七姊妹山亞高山泥炭蘚沼澤濕地水位變化分析

成勤

(湖北省宣恩縣林業(yè)局,湖北宣恩445500)

1 引言

濕地作為一個生態(tài)系統(tǒng),具有多種功能和價值,是人類最重要的環(huán)境資本之一。濕地廣泛分布于世界各地,蘊藏著豐富的生物資源、泥炭資源和水資源,同時濕地作為旅游資源,具有巨大的經(jīng)濟價值。濕地在控制水土流失、蓄洪防澇、滯留沉積物、降解環(huán)境污染、凈化水質(zhì)、調(diào)節(jié)氣候和保持生物多樣性等方面也具有重要的作用,因此濕地被稱為“地球之腎”。

泥炭蘚沼澤濕地是由適應(yīng)能力強、耐周期性干旱的泥炭蘚(Sphagnum)以及草本植物沼澤化形成的一種十分重要的濕地類型,也是一種重要的自然資源,多分布于濕潤多雨的地區(qū)[1]。泥炭蘚沼澤濕地不僅具有蓄水保濕、降解污染物與生物過濾、豐富濕地生物多樣性等生態(tài)環(huán)境功能,同時泥炭本身也具有很高的利用價值。研究顯示,泥炭蘚的壽命達(dá)400年之久,而它的蓄水量無疑是所有植物中最大的,為自身重量的150倍左右。泥炭蘚從濕地里拔出來之后經(jīng)測量有1m長,而它直立在濕地里只有30～40cm長。泥炭蘚的上端為綠色,底部發(fā)黃發(fā)白,多數(shù)為干枯狀態(tài),干枯的部分雖然已經(jīng)接近“死亡”,但仍為“肢體”傳送營養(yǎng),它會忠實地記錄當(dāng)?shù)丨h(huán)境氣候變化的歷史。2005年科學(xué)家在對湖北省七姊妹山國家級自然保護區(qū)的科學(xué)考察中發(fā)現(xiàn)了面積達(dá)810hm2的呈斑塊狀分布的亞熱帶亞高山泥炭蘚沼澤濕地,其發(fā)現(xiàn)為鄂西山地古地質(zhì)、古氣候及植被變遷研究提供了珍貴的研究樣本。

2 七姊妹山保護區(qū)及濕地資源概述

七姊妹山國家級自然保護區(qū)地處鄂西南武陵山區(qū)的宣恩縣境內(nèi),位于洞庭湖水系湖南沅江第一大支流酉水的發(fā)源地與長江中游第一大支流清江的分水嶺,北與恩施市河溪村交界,東北屬宣恩縣椿木營鄉(xiāng)管轄,東與鶴峰縣太平鎮(zhèn)接壤,南與湖南八大公山國家級自然保護區(qū)核心區(qū)毗連,西與宣恩縣長潭鄉(xiāng)和沙道溝鎮(zhèn)相連,地處東經(jīng) 109°38′30″～ 109°47′00″,北緯 29°39′30″～ 30°05′15″。

2.1 保護區(qū)基本概況

保護區(qū)總面積34 550hm2,其中核心區(qū)11 560hm2,緩沖區(qū)11 700hm2,實驗區(qū)11 290hm2,森林覆蓋率93.8%,主要保護典型的中亞熱帶常綠落葉闊葉混交林生態(tài)系統(tǒng)、珙桐等珍稀植物及其群落、亞高山泥炭蘚沼澤濕地和華南虎、金錢豹等大型貓科動物棲息地,屬森林生態(tài)系統(tǒng)類自然保護區(qū),見圖1。

圖1 保護區(qū)地理位置及資源概況

境內(nèi)形成許多復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象和豐厚的沉積巖石,以東北向的褶皺、斷裂最為發(fā)育。巖層主要由砂頁巖、頁質(zhì)層巖所組成,保水性較差,植被遭破壞后,極易造成水土流失。氣候?qū)僦衼啛釒Ъ撅L(fēng)濕潤氣候,氣候呈明顯的垂直差異。海拔800m以下的低山平均氣溫 15.8℃,無霜期294d,年降水量1 491.3m,年日照時數(shù)1 136.2h;海拔800～1 200 mm的二高山地帶年平均氣溫 13.7℃,無霜期263d,年降水量 1 635.3mm,年日照時數(shù)1 212.4h;海拔1 200mm以上的高山地帶平均8.9℃,無霜期203d,年降水量 1 876mm,年日照時數(shù)1 519.9mm。

保護區(qū)內(nèi)共有維管束植物183科752屬2 027種,分布有5個自然植被型組,9個植被型,30個群系。脊椎動物30目86科379種,昆蟲22目,177科,1 312種。保護區(qū)分布中國特有植物32屬。國家Ⅰ級重點保護植物7種,國家Ⅱ級重點保護植物21種。國家Ⅰ級重點保護動物5種,國家II級重點保護動物51種;瀕危動植物種國際貿(mào)易公約俘虜Ⅰ、附錄Ⅱ和附錄Ⅲ物種共有62種,國家保護的有益的或者有重要經(jīng)濟、科學(xué)研究價值的陸生野生動物共有216種[2]。

2.2 濕地資源概況

保護區(qū)亞高山泥炭蘚沼澤濕地主要分布在椿木營曬坪藥材場、天花板等地,海拔1 650～1 950m不等,呈大斑塊狀分布,每個斑塊面積從2～10hm2不等,總面積810hm2。濕地周圍分布有大面積的日本落葉松林,為20世紀(jì)90年代初人工栽種,平均樹高18m,胸徑20cm,林冠郁閉度達(dá)70%。沼澤濕地從物種組成劃分,可分為2個群落類型：大理苔草——泥炭蘚群落和野燈心草——泥炭蘚群落[3]。

3 研究方法

分別在2006～2008年,在七姊妹山泥炭蘚沼澤濕地進行定期水位監(jiān)測及氣候記錄。本研究采用樣點法,即根據(jù)沼澤濕地的海拔、面積、坡度、滯水能力及周圍植物的差異性,選擇合適的樣點做為此次監(jiān)測工作的監(jiān)測點。選取過程中注重代表性、隨機性、整體性及可行性相結(jié)合。

3.1 樣點選取

本研究選地主要在椿木營曬坪藥材場附近的沼澤濕地中開展,共計選取13個樣點,涉及羅兒坪、九排、十排、巖板橋 、丁字臺5 個地域,其中 1、2、10、11號點位于羅兒坪;3、4號點位于九排;5、6、7號點位于十排;8、9號點位于巖板橋;12、13號點位于丁字臺。

3.2 監(jiān)測與記錄

通過先選擇合適樣點,然后在樣點處插入一根長1.2m,直徑(內(nèi)徑)為3.2cm的PPR塑料水管(水管四周鉆多個直徑為0.8cm的小孔),水管一頭平地面。通過定期(每個月 1、11、21號)測量 PPR塑料水管中的地下水位離地面的數(shù)值(A值越小,水位越高,反之,則水位越低)來推斷沼澤濕地地下水位的變化情況,最終獲得七姊妹山亞高山泥炭蘚沼澤濕地水位變化數(shù)據(jù),見圖2。

圖2 水位監(jiān)測示意

3.3 水位變化分析及結(jié)果

3.3.1 水位變化分析

從圖3、圖4、圖5可以看出,在13個監(jiān)測點中,2007年各監(jiān)測點水位數(shù)值總體上都高于上一年度。其中最高水位除2007年1號點與2006年持平,10號點、11號點略低于2006年外,其余各點均高于2006年,2008年較2007年略有升高;最低水位除2007年4號點、9號點低于2006年外,其余各點均高于2006年,2008年較2007年又有所上升;年平均水位除2007年4號點略低于2006年外,其余各點均高于2006年,2008年相比2007年相差不大。

圖3 2006年水位變化情況

圖4 2007年水位變化情況

圖5 2008年水位變化情況

通過對13個監(jiān)測點的最高水位、最低水位及年平均水位的數(shù)值變化可以看出：該片沼澤濕地2006年地下水位的最高水位為 16.4cm,最低水位為41.1cm,年平均水位27.3cm,2007年地下水位的最高水位為9.5cm,比 2006年增加了1.73%;最低水位為35.8cm,比2006年增加了1.15%;年平均水位22.7cm,比2006年增加了1.20%。2008年地下水位的最高水位為1cm,比2006年增加了1.73%;最低水位為51.7cm,比2006年增加了1.15%;年平均水位23.38cm,比2006年增加了1.20%。

3.3.2 氣溫對照分析

從圖6中可以看出,2007年的氣溫和2006年的氣溫差距不大,2號監(jiān)測點氣溫略高于2006年,其他監(jiān)測點都相對略低于2006年。

圖6 2006年及2007年月均氣溫

3.3.3 降雨量對照分析

從圖7中可以看出,2007年的降雨量2、3、10號監(jiān)測點以外,其他監(jiān)測點均稍大于2006年。

圖7 2006年及2007年降雨量分布狀況

3.3.4 蒸發(fā)量對照分析

從圖8中可以看出,2007年除了1、2、11號監(jiān)測點外,其他監(jiān)測點的的蒸發(fā)量均小于2006年。

圖8 2006年及2007年蒸發(fā)量分布狀況

4 結(jié)語

通過對比3個年度的地下水位和天氣變化情況,可以得出：七姊妹山亞高山泥炭蘚沼澤濕地的地下水位呈逐年上升的趨勢,地下水位呈上升趨勢的原因有以下幾點。

(1)自然原因。2007年降水偏多,蒸發(fā)量偏少,加上氣溫略低于去年,因此造成地下水位較高。從記錄數(shù)據(jù)顯示,表明氣溫越低,蒸發(fā)越少,水位越高。泥炭蘚作為濕地蓄水能力最強的植被之一,地下水位越高,其生態(tài)環(huán)境將更加適合其群落生長。泥炭蘚作為碳循環(huán)和溫室效應(yīng)的重要來源,對周圍環(huán)境中碳排放也將起到重要影響,因此,為保護其群落正常生長,還需要對周邊環(huán)境進行保護。

(2)其他原因。由于保護區(qū)管理機構(gòu)加大了對沼澤濕地的保護及管理力度,從源頭上杜絕了一切破壞濕地的行為發(fā)生,從而使沼澤濕地上的地被植物保存較好,最終增強了濕地的滯水性與固水性,也導(dǎo)致地下水位高于往年。

七姊妹山亞熱帶亞高山泥炭蘚濕地不僅對鄂西亞高山泥炭蘚濕地生態(tài)系統(tǒng)的研究具有重要意義,而且對促進區(qū)域生態(tài)建設(shè)尤其是濕地生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與重建有著重要的作用。尤其值得注意的是,該片濕地位于酉水的源頭,保護好該片濕地對于保護下游的水源亦具有重要意義。

[1]朗惠卿,趙魁文,陳克林.中國濕地植被[M].北京：科學(xué)出版社,1999.

[2]汪正祥,雷 耘,劉勝祥,等.湖北七姊妹山自然保護區(qū)科學(xué)考察與研究報告[R].湖北：湖北科學(xué)技術(shù)出版社,2005.