三峡水库干流和库湾消落区植被物种动态分布研究

1、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 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 294843.0N 1070513.0E 155 双穗雀稗Paspalu

2、m paspaloides 294843.6N 1070512.2E 162 葎草Humulus scandens 294844.1N 1070511.5E 168 黄花蒿Artemisia annua 2 长寿区长明港 Changming Port in Changshou 294717.1N 1070112.5E 154 酸模叶蓼Polygonum lapathifolium 294717.3N 1070111.7E 160 黄花蒿Artemisia annua 294717.2N 1070111.4E 170 一年蓬Erigeron annuus 3 涪陵区乌江 Wu River in

3、Fuling 294039.6N 1072333.2E 156 狗尾草Setaria viridis 294038.6N 1072333.4E 165 黄花蒿Artemisia annua 294038.2N 1072333.5E 170 水花生Alternanthera philoxeroides 4 涪陵区长江 Yangtze River in Fuling 294439.8N 1072448.0E 154 狗尾草Setaria viridis 294439.9N 1072447.2E 162 黄花蒿Artemisia annua 294439.9N 1072446.6E 170 黄花蒿A

4、rtemisia annua 5 丰都县长江 Yangtze River in Fengdu 295148.9N 1074051.0E 150 狗牙根Cynodon dactylon 295148.3N 1074051.0E 164 苍耳Xanthium sibiricum 294447.9N 1074051.1E 170 狼杷草Bidens tripartita 6 丰都县龙河 Long River in Fengdu 295228.0N 1074042.0E 150 狗牙根Cynodon dactylon 295228.1N 1074443.7E 162 苍耳Xanthium sibiri

5、cum 295228.0N 1074445.0E 170 土荆芥Chenopodium ambrosioides 7 忠县长江 Yangtze River in Zhong County 301810.3N 1080312.0E 148 狗牙根Cynodon dactylon 291808.9N 1080311.2E 156 苍耳Xanthium sibiricum 291808.2N 1080310.9E 165 狼杷草Bidens tripartita 8 万州县新田镇 Xintian Town in Wanzhou County 304141.7N 1082328.4E 155 黄花蒿A

6、rtemisia annua 304141.6N 1082327.9E 165 狼杷草Bidens tripartita 304141.6N 1082327.2E 172 野艾蒿Artemisia lavandulaefolia 9 万州县万州港 Wanzhou Port in Wanzhou County 304116.0N 1082347.0E 148 狗牙根Cynodon dactylon 304115.1N 1082346.7E 160 狗尾草Setaria viridis 304914.2N 1082346.4E 170 狼杷草Bidens tripartita 10 云阳县彭溪河

7、Pengxi River in Yunyang County 305655.6N 1084116.5E 152 狗牙根Cynodon dactylon 305654.2N 1084116.1E 160 苍耳Xanthium sibiricum 305653.0N 1084115.3E 170 反枝苋Amaranthus retroflexus 11 云阳县长江 Yangtze River in Yunyang County 305507.5N 1084247.9E 150 狗牙根Cynodon dactylon 305506.2N 1084248.0E 162 苍耳Xanthium sibir

8、icum 305505.4N 1084248.0E 170 狼杷草Bidens tripartita 12 云阳县旧址 Yangtze River in the old location of Yunyang County 305725.5N 1085409.2E 148 狗牙根Cynodon dactylon 305724.2N 1085409.0E 158 婆婆针Bidens bipinnata 305723.3N 1085409.1E 170 反枝苋Amaranthus retroflexus 13 云阳县旧址杨溪河 Yangxi River in the old location of

9、 Yunynag County 305745.5N 1085408.1E 148 狗牙根Cynodon dactylon 305745.8N 1085407.4E 160 苍耳Xanthium sibiricum 305746.0N 1085406.9E 172 苍耳Xanthium sibiricum 14 奉节县梅溪河 Meixi River in Fengjie County 310302.9N 1093125.7E 148 狗牙根Cynodon dactylon 310304.5N 1093125.8E 160 美洲商陆Phytolacca americana 310306.1N 10

10、93125.7E 170 羽脉山黄麻Trema laevigata 15 奉节县长江 Yangtze River in Fengjie County 310020.3N 1092803.1E 146 狗牙根Cynodon dactylon 310021.7N 1092803.9E 158 狗牙根Cynodon dactylon 310022.6N 1092804.5E 168 苍耳Xanthium sibiricum 16 巫山县大宁河 Darting River in Wushan County 310420.4N 1095328.9E 146 狗牙根Cynodon dactylon 310

11、419.8N 1095329.0E 160 狗尾草Setaria viridis 310418.6N 1095329.2E 170 反枝苋Amaranthus retroflexus 17 巴东县长江 Yangtze River in the Padang County 310229.8N 1102342.5E 150 狗牙根Cynodon dactylon 310230.4N 1102342.0E 160 苍耳Xanthium sibiricum 310231.2N 1102341.4E 168 狼杷草Bidens tripartita 18 巴东县巴东港 Padang Port in Pa

12、dang County 310230.8N 1101930.6E 148 狗牙根Cynodon dactylon 310231.3N 1101930.6E 160 苍耳Xanthium sibiricum 310231.5N 1101930.6E 170 青葙Celosia argentea 19 巴东县神农溪 Shennong River in Padang County 310340.4N 1104928.5E 148 狗牙根Cynodon dactylon 310340.2N 1104927.7E 160 苍耳Xanthium sibiricum 310340.3N 1104927.5E

13、 168 黄花蒿Artemisia annua 20 秭归县香溪河 Xiangxi River in Zigui County 310350.6N 1104047.6E 150 狗牙根Cynodon dactylon 310350.9N 1104048.1E 160 苍耳Xanthium sibiricum 310351.1N 1104048.4E 172 反枝苋Amaranthus retroflexus 21 秭归县兰陵溪实验基地 Lanling River Experiment base in Zigui County 305155.4N 1105512.6E 148 扁穗莎草Cyper

14、us compressus 305155.3N 1105511.7E 160 苍耳Xanthium sibiricum 305155.4N 1105511.2E 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 305118.4N 1105908.3E 148 狗牙根Cynodon dactylon 305118.3N 1105908.9E 160 苍耳Xanthium sibiricum 305118.3N 1105909.2E 172 十字马唐Digitar

15、ia 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，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。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1029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%；单种科所占比例到达

16、47.54%，所占物种数的比例仅为12.55%表 2。表2 2021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 2021 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

17、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 调查结果说明，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，说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32021

18、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 2021 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

19、例percentage 0.87 57.14 35.50 6.49 100.00 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 2021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 WL

20、FZ in the TGRin 2021 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拟结果通过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122分别代表不同的调查区域。

21、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、36、8、1013构成的三峡重庆段至奉节以西川江段植被，1420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%，为了较为清楚反响树状图的分类结果，选取分类值0.691为分类阈值，将植被整体分为六类，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。这样划分能比拟真实的反响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

22、呈现了不同于整体的分布状况。主要支流和干流之间，植被种类分布没有明显差异，不同的地形和人为干扰强度对植被种类分布有着一定的影响。图12021年三峡水库消落区22个调查地区植物分布分层聚类结果Fig.1 The result ofhierarchical cluster of the vegetation distributionin 22 research areas of theWLFZ in the TGR in 2021注：1长寿区龙溪河，2长寿区长明港，3涪陵区乌江，4涪陵区长江，5丰都县长江，6丰都县龙河，7忠县长江，8万州县新田镇，9万州县万州港，10云阳县彭溪河，11云阳县长江，

23、12云阳县旧址，13云阳县旧址杨溪河，14奉节县梅溪河，15奉节县长江，16巫山县大宁河，17巴东县长江，18巴东县巴东港小论文，19巴东县神农溪，20秭归县香溪河，21秭归县兰陵溪实验基地，22秭归县三峡大坝实验基地Note：1 Longxi River in Changshou,2 Changming Port in Changshou, 3 Wu River in Fuling, 4 Yangtze River in Fuling,5 Yangtze River in Fengdu, 6 Long River in Fengdu, 7 Yangtze River in ZhongCoun

24、ty, 8 Xintian Town in Wanzhou County, 9 Wanzhou Port in Wanzhou County, 10 PengxiRiver in Yunyang County, 11 Yangtze River in Yunyang County, 12 Yangtze Riverin the old location of Yunyang County, 13 Yangxi River in the old location ofYunynag County, 14 Meixi River in Fengjie County, 15 Yangtze Rive

25、r in FengjieCounty, 16 Darting River in Wushan County, 17 Yangtze River in the Padang County,18 Padang Port in Padang County, 19 Shennong River in Padang County, 20 XiangxiRiver in Zigui County, 21 Lanling River Experiment base in Zigui County, 22Experiment base in Three Gorges Dam in Zigui County.4

26、分析与讨论4.1植物物种的变化2001年调查的主要范围是三峡水库修建以前的自然消落区，其水位变化符合江河水位自然消涨规律。调查结果显示，自然消落区分布有维管植物83科240属405种【4】。水库蓄水后，自然消落区已经全部位于淹水线以下，新形成的水库消落区经历几年的周期性水位涨落后，其植被分布已经渐趋稳定。虽然水库消落区与三峡工程建成前的自然消落区的调查样地不同，但调查的区域都是在受水位涨落变化而形成的消落区内，而且调查地分布根本相同，都是选取了由重庆至秭归的长江三峡段，样地设置均位于沿途主要区县。因此，两种消落区的植被分布存在可比性。在样方调查的范围内，与2001年三峡工程建成前的自然消落区相

27、比，水库消落区内分布的维管植物的科减少了26.51%，属减少了29.58%，种减少了42.96%，调查时间选择在68月间，局部早春植被，如十字花科等并没有在调查中出现，具体比拟见附表2001年三峡自然消落区与2021年三峡水库消落区维管植物对照表。与自然消落区相比小论文，水库消落区植被种类整体呈现缩减趋势，以前的较大科变为现在的中等科，中等科变为小科或消失，一局部小科消失或变为单种科。2001年自然消落区超过30种的较大科为菊科(30：54，属数：种数，下同)、禾本科(28：39)、豆科(19：31) ，其植物物种相比2021年对水库消落区的调查，减少近一半，为菊科(19：28)、禾本科(22

28、：26)、豆科(12：14)。2001年对自然消落区的调查中，1029种的中等科有7科，即蓼科4：16、唇形科9：15、蔷薇科6：14、玄参科6：12、毛茛科5：11、十字花科5：11、伞形科8：11【1】。2021年的调查结果为：蓼科2：9、唇形科8：11、蔷薇科2：2、玄参科4：5、毛茛科1：1、十字花科0：0、伞形科3：3，其中以毛茛科、玄参科、蔷薇科、伞形科为代表，物种减少较多，十字花科在调查中未出现，这可能与调查时间有关。可见反季节性水淹对于二年生或多年生草本的冲击是十分剧烈的，长期水淹环境对于三峡地区原有的许多多年生草本和灌木有着致命的影响。相反的，蓼科，唇形科中的一些一年生草本，

29、能在涨水前根本完成生活史，且由于种子可随水流扩散，在物种减少的过程中受到影响相对较低。三峡水库消落区地理水文环境复杂，存在大量寡种属及单种属小论文，多种属仅蓼属7，种数，下同和莎草属8，且多为适应水生生长的种类，2001年自然消落区调查中多种属为蓼属 (10，婆婆纳属7和蒿属7【1】。原有的三个大属中，蓼属变化不大，但蒿属植物种类减少，玄参科婆婆纳属植物多为多年生草本，受到水淹冲击较大，在调查中没有发现。属的变化趋势和科根本一致，最显著的变化来源于寡种属比例的减少，由38.33%减少到了19.53%【1】，单种属数量变化不明显但是比例大幅上升，由57.08%上升到了78.11%，此外单型属也由

30、之前的8个减少到了2个。一些寡种属变为单种属，另一局部寡种属和一局部单种属消失。这也更进一步说明了环境变化迅速和生长条件恶劣。与2001年自然消落区调查相比，灌木和多年生草本植物比例下降，多年生草本由40.00%减少到了32.47%【1】，灌木的减少尤其严重，由21.73%减少到了9.52%。从种类上看，有3/4的灌木物种消失。生活型的变化主要显示了三峡地区水文条件变化对当地植被造成的影响强度小论文，可见这两类生活型植被对于反季节性和长期水淹的抗性是较差的。对于建坝之前的三峡地区，多有一些喜湿小灌木和多年生草本生长于水边，构成了该地区独特的物种分布和群落格局，以宜昌黄杨为例，其生长较为缓慢，且

31、繁殖多为营养繁殖。由于三峡库区蓄水的反季节化，不但使得植株生长受阻，且水淹时间过长更会使得植株体由于缺氧而整株死亡，而这其中又不乏很多国家保护物种和当地特有种，如疏花水柏枝，鄂西鼠李，中华蚊母树等。4.2植被物种动态分布变化三峡水库消落区以奉节为界，干流植被物种分布有一定差异，上游川江段江面较宽，江水流速较慢，沿岸地势多为缓坡滩涂，有较多泥沙淤积，土层也比拟厚，下游峡江段江面迅速变窄，江水湍急，沿岸多为碎石坝，且坡度较大小论文，土壤较为贫瘠。不同的土壤和地势，对植被有一定的筛选作用。缓坡在水退时，受到流水冲刷影响较小，对于其上生长的植被，影响也相应较小，一些根系较浅的植被可以得到保存，植被的种

32、子也比拟容易在水退时留存于土壤中；而陡坡受到流水冲刷影响较大，土壤相对较薄，原本生长于石缝中的植被在长期水淹后死亡，其种子又很容易随流水被冲走，因此消落区植被在不同的江段上呈现出了不同的植被分布状况。本次调查涉及了三峡地区的众多库湾及支流，从重庆市长寿区开始，包括长寿龙溪河，涪陵乌江，丰都龙河，云阳澎溪河，云阳旧址杨溪河，奉节梅溪河，巫山大宁河，巴东神农溪，秭归香溪河，至秭归三峡大坝为止。库湾植被分布状况和干流相似小论文，没有较大差异。植被物种分布差异不明显，主要由于库湾地区相对于同地区干流植被，生活环境较为相似，受到水淹的时间长短和强度也比拟一致。一些支流中上游地区，地理位置较为复杂，水位变

33、化较快，只在支流汇入干流的河口地区形成了明显消落区。一些港口地区，包括长寿区长明港，万州县万州港，相对于川江段和峡江段植被，处在另一个分类群中，其相似系数为0.763。这两个调查地有着较为相似的地理环境，1、人为干扰较为严重，港口区相对于农业种植区和自然消落区，是一个人类活动比拟频繁的区域，2、这两个地区均有石头筑坝，植物多生长于石缝中，仅在下部有一些土壤和淤泥。可见，人类活动对于三峡水库消落区植被的影响也是不能无视的。在秭归地区，笔者调查了兰陵溪和秭归港两个实验基地，兰陵溪实验基地位于秭归兰陵溪，随地势向内延伸小论文，形成了一个天然弯道，许多三峡地区特有种在这里种植保种，植被覆盖率，植被多样

34、性都比拟高，从整体分布上，呈现出了和消落区其它地段植被较为不同的植被分布。秭归港实验基地位于秭归屈原祠，作为三峡水库消落区干流植被恢复的一个重要实验基地，本次调查中，该地区植被也呈现出了不同于其它地区的特异性植被分布。综上所述，三峡水库消落区受到周期性反季节高强度水淹影响，水库消落区植被相对于建坝前，已经发生了较大变化，科属种的比例都呈现了缩小的趋势，尤其是一些当地特有属种的消失，如国家保护物种荷叶铁线蕨、宜昌黄杨、鄂西鼠李、丰都车前等。从植被整体分布上来看，同2001年自然消落区植被调查结果相似，川江段与峡江段植被分布有明显不同，人类活动对于植被分布有着较强的干扰作用，此外微地形的复杂程度，

35、对于当地植物保种提供了一定的有利条件。致谢: 感谢中国科学院武汉植物园赵子恩高级工程师在标本鉴定工作中的奉献。参考文献:【1】王勇,厉恩华,吴金清.三峡库区消涨带维管植物区系的初步研究. 武汉植物学研究, 2002, 20(4):265-274.【2】范小华,谢德体,魏朝富.三峡水库消落区生态环境保护与利用对策研究. 水土保持学报, 2006, 20(2): 165-169.【3】王海锋,曾波,李娅,乔普,叶小齐,罗芳丽.长期完全水淹对4种三峡库区岸生植物存活及恢复生长的影响. 植物生态学报, 2021, 32(5): 977-984.【4】王勇,吴金清,黄宏文,刘松柏.三峡库区消涨带植物群落

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