西泉眼水庫消落帶水生植物群落及分布特點1)

陳翠翠 于洪賢 姚允龍 鞏玉輝

(東北林業大學，哈爾濱，150040)

消落帶(Riparian zone)是指河流、湖泊、水庫中由于季節性水位漲落，而使被水淹沒的土地周期性出露水面，成為陸地的一段特殊區域［1］，是一種特殊的季節性水陸交錯濕地生態系統［2］，具有明顯的環境因子、生態過程和植物群落梯度，是控制陸地和水域的關鍵系統［1］，是健康水域生態系統的重要組成部分［3］。而水庫消落帶是由人為調控水庫水位漲落而形成的，其作為水庫和地表水的一個分界面，在控制水庫和地表水水質、減少水庫污染等方面具有重要作用［4－5］。Mander［6］等對水庫消落帶 N、P 總量變化的研究中指出，消落帶脫氮量為0.16～2 960 kg·hm－2·a－1，其中植物氮吸收量為 10 ～350 kg·hm－2·a－1。由于消落帶具有重要的生態學等功能，同時也是水庫生態環境最脆弱的地帶，該帶生態環境變化大，因此對消落帶的認識及保護對維持庫區生態環境的可持續發展具有長遠意義。本研究選擇西泉眼水庫有典型代表性的消落帶區域進行植物群落調查，并分析消落帶植物群落組成特點，以積累大型水庫消落帶植物群落的生態學數據，為消落帶濕地生態系統的保護、恢復提供科學依據。

1 研究區概況

西泉眼水庫地理坐標為 127°17＇～ 127°25＇E，45°12＇～45°20＇N，位于松花江南岸一級支流阿什河上游，由東泉眼、半截河、南大河、北大河及多處山溪、山泉水匯合而成。西泉眼水庫工程于1992年開工，1996年主體工程建成蓄水，2000年通過竣工驗收［7］，控制流域面積4086 km2，蓄水量4.78×108m3。西泉眼水庫屬阿什河流域綜合開發的第一期控制性工程，是黑龍江省最大的水庫之一。

西泉眼水庫地區氣候屬溫帶大陸性季風氣候，春季風大少雨干旱，夏季濕熱多雨，秋季冷涼早霜，冬季長而寒冷。年降水量536 mm，全年無霜期120～140 d，年平均氣溫3.4℃，年日照時數2 400～2 700 h，有效積溫2 500～2 800℃。11月初開始冰凍，冰厚0.7 ～1.0 m，4 月上旬解凍［8］。

2 研究方法

2.1 野外調查

2010年6—9月，以西泉眼水庫庫區枯水線和洪水線之間的帶狀區域為研究對象，根據西泉眼水庫地區電子地圖，結合水庫水體特征，西泉眼立地類型［9］、植物分布情況和生態環境等，選擇調查地點，在西泉眼水庫沿岸共選取40個樣方，對消落帶現有植被組成情況進行調查。

樣方調查根據生境類型采用分層取樣的方法，每個樣地，沿水庫每隔3 m做一個樣方，共計10個。低矮草叢(植物高度不超過1 m)樣方1 m×1 m，20個;高草叢(植物高度在1 m～3 m)樣方1 m×1 m，10個、灌木叢樣方面積2 m×2 m，10個。采用群落學調查方法，記錄每個樣方的植物種類、總蓋度以及組成種的多度、頻度、高度等數量指標。

根據實際采集的標本及野外拍照的植物照片，相閱相關資料［10－13］，鑒定，編寫出植物名錄。

2.2 數據分析

用EXCEL軟件對各樣地中的樣方分喬木、灌叢、草本建立相應的數據文件，計算低矮小喬木、灌叢及草本層各物種的優勢度值［14］。其計算公式為:

植物群落的數量分類和排序分析采用雙向指示種分析(two－way indicator species analysis，TWINSPAN)［15］，該方法是國際通用的等級分類方法，在植被數量生態學中被廣泛采用，其最重要的特征是首先對樣方分類，并以此分類為基礎得到種的分類，使結果更符合植被的自然規律［16－18］。

3 結果與分析

3.1 研究區植物的優勢種組成

據調查，分布于西泉眼水庫的植物共有27科57屬82種，種數最多的為菊科(Asteraceae)，共13屬21種，其次為禾本科(Gramineae)，共8屬9種。對40個樣方80余種植物的優勢度進行計算，其中主要優勢種見表1。

3.2 西泉眼水庫植物的生活型特點

生活型(1ife form)是不同植物對相同生境進行趨同適應的外在表現，通過生活型的研究，可以較清楚地揭示區域生物氣候特征［19］。按中國植被確定的生活型系統對本帶植物進行統計［12］，由表2可以看出，研究區具有典型的北溫帶性質:1)藤本植物最少;2)木本植物較少，灌木較多;3)植物的生活型以草本植物占絕對優勢。研究區以多年生草本為主的科、屬植物最為豐富，共有19科32屬42種，占本帶植物的一半以上。一年生草本共有12科19屬27種位居第二，表明該消落帶生境適合草本植物生長。

表1 西泉眼水庫消落帶優勢植物

表2 西泉眼水庫植物生活型統計

3.3 西泉眼水庫主要植物群落類型及分布

利用TWINSPAN等級分類法劃分40個樣方，共分成8 組(如圖1G1，G2，…，G8)，代表8 個植物群落類型。從圖1得知，從左至右，植被由分布在消落帶下部較耐淹的香蒲科、澤瀉科植物群落逐步過渡到上部的莎草科+茄科等比較耐旱的群落，反映出明顯的水分梯度的變化。其中樣方群落中出現頻率較高的是禾本科植物。

楊柳科+玄參科+天南星科植物群落(G2)主要分布于西泉眼水庫邊緣及水庫沿岸地帶，積水深約為0.6 m，群落平均植株高度1 m左右，蓋度為30% ～40%;優勢種為菖蒲(Acorus calamusL.)，高度0.7 m左右，蓋度為25% ～35%。次優勢種為卷邊柳(Salix siuzeviiSeemen)，高度為1.5 m 左右，蓋度為20% ～30%。

香蒲科植物群落(G1)、澤瀉科植物(G8)群落主要分布在坑塘邊緣及廢棄水生動物養殖塘邊緣，一般水深在0.5 m左右。優勢種為寬葉香蒲(Typha latifoliaL.)，高為1.3 m 左右，蓋度為60% ～70%;次優勢種為澤瀉，高度約為0.5 m，蓋度為20% ～30%。

菊科+莎草科植物群落(G7)主要分布在西泉眼水庫黃泥河入庫口，積水水深0.3 m左右。群落優勢種為羽葉鬼針草(Bidens maximoviczianaOett.)，高為0.6 m左右，蓋度60% ～80%。次優勢種為光穎水蜈蚣(Kyllinga brevifoliaRottb.var.leiolepis(Frach.et Sav.)Hara.)，高度為0.25 m 左右，蓋度40% ～60%。

禾本科+毛茛科+木賊科植物群落(G3)主要分布于西泉眼水庫消落帶中溪流的邊緣，受潛水影響較大。優勢種為披堿草(Elymus dahuricusTurcz.)，高度0.6 m左右，蓋度50% ～80%。次優勢種為節節草(Equisetum ramosissimumDesf.)，高度 0.4 m 左右，蓋度為20% ～40%。

圖1 西泉眼水庫消落帶40個樣方的TWINSPAN分類

毛茛科+薔薇科+敗醬科+傘形科植物群落(G6)分布于西泉眼水庫林緣地帶，主要優勢種為小花鬼針草(Bidens parvifloraWilld.)，高度約為 0.6 m，蓋度為30%～50%。次優勢種為毛茛(Ranunculus japonicusThunb.)，高度為0.5 m左右，蓋度為10% ～20%。另有敗醬(Patrinia scabiosaefoliaFisch.ex Trev.)、龍牙草(Agrimonia pilosaLedeb.)等少量伴生種。

禾本科+唇形科+豆科+蓼科植物群落(G4)是消落帶中分布最為廣泛的群落之一，在消落帶內的低洼平緩地和各拋荒水田中均見其分布，易形成單優勢群落。禾本科植物占優勢，蓋度為40% ～60%。蓼科植物為次要優勢種，蓋度為30% ～40%。唇形科植物地瓜苗(Lycopus lucidusTurcz.)和薄荷(Mentha haplocalyxBriq.)等植物往往在某地區形成單優勢群落。

車前科+菊科+莎草科植物群落(G5)主要分布在西泉眼水庫沿岸地帶較為干旱地區，主要優勢種為車前，高度為0.2 m左右，蓋度為40% ～50%。其次為菊科植物，如東北蒲公英(Taraxacum ohwianumKitam.)、五月艾(Artemisia indicaWilld.)等菊科植物，高度為0.5 m左右，蓋度為30% ～40%。

4 結論與討論

西泉眼水庫消落帶植物共有27科57屬82種，植物組成較為豐富，其中以一年生和多年生草本植物占優勢，可以適應較為苛刻的環境。菊科、禾本科、蓼科為種數最多的3個科，優勢明顯。消落帶植物的這種優勢類群組成很好地反映了西泉眼水庫消落帶的生境特征。本次調查的西泉眼水庫消落帶植物多數是喜濕植物，水生植物較少，且植物多以一年生或兩年生植物，生長快，短期內能夠形成小群聚或者優勢種群，可以很好地適應水庫豐枯水位變化。

調查發現:西泉眼水庫水域邊緣植物甚少，挺水植物如菖蒲、香蒲、蘆葦等蓋度小，且植物種類單一。沉水植物和浮葉植物均沒有發現。此現象可能由于水庫建庫時間較短，致使水生植物發展較為緩慢。

水源地保護與植被恢復問題日益引起了全社會的廣泛關注，但這方面的研究仍處于起步階段。水生植物具有一定的抗水力沖擊負荷能力，能適應河道污水水質和水量均不穩定的動態變化特征［16］，消除污染物、凈化水質，對水庫富營養化的防治具有重要作用。因此，建議加大對水源地水庫消落區水生植物群落的保護及恢復，實現近岸帶植物群落配置的連續性，達到西泉眼庫區消落帶生態功能、保護生物多樣性、改善庫區生態環境和凈化水質的目的。

［1］馮義龍，先旭東，莫正國，庫區消落帶植物群落恢復的植物選擇:以奉節縣竹衣河為例［J］.南方農業:園林花卉版，2008，2(12):68－72.

［2］吳江濤，許文年，陳芳清，等.庫區消落帶植被生境構筑技術初探［J］.中國水土保持，2007(1):27－30.

［3］Kenwick R A，Shammin M R，SullivanW C.Preferences for riparian buffers［J］.Landscape and Urban Planning，2009，91(2):88－96.

［4］Lane R R，Mashrioui H S，Kemp G P，et al.Potential nitrate removal from a river diversion into a Mississippi delta forested wet－land［J］.Ecological Engineering，2003，20(3):237－249.

［5］Ma?tre V，Cosandey A C，Desagher E，et al.Effectiveness of groundwater nitrate removal in a river riparian area:the importance of hydrogeological conditions［J］.Journal of Hydrology，2003，278(1/4):76－93.

［6］Mander ü，Kuusemets V，L?hmus K，et al.Efficiency and dimensioning of riparian buffer zones in agricultural catchments［J］.Ecological Engineering，1997，8(4):299－324.

［7］葉濱.西泉眼水庫成為哈市正式供水水源［N］.哈爾濱日報，2007－10－24(10).

［8］李喆，姜作發，李池陶，等.西泉眼水庫冰下浮游動物種群結構的觀察［J］.水產學雜志，2006，19(1):62－67.

［9］Palmer G C，Bennett A F.Riparian zones provide for distinct bird assemblages in forest mosaics of south－east Australia［J］.Biological Conservation，2006，130(3):447－457.

［10］張虹.三峽庫區消落帶土地資源特征分析［J］.水土保持通報，2008，28(1):46－49.

［10］周以良.中國大興安嶺植被［M］.北京:科學出版社，1991.

［11］易富科.中國東北野生維管束植物［M］.北京;科學出版社.2008.

［12］吳征鎰.中國種子植物屬的分布區類型［J］.云南植物研究，1991(S4):1－3.

［13］蔣有緒，郭泉水，馬娟，等.中國森林群落分類及其群落學特征［M］.北京:科學出版社，1998.

［14］張金屯.數量生態學［M］.北京:科學出版社，2004.

［15］Kent M，Coker P.Vegetation description and analysis［M］.Boca Raton:CRC Press，Belhaven Press，1992.

［16］張金屯.植被數量分類和排序的發展［J］.山西大學學報:自然科學版，1991，14(2):215－224.

［17］張潔瑜，馬克明，建三江農墾分局濕地植物群落分類和排序［J］.濕地科學，2008，6(3):359－365.

［18］李海濤，賀金生，倪志誠，等.西藏拉孜縣草地植物群落的TWINSPAN分類及其物種多樣性研究［J］.江西農業大學學報，2004，26(1):31－36.

［19］黃亮，黎道豐，蔡慶華，等.不同水生植物對滇池入湖河道污水凈化效能的比較［J］.生態環境，2008，17(4):1385－1389.