鄱阳湖水文过程对鸟类的影响,水文学论文

鄱阳湖水文过程对鸟类的影响,水文学论文鄱阳湖是我们国家最大的淡水湖。鄱阳湖流域水资源丰富，平均年降水量约1640mm，地表径流量1460108m3；年内降水、径流分配非常不均匀，汛期49月占全年的75%左右，华而不实主汛期46月占50%以上。湖水位变化受五河及长江来水的双重影响，每当丰水季节水位升高，湖水漫滩，湖面宽阔；枯水季节水位下降，湖水落槽，蜿蜒一线，洲滩显露。丰、枯水期水体面积和蓄水量相差极大，呈现出高水是湖，低水似河、洪水一片，枯水一线的独特景观[1]。鄱阳湖地貌环境多样，湖水位季节性变化强，江湖互相影响，水情特征复杂，构成了发育系列明显、生物多样性丰富的湿地生态系统，为鸟类越冬提供了理想的栖息地，平均每年有34万多只留鸟在这里越冬，最多的年份到达73万只。已观察到112种属于国际湿地公约指定水鸟，华而不实11种属于国家一级保卫动物，40种属于国家二级保卫动物，13种属于世界濒危鸟类。自1983年成立鄱阳湖留鸟保卫区〔后来批准为鄱阳湖国家级自然保卫区〕以来，留鸟保卫工作者和科技人员对鄱阳湖重要越冬留鸟，如白鹤、东方白鹳、白枕鹤、白头鹤、灰鹤、白鹳等物种的觅食、夜栖、迁飞等生态习性进行了观察，对种群数量变化、种群之间的关系进行了研究[2-5]。进入21世纪以后，对鄱阳湖越冬留鸟的研究逐步集中在水位变化对其影响方面，夏少霞等[6]以及刘成林等[7]着重研究越冬留鸟栖息地面积与水位的关系；姜加虎等以为，三峡工程蓄水运行期间，将影响到鄱阳湖留鸟越冬[8]；葛刚等研究了鄱阳湖留鸟栖息地的保卫问题[9]；熊舒等[10]和胡振鹏[11]分别研究了雁鸭类、白鹤对水位变化的响应。周文斌等研究了鄱阳湖水位变化，尤其是近年来连续枯水年水位出现，对鄱阳湖生态系统〔包括植被、鱼类和越冬留鸟等〕的影响[12]。这些研究在时间尺度上主要着眼于留鸟在鄱阳湖越冬的10月至次年3月。有关水位变化对越冬留鸟影响问题属于生态水文学〔Ecohydrology〕的范畴[13-16]。DavidHarper等以为，生态水文学将流域生物群落和水文学的制衡关系定量化和模型化，两者互相修正、互相促进，进而减缓人类活动对生物群落和水文的影响，最终保卫、提高和恢复流域水生生态系统的承载能力，实现可持续利用[15]。近期10a来，这一领域的科学研究在一系列国际研究计划的推动下得到快速发展，对实践需求的支撑能力日益加强[16]。但是，从公开发行的文献来看，国内外在湖泊生态水文学方面的研究成果并不多，比河流、流域生态水文学研究要薄弱很多；而水文经过对鸟类影响则较少牵涉。鄱阳湖湿地类型和生态系统构造功能随着水文经过的变化发生相应改变，在湖泊湿地生态系统中具有典型性和独特性。研究华而不实的机理和规律，尤其是越冬留鸟对水文经过的响应，对丰富发展湖泊生态水文学具有一定的理论价值，对越冬留鸟保卫具有重要的实践意义。1研究资料与方式方法1.1数据基础12月中下旬至1月上旬是鄱阳湖越冬留鸟最集中的时候。从1999年开场，江西省野生动物保卫局开展了鄱阳湖区越冬留鸟定期监测，每年监测一般布置在1月9日开场〔天气不好，适当提早或者推后〕；监测范围包括鄱阳湖主湖区水域、草洲、碟形湖等，从事水产养殖的人控湖汊〔如军山湖、新妙湖、珠湖等〕，鄱阳湖周边的卫星湖〔如瑞昌赤湖、彭泽太泊湖、九江八里湖、南昌县瑶湖等〕。监测方式方法分为两种：有些年份利用直升机环绕鄱阳湖飞行，在空中观察计数；有些年份由多组专业人员分区同时用望远镜计数，然后汇总。这样，积累了19982020年共14a监测资料〔缺2000年1月〕，详细包括监测时间、留鸟种类、数量和所在位置等，表1列出了汇总结果。表中2018年冬留鸟数量很少，可能与监测时间有关，2月13日不是鄱阳湖留鸟高峰期，很多留鸟已经飞离越冬地。另外收集、整理了鄱阳湖星子站19562020年旬平均水位经过。冬留鸟一般在10月来到鄱阳湖越冬〔少数雁类9月下旬来到鄱阳湖〕，3月底全部返回繁衍地。根据降水、径流规律，将每年4月至来年3月作为一个水文年，4月至9月为丰水期，10月至次年3月为枯水期。如表1所示，1999年1月9日监测的越冬留鸟数量遭到1998年水文情势的影响，2005年12月29日监测的留鸟数据遭到2005年水文情势影响。鄱阳湖每年水位经过各不一样，根据19562020年3月鄱阳湖星子站的水位记录，分别用各个水文年、丰水期和枯水期的平均水位进行概化，并求出各自的P-Ⅲ理论频率曲线，理论频率曲线的有关参数为：水文年均值Xˉ=11.38m，离差系数Cv=/Xˉ=0.09，偏差系数Cs=0.135；丰水期Xˉ=13.79m，Cv=0.09，Cs=0.18；枯水期Xˉ=9.01m，Cv=0.11，Cs=0.165。19982020年水文年、丰水期〔49月〕和枯水期〔103月〕平均水位如表2所示〔黄海高程，1999年未列出〕，表中的均值与方差是19562020年系列的均值与方差，以后的分析中如有必要再讨论详细水位经过。【1-2】1.2研究方式方法留鸟在什么地方越冬，取决于两大因素：①栖息〔包括觅食和夜宿〕的安全性；②食物的丰富度和可及性。从宏观的角度看，到鄱阳湖越冬留鸟的多少，不仅取决鄱阳湖本身的条件，还取决于其他地方的留鸟越冬环境。本文仅就鄱阳湖的地貌特征和水文经过，分析鄱阳湖水位变化与留鸟越冬数量的关系，探求华而不实一些规律或趋势。水文经过对鄱阳湖越冬留鸟影响的研究，过去的观察与研究大多集中在留鸟越冬期的枯水期。事实上，丰水期〔410月〕鄱阳湖水位经过决定了鄱阳湖湿地生态系统的构造，包括动植物种群数量、分布及其生物量；奠定了留鸟越冬食物的丰富度及栖息环境的基础。其影响机制如此图1所示，主湖区湿地生态系统遭到鄱阳湖丰、枯水期水位影响，碟形湖生态系统发育状况〔具体表现出留鸟食物的丰富性〕主要受鄱阳湖丰水期水位影响；枯水期水位主要影响越冬留鸟的栖息环境和食物可及性；而人控湖汊基本不受鄱阳湖水位影响。表1所示的越冬留鸟监测数据〔包括表中未列举的详细物种及其地理分布数据〕在一定程度上反映了鄱阳湖越冬留鸟集中时期可能的最大数量。但是由于监测时间、范围和方式不完全一样，缺乏严格的可比性。因而，采用定量加定性的方式方法分别分析丰、枯水期鄱阳湖平均水位与留鸟总数及各类留鸟数量的关系，根据这些关系归纳出鄱阳湖水位变化对越冬留鸟数量的影响规律；然后，利用各类越冬留鸟取食、栖息环境特征和水文资料检验这些结论的可靠性。【3】2越冬留鸟对水位经过的响应2.1越冬留鸟数量与湖泊水位关系的建立根据表1和表2的数据建立水文年、丰水期和枯水期平均水位与越冬留鸟总数及各类留鸟数量关系，如此图2所示，图中虚点横线表示越冬留鸟总数的多年平均值。2.2结果分析影响留鸟在鄱阳湖越冬的水文因素是多方面的，包括气候和地貌特征等。下面从不同角度分析越冬留鸟数量与水位经过的关系。2.2.1越冬留鸟最多年份的水文情势不管是留鸟种类、数量，还是分布范围，2005年属于最多最广的一年。鄱阳湖流域多年平均年降水量1645mm，而2005年为1657mm；星子站19562020年平均水位11.38m，2005年则为11.21m，发生频率52%；丰水期平均水位13.51m(多年平均11.79m)，频率为58%，平水偏枯；枯水期平均水位8.91m(多年平均9.01m)，频率为50%〔图3〕。【4-5】年水位经过与平水年接近，1012月几乎一致〔图3〕。2005年丰水期沉水植被生长茂盛，鱼类、底栖动物生存条件较好；枯水期草洲出露面积大、时间长；以植物嫩叶、根茎和种子为食的雁、鸭等鸟类食物充足；枯水期水位不高，有利于取食底栖动物的鸻鹬类和取食沉水植物根茎类的天鹅获取食物。这一年越冬留鸟数量最多，达72.9万只。华而不实天鹅和鸻鹬类数量居14a的第一位，雁类、鸭类都居第三位。就水位情况而言，多年平均水位加减方差(Xˉ-XiXˉ+)代表了常遇的水文状态，在P-Ⅲ型频率曲线上大约覆盖了74%的范围。从表2中选取水文年平均水位符合这一条件(10.36~12.4m)的7个样本年与所对应的越冬留鸟总数建立相关关系,如此图4所示,得到方程:y=-161.57x2+3635.2x-20376；R2=0.9，通过了0.05显着性检验。回归方程的极值x*=11.25m，相应频率为54%。【6】由于湿地生态系统与水文经过长期以来的互相作用和影响，鄱阳湖湿地生态系统逐步适应多年平均水位而发育起来。接近平均水位经过时，草洲植被和沉水植被面积较大、生长良好，鱼类和底栖动物生存环境较好，生物量大，生物多样性丰富，越冬留鸟的承载能力强，取食可及性良好，越冬留鸟数量最多。2.2.2越冬留鸟最少年份的水文情势1998年鄱阳湖流域遭遇特大洪水，年降水量2033mm，属于新中国成立以来列第三位的丰水年，水文年平均水位12.42m，出现频率7%。17m以上高水位持续3个月，9月下旬到10月底水位从16.99m下降到12.55m〔图3〕；丰水期平均水位16.38m，出现频率2%；枯水期平均水位并不高〔8.64m〕，出现频率66%。主湖区和碟形湖几乎没有沉水植被；12m高程的洲滩是苔草集中的地带，9、10月正是苔草秋季生长最旺盛的季节，此时洲滩没有出露，枯水期苔草面积小、发育不良、生物量少。食用植物根茎、块茎的留鸟和食用苔草嫩叶的雁鸭类留鸟到鄱阳湖越冬时食物缺乏，无法逗留。这一年越冬留鸟数量最少〔13.57万只〕，华而不实天鹅在14a的监测资料中最少，鸭类处于倒数第2位，雁类倒数第4位，鹤类倒数第6位〔表2、图5〕；另一方面，鄱阳湖长期高水位，使水生动物活动空间增加，长江洄游到鄱阳湖的鱼类增加，生活空间大、饵料充足，鱼虾、底栖动物相应增加，一些食用鱼虾的留鸟食物充足，数量较多，鹭类居14a中年份第3位，东方白鹳和苍鹭属第2位。【7】类似的情况还有：2002年降水量2018mm，丰水期水位15.03m，发生频率14%，留鸟总数28.87万只〔图5〕；2020年降水量2165mm，丰水期水位14.53m，发生频率26%，留鸟总数26.5万只〔华而不实还包括了在入湖五河中上游水库中越冬的留鸟〕。2002和2020年留鸟总数分别是多年平均值的84%和78%。可见，丰水期水位过高，影响洲滩植被发育和沉水植被生长，越冬留鸟的食物不充足，数量减少、构造变化，天鹅、雁鸭类减少，鹭类有所增加。2.2.3枯水期高水位越冬留鸟减少从表2可知，在越冬留鸟监测记录的14a中，2000、2002年枯水期平均水位最高，不仅留鸟总数偏少，鸻鹬、鹳、天鹅类留鸟数量也偏少〔图6〕。现将丰、枯水期平均水位及其出现频率、各种冬留鸟数量及其占多年平均值比例归纳在表3中。对于取食鱼类和底栖动物的鸻鹬类留鸟和取食沉水植物根块、茎块的天鹅而言，枯水期水位高，取食难度加大，对留鸟越冬会产生一些不利影响，总数有所减少。2.2.4枯水期主湖区低水位对留鸟越冬没有直接影响，碟形湖保卫和水位管理起到重要作用从表2和图2、图6能够看出，枯水期平均水位中等及其偏枯时，留鸟总数及各类鸟类数量或多或少，与鄱阳湖主湖区水位基本没有密切关系。越冬留鸟在鄱阳湖越冬的觅食、栖息地区域及监测范围主要包括四类地区：第一类，主湖区〔包括开敞湖汊〕草洲、小河小溪和浅水水域，全年直接受湖水位制约；第二类，人控湖汊水域及周边，水位遭到人工控制，基本不受主湖区水位影响；第三类，鄱阳湖附近卫星湖，与鄱阳湖水位没有联络；第四类地域碟形湖，是鄱阳湖越冬留鸟最集中的地方，与主湖区水位关系比拟复杂，在鄱阳湖留鸟越冬经过中起到特殊作用。【8-9】赣、抚、修、饶、信江进入鄱阳湖时，由于泥沙沉积，入湖河口三角洲不断发育。在河口三角洲构成经过中，由于水流、泥沙的作用，在河口三角洲中间构成浅碟形洼地；为了捕鱼类的需要，当地居民将洼地周边堆土加高构成矮堤，开挖排水沟便于冬季放水抓鱼；后来，在碟形洼地出口修建了水闸，经过人工改造构成了如今的碟形湖。鄱阳湖河口三角洲共有面积超过2km2的碟形湖75个，枯水期的水面面积达660km2。丰水期碟形湖与鄱阳湖主湖区融为一体，枯水期与主湖区水位没有直接关联，仅遭到蒸发、降水和人为放水影响；即便主湖区水位很低，碟形湖仍能够保持较高水位。碟形湖地势较高、水浅，浮游生物、底栖动物和鱼虾种类多、生物量大，周边苔草群丛占优势，生物多样性特别丰富，为越冬留鸟提供了丰富的食物来源和良好的夜宿、隐蔽环境。宽阔的浅水水域、缓慢下降的水位和逐步拓展的泥滩沼泽带，有利于水鸟栖息和连续觅食，不同食性的留鸟在碟形湖及周边洲滩均能找到自个的食物，且容易获取。每年约占总数70%~80%的水鸟在碟形湖中越冬，是白鹤、白枕鹤、天鹅和鹳类留鸟主要越冬场所。这样，鄱阳湖枯水期水位较低时，留鸟越冬数量的多少很大程度上取决于碟形湖水位管理。2001年以前在鄱阳湖国家级〔吴城〕自然保卫区内9个碟形湖均属当地村镇所有，为了捕鱼，随意将碟形湖放干。这种竭泽而渔的方式取鱼，对生态系统的损害特别严重，把鱼类和底栖动物捕尽捉绝，越冬鸟类无食可取，留鸟数量波动很大。后来，鄱阳湖国家自然保卫区管理局逐步拥有了大湖池、沙湖等5个较大的碟形湖使用权和管理权，根据留鸟越冬需要来调控碟形湖的水位。2001年以后，留鸟数量逐步稳定，十分是白鹤基本稳定在2000~3000多只范围内。由于碟形湖的存在并且科学管理水位，当鄱阳湖处于枯水年，固然主湖区水位较低或偏低，越冬留鸟的种类和数量没有明显减少。但是，假如主湖区水位太低，促使碟形湖水位消退过快，甚至干涸，将会严重影响留鸟越冬。3结论与越冬留鸟保卫的建议鄱阳湖独特的水文经过及五河入湖三角洲诸多的碟形湖〔碟形洼地〕是构成鄱阳湖湿地生态系统特征和越冬留鸟栖息地的重要条件。上述分析隐含两个基本假设：①没有考虑鄱阳湖之外其他栖息地〔包括繁衍地〕自然条件对留鸟数量及其种群的影响；②假定鄱阳湖水位经过变化不会引起鄱阳湖湿地生态系统的构造、分布产生根本性的改变，只会引起生态系统波动。根据鄱阳湖水位经过与越冬留鸟关系分析可知：〔1〕鄱阳湖处于平水年时，对留鸟越冬最为有利，留鸟数量、种类最多；〔2〕鄱阳湖丰水期水位过高，不利于植物生长，对留鸟越冬不利，影响最大的是雁、鸭类等留鸟，留鸟数量大幅度减少；〔3〕鄱阳湖枯水期处于高水位时，对鹳类、天鹅和鸻鹬类留鸟取食造成一定困难，使留鸟数量减少；〔4〕鄱阳湖枯水期水位较低时，假如科学管理碟形湖的水位，对留鸟越冬没有明显的不利影响；假如主湖区水位过低，对留鸟越冬不利。十多年来的越冬留鸟定期监测，积累了难得珍贵资料。但是，受众多条件影响，监测的时间、范围和方式方法存在差异，系列数据缺乏严格的可比性。鄱阳湖越冬留鸟数量多少主要取决于能否有充足、稳定的食物和取食的可及性以及安全的栖息环境。从这点出发，采取定性加定量方式方法分析水文经过与越冬留鸟种群及其数量的内在关系，同时结合留鸟在鄱阳湖越冬的生活习性和湖区植被、水生动物分布规律，寻求留鸟种群和数量规律性的趋势，上述结论基本上反映了客观现实，具有一定的可信度。针对鄱阳湖水位经过变幅显着、随机性大的特点，为了尽可能增加越冬留鸟的承载力，必须做好下面两项工作：〔1〕鄱阳湖水位经过是一种自然现象。碰到丰水年，留鸟在平水年的栖息地难以找到食物或取食困难，一些地势较高的碟形湖或湖汊还是有食可寻；但这些湖汊和碟形湖周边人类活动比拟频繁，对留鸟干扰大。因而，必须加强宣传教育，构成爱鸟、亲鸟的社会风气，使人鸟和谐共处，保卫越冬留鸟的安全。〔2〕碟形湖的管理中备受争议的是竭泽而渔的取鱼方式问题，这是湖区居民数百年来构成的。打开闸门放水取鱼，对生态系统的损害特别严重，留鸟无法栖息。另一方面，碟形湖是季节性浅水湖沼，假如常年蓄水，各种水生植物死亡后，其残体在缺氧条件下得不到彻底分解，逐年在湖底积累，使碟形湖逐步沼泽化，最终会消亡。正是一年一度的放水，使湖底土壤接受太阳暴晒，加快了各种植物残体和有毒有害物质的分解，改善了土壤构造，保持了生态系统健康与活力。为了保卫好碟形湖湿地生态系统，必须加强管理。鄱阳湖国家自然保卫区和南矶山自然保卫区管委会应该根据留鸟觅食需要，科学调控各个碟形湖水位；对所管理的碟形湖统一规划，按地势高低有序布置各个碟形湖放水取鱼时间，既不影响留鸟越冬，又使每一个碟形湖都有时机出露湖底，接受日晒。市场对鲜鱼需求旺盛时，能够采用网捕方式取鱼来知足市场需求。假如南矶山自然保卫区能够像鄱阳湖