水電開發景觀生態系統演變趨勢研究

彭 艷，欒 麗，左有璐，何宇靜，李 雪

(中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川 成都 611130)

0 引 言

流域景觀生態系統能夠提高為人類社會生態系統服務的質量，良好的生態系統是一個流域或區域生態環境可持續發展的重要保障[1]。梯級水電站開發對支撐國民經濟和社會發展都起著重要作用，但梯級開發空間布局的密集分布具有的長期協同作用，在促進經濟增長的同時，也會對景觀生態系統產生了長期、潛在的影響[2-5]。水電開發景觀生態影響范圍較廣，包括直接和潛在影響區域。梯級水電站建設引起的景觀生態系統演變是水電開發累積環境影響研究的重點內容之一[6]。

流域景觀生態系統具有動態性的特點，總是處于不斷變化的時空之中，對流域景觀生態系統演變規律的研究必須同時考慮時間和空間兩個方面，進行時空一體化研究是流域景觀生態環境研究的必然趨勢。在時間和空間上把握流域景觀生態環境關鍵要素的分布與變化情況，揭示流域景觀生態環境的變化規律，成為流域景觀生態環境研究需要解決的難題。

大渡河流域自然環境具有高海拔、垂直變化及生態系統具多樣性、復雜性、脆弱性等特點。本文以大渡河干流建成運行的瀑布溝水電站景觀生態影響區為代表，開展典型水電工程影響區景觀生態系統演變趨勢和演變規律研究，為流域規劃、管理和保護以及綜合治理提供決策依據，從而促進流域生態環境和經濟社會間的全面協調與可持續發展[7-10]。

1 流域生態景觀格局

景觀生態學是研究一定地理單元內、一定時間階段的生態系統類群的格局、特點、綜合資源狀況、相互間物與流交換等自然規律，以及人為干預下的演替趨勢，揭示其總體效應對人類社會的現實與潛在影響的學科[7-10]。瀑布溝水電站影響區域，景觀生態體系由多種組分組成，這些組分可以是不同的生態系統，也可以是生境。分析流域景觀格局隨時間的動態過程可以揭示流域景觀變化的規律和機制，為實現流域資源的可持續利用提供理論依據[7-10]。

2 早期景觀生態系統特征

早期的景觀生態系統，即水電站開發建設之前的景觀生態系統狀態，比較接近于原始狀態。區域早期景觀生態系統構成比較復雜，有20個景觀生態類型，包含水域和19個自然與人工或者半人工半自然景觀生態類型。在所有的景觀生態類型當中，斑塊數最少的為亞高山竹林景觀，僅有2個斑塊，斑塊數最多的為大田作物類型與聚落景觀，共有73個斑塊，主要是靠近河谷底部的喜歡溫暖的低山落葉闊葉林景觀、亞熱帶山地灌叢景觀、干暖河谷灌草叢植被景觀和大田作物、果園等人工植被景觀。早期景觀生態類型指數見表1。

3 中期景觀生態系統特征

中期景觀生態系統，即水電站開發建設之后、竣工驗收發電運行之前的景觀生態系統狀態，也就是說在施工建設發展過程中的狀態模樣。

受施工活動影響，景觀生態類型的斑塊總數略有增加，由438個斑塊增加到441個斑塊，增加了5個斑塊，主要變化的類型包括干暖河谷灌草叢景觀、亞熱帶山地灌叢景觀、大田作物類型與聚落景觀、果園類型與聚落幾個景觀生態類型內部，斑塊數有微幅調整，數量均在1～2個之間；其余景觀生態類型變化很小。中期景觀生態類型指數見表2。

4 近期景觀生態系統特征

近期景觀生態系統的現狀，電站建設完成后、開始運行發電后的景觀生態系統或者景觀體系的實時狀態。由于水庫蓄水，這時候主要會發生兩種情況，一是水庫蓄水淹沒了一部分景觀生態類型，包括原來的大渡河流域水體和自然與人工或者半人工半自然景觀生態類型均會被淹沒；二是未淹沒的景觀生態類型會發生一定幅度的變化，側重在少數景觀生態類型的斑塊數和斑塊面積有微幅調整。由于淹沒線的切割，斑塊數量大幅度增加，表明區域景觀生態類型的斑塊破碎化有所增加。總體上，大渡河水域的面積也有較大幅度的增加；在保留下來的景觀生態類型當中，其面積比例都有所下降。近期景觀生態類型指數見表3。

用Fragstats 3.3軟件計算區域近期景觀生態類型部分指數，結果見表4。從表4可以看出，僅就“MPS”來看，除了大渡河流域水系，斑塊平均面積最小的是亞高山常綠灌叢景觀，斑塊平均面積最大的是干暖河谷灌草叢景觀，它們之間差距達到8.8倍。這表明干暖河谷灌草叢景觀在保護生物學方面，作為生長地、棲息地具有較好的容納能力和承載能力；反之，亞高山常綠灌叢景觀的容納能力和承載能力較差。一個具有較小MPS值的拼塊類型比一個具有較大MPS值的拼塊類型更破碎。

表4 用Fragstats3.3軟件計算的近期景觀生態類型部分指數

在生態學上，AWMSI是度量景觀空間格局復雜性的重要指標之一，并對許多生態過程都有影響。如拼塊的形狀影響動物的遷移、覓食等活動，影響植物的種植與生產效率；對于自然拼塊或自然景觀的形狀分析還有另一個很顯著的生態意義，即常說的邊緣效應。區域景觀生態類型當中，除開水域，面積加權的平均形狀因子(AWMSI)最大的為干暖河谷灌草叢景觀，其值為3.06，面積加權的平均形狀因子(AWMSI)最小的為亞高山常綠針葉林景觀，其值為1.26，表明干暖河谷灌草叢景觀在區域景觀體系構成當中，占有較高的權重，反之，亞高山常綠針葉林景觀所占權重在所有的景觀生態類型中為最小。

5 區域景觀生態系統演變趨勢分析

區域近期、中期、近期景觀生態系統狀況的比較分析如表5和圖1所示。由表5、圖1可以看出，瀑布溝水電站在開發前、施工期與蓄水后三個不同時期，其景觀與景觀生態類型的完整性與穩定性質量等級沒有發生大的變化。施工期由于開挖作業，景觀破碎度增加，圖斑數增加了3個；蓄水后由于淹沒影響，圖斑數相對于開發前減少了13個，比例為3.0%。特別是在景觀與景觀類型的完整性與穩定性質量等級比較高的單元，它們的面積比沒有受到太大影響的情況下，景觀生態類型的完整性與穩定性質量等級不會發生大的變化。

圖1 3個時期景觀生態系統圖斑數和面積的變化

表5 3個時期景觀生態系統狀況的比較分析

綜上所述，水電開發對區域景觀生態系統的影響主要是淹沒導致景觀生態系統破碎化、形成新的“漲落帶”景觀及水庫淹沒導致近岸陸生景觀帶結構、功能發生變化。瀑布溝水電站影響區研究的景觀生態演變時間段跨度為30 a左右。區域多項景觀生態指數均保持較為一致的變化趨勢，如斑塊數、斑塊密度等指數均為先上升后下降的趨勢，而最大斑塊指數和聚集度指數則為先下降后上升趨勢。總體上，在長期的演變過程中，自然因素與人文因素的綜合作用對研究區內生態環境改善是漫長而又持續的[11-14]，但是區域景觀生態類型的完整性與穩定性質量等級不會發生大的變化。