蘭州段黃河濕地生態(tài)評(píng)價(jià)

蘭州段黃河濕地生態(tài)評(píng)價(jià)

濕地是人類最重要的環(huán)境資源之一，也是最具特色的生態(tài)系統(tǒng)。據(jù)《濕地公約》的定義:“濕地系指不論其為天然或人工、常久或暫時(shí)之沼澤地、濕原、泥炭地或水域地帶,帶有或靜止或流動(dòng)、或?yàn)榈?、半咸水或咸水水體者,包括低潮時(shí)水深不超過(guò)6m的海域”,是位于水、路過(guò)渡地帶的生態(tài)系統(tǒng),受深水系統(tǒng)和陸地系統(tǒng)的共同影響,是地表長(zhǎng)期或季節(jié)性積水的景觀類型,具有巨大的環(huán)境調(diào)節(jié)功能和生態(tài)效益。植物物種多樣性對(duì)維持濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、生態(tài)系統(tǒng)功能的完整性和生態(tài)過(guò)程的連續(xù)性有重要意義。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及人類生產(chǎn)生活對(duì)濕地資源依賴程度的提高,直接導(dǎo)致了濕地及其生物多樣性的破壞。受城市化的影響,城市濕地周圍景觀格局不斷發(fā)生改變,濕地面積減小、植被類型改變,斑塊之間的連接度下降,內(nèi)部生境破碎化程度高,生態(tài)功能下降,城市濕地生態(tài)系統(tǒng)面臨著嚴(yán)重的威脅。在國(guó)外,關(guān)于城市濕地保護(hù)、恢復(fù)、重建、規(guī)劃等方面的研究相繼出現(xiàn),并取得了一些研究成果。近幾年,我國(guó)城市濕地研究也出現(xiàn)了良好開(kāi)端,研究主要集中在其生態(tài)服務(wù)功能、景觀格局、開(kāi)發(fā)保護(hù)等方面,對(duì)城市濕地的植物多樣性研究亦取得了重要成果。蘭州是西北干旱區(qū)狹長(zhǎng)河谷型城市,在黃河流經(jīng)蘭州城區(qū)的河道內(nèi),以灘涂地、河心島、季節(jié)性河床以及沿岸河灘為主要類型的濕地分布廣泛。目前普遍存在對(duì)濕地盲目開(kāi)發(fā)和非法占有現(xiàn)象,污染也相當(dāng)嚴(yán)重,使?jié)竦氐膭?dòng)植物資源、景觀資源和地貌特征都遭受了不同程度的破壞。對(duì)黃河蘭州段城市河流濕地植物多樣性的深入研究能夠更好地反映整個(gè)城市濕地系統(tǒng)的狀況,了解城市濕地的功能和特點(diǎn)。為此以蘭州段黃河濕地為研究對(duì)象,運(yùn)用α和β多樣性測(cè)度指標(biāo)對(duì)其物種多樣性進(jìn)行分析,通過(guò)對(duì)比研究不同生境濕地的植物多樣性,探索其物種多樣性隨環(huán)境因子變化的規(guī)律,為該地區(qū)城市濕地的合理利用、保護(hù)、恢復(fù)以及管理等方面提供理論基礎(chǔ)。1濕地生物量和動(dòng)植物蘭州段黃河位于蘭州盆地,地理坐標(biāo)為35°34′—37°07′N,102°36′—104°34′E。河道里共有28塊濕地,總面積5.53×106m2,主要由河床濕地、河岸濕地和匯入黃河的洪道濕地組成,河床基本上由卵石組成,河段平均比降約為0.93‰,多年平均流量為1022m3/s。此區(qū)濕地屬中溫帶大陸性氣候,年降水量316mm,全年日照時(shí)數(shù)平均2446h,無(wú)霜期180d,年平均溫度9.3℃,月平均溫度的年較差28.2℃,平均風(fēng)速0.8m/s,平均相對(duì)濕度為48%。土壤以灰鈣土為主,成土母質(zhì)為黃土。濕地植物主要以蘆葦(Phragmitescommunis)、香蒲(Typhaangustifolia)、灰綠藜(Chenopodiumalbum)、地膚(Kochiascoparia)、假葦拂子茅(Calamagrostispseudophragmites)、曼陀羅(Daturastramonium)等為主。動(dòng)物以越冬鳥(niǎo)類居多,主要有野鴨(Mallard)、蒼鷺(Ardeacinerea)、大白鷺(Egrettaalba)等。近些年來(lái),濕地上普遍存在著亂倒垃圾、亂排污水、亂挖濫采、強(qiáng)修強(qiáng)占等破壞現(xiàn)象。濕地植被的自然生存條件被破壞,部分濕地因缺水而長(zhǎng)期處于裸露狀態(tài),功能退化嚴(yán)重。2學(xué)習(xí)方法2.1調(diào)查樣地的設(shè)置和調(diào)查方法因黃河河岸環(huán)境變化較大,考慮到人類活動(dòng)對(duì)濕地干擾程度不同,在黃河蘭州市段選取有代表性的濕地進(jìn)行調(diào)查,根據(jù)植被類型、植被分布特征、生境特征等將研究區(qū)分為近裸露濕地帶、過(guò)渡帶、近自然濕地帶。采用樣帶和典型樣方相結(jié)合的方法對(duì)黃河濕地進(jìn)行實(shí)地調(diào)查,在不同地段選擇不同生境條件的區(qū)域,每隔20m設(shè)定一條樣帶,在樣帶內(nèi)設(shè)置典型樣方10m×10m對(duì)喬木進(jìn)行調(diào)查,每個(gè)樣方內(nèi)隨機(jī)設(shè)定5m×5m和1m×1m的小樣方若干分別對(duì)灌木和草本進(jìn)行調(diào)查。調(diào)查指標(biāo)包括植物種類、數(shù)量、蓋度、多度、高度、頻度等,以外還記錄描述樣地的自然生境狀況等特征。該項(xiàng)調(diào)查工作于2010年5月初開(kāi)始到2010年6月底完成。調(diào)查中不能識(shí)別的植物采集標(biāo)本編號(hào)帶回,根據(jù)鑒定結(jié)果,將編號(hào)用物種名稱代替,無(wú)法鑒定到種的植物鑒定到屬。2.2數(shù)據(jù)分析2.2.1灌木蓋度的計(jì)算IV=相對(duì)高度+相對(duì)多度+相對(duì)蓋度3ΙV=相對(duì)高度+相對(duì)多度+相對(duì)蓋度3其中,相對(duì)高度=某個(gè)種的平均高度/所有種的平均高度之和×100%;相對(duì)蓋度=某個(gè)種的蓋度/所有種蓋度之和×100%(灌木蓋度=東西冠幅×南北冠幅/樣地面積);相對(duì)多度=某個(gè)種的多度/所有種的多度之和×100%。2.2.2多樣性試驗(yàn)(1)shrenon—α多樣性指數(shù)測(cè)度公式為:Margalef豐富度指數(shù)R=(S-1)/lnN(1)Simpson多樣性指數(shù)D=1?∑i=1sp2i(2)D=1-∑i=1spi2(2)Shannon—Wiener多樣性指數(shù)H=?∑i=1spilnpi(3)Η=-∑i=1spilnpi(3)Pielow均勻度指數(shù)E=H/lnS(4)式中:S——每一樣方中的物種總數(shù);N——物種i所在樣地的各物種重要值之和;pi——物種i的相對(duì)重要值。(2)物種數(shù)目的變化Cody指數(shù)βc=(G+L)/2(5)Sorenson指數(shù)Cs=2j/(a+b)(6)式中:G——沿生態(tài)梯度增加的物種數(shù)目;L——沿生態(tài)梯度減少的物種數(shù)目;j——2個(gè)樣地共有的物種數(shù);a,b——為樣地A和樣地B的物種數(shù)。3結(jié)果與分析3.1黃河蘭州段不同棲息地的濕地形態(tài)3.1.1黃河蘭州段濕地植物種類組成及種類黃河蘭州段不同生境濕地的植物組成和重要值變化具有以下特點(diǎn):喬木以楊柳科的垂柳(Salixpendulina)為主,部分地段出現(xiàn)旱柳(Salixmatsudana)、臭椿(Ailanthusaltissima)、榆錢(Ulmuspumila)、檉柳(Tamarixaustromongolica)、刺槐(Robiniapseudoacacia)等;灌木只調(diào)查到1科1種,即楊柳科的杞柳(Salixpurpurea),屬耐水濕的物種;通過(guò)20個(gè)樣方的植被調(diào)查,發(fā)現(xiàn)樣地上分布的草本植物比較豐富,有17科、42種。在所發(fā)現(xiàn)的植物中,禾本科有11個(gè)種,分別是稗草(Echinochloacrusgalli)、蘆葦、燕麥草(Arrhenatherumelatius)、冰草(Agropyroncristatum)、罔草(Beckmanniasyzigachne)、豬毛菜(Salsolacollina)、狗尾草(Setariaviridis)、虎尾草(Chlorisvirgata)、賴草(Leymussecalinus)、假葦拂子茅、鵝觀草(Roegneriakamoji)。菊科有10種,分別是冷蒿(Artemisiafrigida)、刺兒菜(Cirsiumsetosum)、茵陳蒿(Artemisiacapillaris)、艾蒿(Artemisiaargyi)、苦苣菜(Sonchusoleraceus)、阿爾泰狗娃花(Heteropappusaltaicus)、白酒草(Conyzajaponica)、苦荬菜(Ixerissonchifolia)、蒲公英(Taraxacum)、鶴虱(Carpesiumabrotanoides)。從科屬來(lái)看,還有11種單科植物,這些植物的特點(diǎn)是耐水濕,耐鹽堿,蔓延力強(qiáng),有防沙固堤的功能。調(diào)查表明,黃河蘭州段濕地不同生境區(qū)其景觀、土壤、水分、植被等特征均有所不同(表1)。近裸露濕地地勢(shì)較高,多不平坦,礫石較多,地表裸露度大,植被較為矮小,多雜草,平均蓋度為18%,優(yōu)勢(shì)種多為禾本科植物,如稗草、賴草、虎尾草等。其中多伴生冷蒿、節(jié)節(jié)草(Equisetumhiemale)、白酒草等物種。過(guò)渡帶濕地土壤、水分狀況較為好轉(zhuǎn),地勢(shì)多平坦,植被覆蓋度較高,物種種類最為豐富,優(yōu)勢(shì)種主要有蘆葦、芨芨草(Achnatherumsplendens)、虎尾草等物種。其中伴生種多以菊科、藜科物種為主。近自然濕地主要分布在河岸及低洼地帶,積水時(shí)間長(zhǎng),植物生長(zhǎng)極為茂盛,草本總蓋度可達(dá)100%,物種豐富度很低,部分地段出現(xiàn)單一物種,優(yōu)勢(shì)種多為蘆葦、稗草等。其中多伴生水芹菜(Oenantheclecumbens)、香蒲等物種。濕地過(guò)渡帶無(wú)論是植物物種種類組成還是數(shù)量都高于近裸露濕地帶和近自然濕地帶,植物物種種類幾乎涵蓋了近裸露濕地和近自然濕地帶的所有物種,這充分體現(xiàn)了濕地過(guò)渡帶維系區(qū)域生物多樣性等邊緣效應(yīng)的特征。3.1.2駁岸植被中的濕地物種對(duì)黃河蘭州段濕地植物以重要值為測(cè)度計(jì)算表明,在近裸露區(qū)賴草、稗草、虎尾草的重要值分別達(dá)到16.336,14.112,11.723。此區(qū)主要為對(duì)土壤要求不嚴(yán),耐旱、耐貧瘠但不耐水性的物種。蘆葦是具有代表性的濕地植物之一,在過(guò)渡帶中蘆葦?shù)牡匚坏玫郊訌?qiáng),重要值為8.344,其他一些喜濕的物種出現(xiàn)并占有一定地位,如芨芨草、鵝觀草的重要值分別為12.116,5.588。在近自然濕地中,一些水生耐濕的物種占據(jù)主導(dǎo)地位,如蘆葦?shù)闹匾颠_(dá)到13.153,水濕環(huán)境的常見(jiàn)伴生種如水芹、香蒲、罔草也具有一定的地位,重要值分別為7.273,5.771,5.248。3.2種濕地的均勻度指數(shù)變化通過(guò)對(duì)比分析不同植被生境內(nèi)植物多樣性的情況,可以看出,3種生境豐富度指數(shù)、Simpson指數(shù)及Shannon—Wiener多樣性指數(shù)大小依次:為過(guò)渡帶>近裸露濕地>近自然濕地,而均勻度指數(shù)與之變化趨勢(shì)不一致。3種濕地植物結(jié)構(gòu)與生長(zhǎng)環(huán)境有密切聯(lián)系。過(guò)渡帶生境環(huán)境較為復(fù)雜,土壤、水分條件變化多樣,使植物群落的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化,結(jié)構(gòu)復(fù)雜的群落較其他生境群落的生物多樣性要高(圖1)。近自然濕地物種的蔭蔽作用使地面光照不如過(guò)渡帶生境,削弱了部分喜光草本植物的生長(zhǎng),生境內(nèi)物種組成較為單一,使其優(yōu)勢(shì)種明顯,如蘆葦?shù)葷裆参镌谏持姓贾鲗?dǎo)地位,其他物種很難與之競(jìng)爭(zhēng),導(dǎo)致生境內(nèi)植物群落的豐富度指數(shù)和多樣性指數(shù)都較低。3.3生境間cody指數(shù)變化Cody指數(shù)主要是通過(guò)對(duì)新增加和失去的物種數(shù)目進(jìn)行比較,從而獲得有關(guān)物種替代的信息。β多樣性越大,物種替代速率越大。相反,β多樣性減小,物種替代速率也減小。β多樣性反映了群落結(jié)構(gòu)和功能的真實(shí)信息。3種生境間Cody指數(shù)變化如表2所示,從近裸露濕地到過(guò)渡帶物種增加明顯,為14種,失去的物種為8種;從過(guò)渡帶到近自然濕地物種增加數(shù)目較低為6種,而失去的物種數(shù)達(dá)18種,從近裸露濕地到近自然濕地,生境間Cody指數(shù)變大。近裸露濕地、近自然濕地與過(guò)渡帶的相似性系數(shù)分別為0.607和0.52(表3),相異性指數(shù)分別為0.393和0.48。這表明,近裸露濕地與過(guò)渡帶之間相似性較大,大于近自然濕地和過(guò)渡帶。過(guò)渡帶是近裸露濕地和近自然濕地分布變化的界限地帶,其資源異質(zhì)性明顯,物種替代速率達(dá)到了最大。4物種組成對(duì)濕地功能的影響城市濕地是城市生態(tài)環(huán)境結(jié)構(gòu)中十分重要的組成部分,也是城市地表生態(tài)系統(tǒng)的主體,因此健康的濕地環(huán)境是支持生態(tài)城市建設(shè)的重要因素。蘭州段黃河濕地是蘭州城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,其不僅具備自然濕地的生態(tài)功能,還具備了社會(huì)文化功能。研究區(qū)濕地氣候條件相對(duì)一致,因而濕地生境類型是決定群落物種分布的關(guān)鍵因素,不同的物種對(duì)不同的生境有選擇傾向。群落生境的差異可能是形成多樣性的原因,如水分、土壤、郁閉度等。環(huán)境因子對(duì)群落的物種組成具有決定性的影響,而物種組成的改變又導(dǎo)致群落性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和功能的改變。黃河濕地的過(guò)度開(kāi)發(fā)及污染物的大量排放致使近裸露濕地類型面積擴(kuò)大,水質(zhì)惡化,植物消失,這些變化直接影響了濕地的功能。蘭州段濕地以草本植物群落為主要類型,部分地段喬木和灌木生長(zhǎng)狀況良好。過(guò)渡帶濕地對(duì)周邊植物生長(zhǎng)具有邊緣效應(yīng),因此過(guò)渡帶物種多樣性比其他生境大。過(guò)渡帶濕地保持了較高的物種種類和數(shù)量。物種多樣性指數(shù)的大小與群落中物種豐富度和均勻度有關(guān),主要體現(xiàn)群落的結(jié)構(gòu)類型、組織水平、發(fā)展階段、穩(wěn)定程度和生境差異。植物多樣性是植被結(jié)構(gòu)因子之一,同時(shí)又顯著影響著植物群落蓋度、高度和個(gè)體密度等群落結(jié)構(gòu)的形成。物種的豐富度能直觀有效地反映群落的多樣性。由于物種組成的明顯差異,黃河蘭州段濕地不同生境環(huán)境群落的豐富度指數(shù)變化的幅度相對(duì)較大。結(jié)構(gòu)復(fù)雜的