(fā)現(xiàn),與裸露土地相比較,香根草能將地面徑流減少73%,土壤流失降低98%。香根草對地表土壤流失的截留量為600g/m2 。意楊(Populus euramevicana)生長快速,樹桿挺直。陽性樹種。喜溫暖環(huán)境和濕潤、肥沃、深厚的沙質(zhì)土??稍诤影哆呍耘?,能在幾年之內(nèi)成材,同時也有很高的經(jīng)濟效。蘆葦(Phragmites australis)蘆葦是介于陸地生態(tài)系統(tǒng)和水生生態(tài)系統(tǒng)之間的過渡類型,是一種半水生、半陸生的過渡性植物。蘆葦形成的濕地可作為直接的水源或補充地下水,有效控制洪水,防止土壤次生鹽漬化。滯留沉積物、有害有毒物質(zhì)和富營養(yǎng)物質(zhì)。有效降解環(huán)境的污染,以
47、有機質(zhì)的形式存貯碳元素,進而減少溫室效應(yīng),調(diào)節(jié)氣候、旱澇。改良土壤,保護生物電多樣性。蘆葦濕地也是眾多動物、植物生育的理想場所。為此,蘆葦濕地除具有較高的生物生產(chǎn)能力的同時,也為人類提供了豐富食物、原材料和旅游場所。虉草(Phalaris arundinacea)虉草為長根莖性禾草,根狀莖發(fā)達,富含養(yǎng)分,芽點又多,在刈割情況下能促進芽點萌發(fā)和出土。其根狀莖節(jié)部的不定根,部分埋于土中,部分露出地面,這樣大量的根狀莖和不定根 便組成了一個吸收水分養(yǎng)分和透氣的根層,所以遇旱澇均能正常生長。據(jù)試驗數(shù)據(jù)報道,在極端最低溫為零下30.9的情況下,虉草能安全越冬。6月份以后溫室中極端最高溫常達40以上亦能正
48、常生長。此外,虉草可做飼料植物,其莖稈可編織用具或造紙,也是良好的水土保持植物。參考文獻1l白寶偉,王海洋,馮義龍,等.三峽庫區(qū)淹沒區(qū)與自然消落區(qū)現(xiàn)存植被的比較.西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版).2005,27(5):684一687,691. 2布東方,胡金明,周德民,等.不同水位梯度下的小葉章種群密度. J生態(tài)學(xué)雜志, 2006, 25(9):1009-1156.3蔡慶華,劉健康.流域生態(tài)學(xué)與流域生態(tài)系統(tǒng)管理災(zāi)后重建的生態(tài)學(xué)思考.見:許厚澤,趙其國主編.長江流域洪澇火害與科技對策.北京:科學(xué)出版社.1999,130一134. 4蔡慶華,吳剛,劉健康.流域生態(tài)學(xué):水生態(tài)系統(tǒng)多樣性研究和保護的一個
49、新途徑.科技導(dǎo)報,1997,5):;24一265陳國階,徐琪,杜榕桓.1995.三峽工程對生態(tài)與環(huán)境的影響.北京:科學(xué)出版社.15陳吉泉.河岸植被特征及其在生態(tài)系統(tǒng)和景觀中的作用.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報.19%,7(4):439一448. 6戴方喜,許文年,陳芳清.對三峽水庫消落區(qū)生態(tài)系統(tǒng)與其生態(tài)修復(fù)的思考J中國水土保持, 2006(12): 6-8.71鄧紅兵,王青春,代力民,等.長白山北坡河岸帶群落植物區(qū)系分析.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報.2003,14(9):1405一1410.8鄧紅兵,王青春,王慶禮,等.河岸植被緩沖帶與河岸帶管理.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報.2001,12(6):951一954.9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)縣朱衣河為例 J . 南方農(nóng)業(yè)( 園林花卉版) , 2008( 12) : 68 70.10馬龍,劉廷璽.科爾沁沙地植物生態(tài)型與地下水位及土壤水分的關(guān)系研究 J.中國沙漠, 2007, 27(3): 391-396.11劉永,郭懷成,周豐,
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