三峡水库消落带外来植物组成及分布特征

[目的]探究三峡水库消落带外来植物的物种组成及分布特征,为库区外来植物管理防控、生物多样性保护和生态安全管理提供理论支持和数据参考。[方法]通过对库区消落带外来植物的实地调查,结合文献资料,研究外来植物的物种组成、原产地、引入途径、生活型及消落带外来植物的分布现状。[结果]三峡水库消落带存在66种外来植物,隶属于22个科50属,其中菊科、豆科、茄科和苋科是三峡水库消落带外来植物的优势科,共有40种,占总种数约60.6%,菊科的数目最多,达到21种;外来植物中来源于美洲的物种最多,达到66.7%;生活型以一年生草本植物居多;花果期多集中于5—10月份;外来植物中分布最为广泛的物种是大狼杷草、喜旱莲子草、鬼针草、钻叶紫菀、小蓬草和土荆芥;三峡水库内库首和库中区域消落带分布的外来植物较多。[结论]三峡水库消落带外来植物种类较多,分布广泛,在常年回水区外来植物入侵态势较为严重,入侵植物防控的形势不容乐观。建议结合消落带管理方法和消落带植物群落特征建立外来植物防治机制,积极采取相关措施,加强消落带外来植物扩散机制及其对本地生态系统影响的研究。     

三峡水库奉节以东秭归和巫山段消落带植物群落动态特征

基于2008—2012年对三峡水库奉节以东秭归和巫山段消落带固定样地不同海拔区段植物群落的5a定位监测,研究消落带植物群落的物种组成、优势植物、植物生活型和物种多样性的动态变化,结果表明:1)截止2012年,消落带海拔156—172 m区段共经历了4次水库水位涨落。经历首次后(2009年),消落带原生植物由55科147种减少到18科33种,经历4次后(2012年),减少到14科39种。与经历水库水位涨落前(2008年)比较,经历首次后的科数减少了67.3%,种数减少了77.6%;经历4次后的科数减少了74.5%,种数减少了73.5%。在消落带原生植物减少的同时,出现了许多"新"植物。经历首次后出现了49种,经历4次后出现了23种,分别占调查当年样地植物种类总数的59.8%和32.9%。海拔172—175 m区段共经历了2次水库水位涨落,消落带原生植物由40科91种(2008年)减少到了13科20种。与经历水库水位涨落前比较,科数减少了67.5%,种数减少了78.0%。出现"新"植物21种,约占调查当年样地植物种类总数的44.7%。通过对历次调查中消落带植物"消失"和"出现"的数量比较表明,消落带植物对经历首次水库水位涨落的反应最为敏感,此后,虽又经历过几次水库水位涨落,但其变化速率趋于减小。2)不同海拔区段、不同生态适应型植物的"消长"动态和优势种组成不完全相同。海拔156—172 m区段,经历4次水库水位涨落后,在消落带植物群落中占优势的草本植物种为菊科(Compositae)的鬼针草(Bidens pilosa)、禾本科(Gramineae)的狗牙根(Cynodon dactylon)、毛马唐(Digitaria chrysoblephara)、狗尾草(Setaria viridis)、莎草科(Cyperaceae)的碎米莎草(Cyperus iria),占优势的灌木树种为漆树科(Anacardiaceae)的盐肤木(Rhus chinensis)和大戟科(Euphorbiaceae)的算盘子(Glochidion puberum);在海拔172—175 m区段,除鬼针草、毛马唐仍为优势种外,还增加了大戟科的湖北算盘子(Glochidion wilsonii),马鞭草科(Verbenaceae)的黄荆(Vitex negundo),葡萄科(Vitaceae)的五叶地锦(Parthenocissus quniquefolia)等树种。3)消落带植物群落的优势生活型为一年生和多年生草本;物种多样性随着水库水位涨落次数的增加总体变化呈减少趋势。4)三峡水库水位周期性涨落导致消落带发生水陆环境交替变化,不同生态适应型植物对变化生境的适应能力有所不同,是消落带植物群落发生变化的主要驱动因素。     

三峡水库消落区植被在差异性水淹环境中的分布格局

人工水库修建引发的差异性水文节律是决定消落区植被群落格局的主要因素,高强度水淹环境中水淹胁迫是影响植被的重要因子而低强度水淹环境中物种竞争是影响植被的重要因子。为了探究差异性水淹环境中三峡水库消落区植物的水淹耐受能力及光资源竞争能力(植物株高)对植被群落分布格局的影响,对三峡水库典型消落区不同水淹强度下生长的植被进行了研究,结果表明:(1)典型消落区调查共发现有植物41种,其中高耐淹低竞争能力型植物4种,其生物量在所有物种生物量中的占比达70.99%,低耐淹高竞争能力型植物23种,其生物量占比为28.02%,低耐淹低竞争能力型植物14种,生物量占比不足1%,消落区内无高耐淹高竞争能力型植物物种分布;(2)高耐淹低竞争能力型植物在水淹强度大的消落区区域占优,低耐淹高竞争能力型植物在植物物种竞争压力大的消落区区域占据主导,低耐淹低竞争能力型植物在消落区中仅有零星分布;(3)消落区植被生物量格局随着高程增加呈现出先增加后减少的趋势。研究差异性水淹环境对三峡水库消落区植被分布的影响,可以为深入理解消落区植被分布格局的形成机制和大型水库消落区植被恢复与重建提供理论依据。     

三峡水库消落区不同海拔高度的植物群落多样性差异

本文对三峡水库消落区不同海拔间植物多样性和植物群落结构差异进行了研究。从α多样性上来看,上部和中部消落区物种丰富度和均匀度差异不显著,下部消落区丰富度指数明显低于中上部。下部消落区植物种间相遇几率较大,植物种间相互依存性较强。从β多样性上来看,由上部到中部再到下部,随着海拔下降,水库消落区植物物种的替代性减少是均质的;不同地区间β多样性没有显著性差异,但不同海拔间差异显著。从群落结构及稳定性上来看,目前水库消落区植物群落结构稳定性中部<上部<下部,上部消落区水淹胁迫较小,植物物种多为竞争种(C-对策种),竞争力较强的杂草偏向形成优势群落;下部消落区水淹胁迫最强,植物物种多为耐胁迫种(S-对策种),能忍受高强度水淹环境的物种形成了植物群落;中部消落区,处于物种定居和水淹胁迫的双重压力下,竞争种和耐胁迫种间竞争明显,更偏向于形成共优群落,其群落稳定性较差。在目前情况下,消落区下部的植物群落组成比较单一,但是随着水库蓄水高程稳定在175 m,估计消落区上中部群落组成也会逐渐趋于单一化。     

三峡水库消落区不同生活史类型植物群落的空间分布格局

为探究三峡水库消落区不同生活史植物群落随海拔梯度及水库干流沿程的空间分布规律,于2017年8月至2017年9月对三峡水库干流消落区植被进行了调查。研究结果表明:(1)三峡水库消落区植被的植物物种丰富度随距大坝里程距离的缩短而呈现逐渐减小的趋势。(2)三峡水库消落区不同生活史类型植被群落盖度对水淹梯度胁迫的响应呈现相反的变化规律:随着消落区高程的升高,一年生植物对消落区植被覆盖度的贡献逐渐增加,而多年生植物对植被群落覆盖度的贡献逐渐降低。但是,在消落区的任一高程区域,多年生植物物种盖度均要大于一年生植物物种盖度。(3)采用TWINSPAN植被分类方法可对9个样地607个样方的三峡水库消落区植被划分为25个组,其中苍耳+狗牙根群落Ass.Xanthiumsibiricum+Cynodon dactylon(含213个样方)、狗牙根群落Ass.Cynodon dactylon(包含137个样方)、狗牙根+香附子群落Ass.Cynodon dactylon+Cyperus rotundus(含55个样方)、狗牙根+酸模叶蓼群落Ass.Cynodon dactylon+Polygonum lap...     

三峡水库消落带植被分布规律及对磷迁移和鱼产力的影响

为了探究三峡水库消落带植被的分布规律及其对库区生态环境和渔业的潜在贡献,对秭归、云阳和忠县库区共计30个典型消落带断面的植物群落结构特征、植物营养成分、断面坡度及土壤理化特性进行了调查分析。结果表明,(1)共发现54科、61属、209种植物,其中狗牙根(Cynodon dactylon)和苍耳(Xanthium sibiricum)为主要优势种,平均盖度分别为29.73%和26.87%;随着水位高程逐渐降低,狗牙根、喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)和茼麻(Abutilon theophrasti)的盖度逐渐增加,苍耳、草木犀(Melilotus officinalis)和狼粑草(Bidens tripartite)的盖度逐渐降低,而葎草(Humulus scandens)、狗尾草(Setaria viridis)和酸模叶蓼(Polygonum lapathifolium)的盖度先增加后降低;植被的分布还受到断面坡度的影响,狗牙根的盖度与坡度呈显著负相关(P<0.001),而苍耳的盖度则随着坡度呈现先增后降的显著单峰形态分布(P<0.001...     

三峡水库峡谷地貌区消落带土壤氮磷钾、有机质含量和pH值的时空动态

基于三峡水库巫山段和秭归段消落带海拔155～172 m区段经历水库水位涨落前(2008年)和经历1次(2009年)、4次(2012年)、7次(2015年)水库水位涨落后土壤化学性质的长期定位监测,研究峡谷地貌区消落带土壤氮(N)、磷(P)、钾(K)、有机质(OM)含量和pH值的时空动态变化规律,并对其养分状态进行评价.结果表明: 随着经历水库水位涨落次数的增多,消落带土壤全氮(TN)、速效氮(AN)、速效钾(AK)和OM含量减少,全磷(TP)、全钾(TK)、速效磷(AP)含量和pH值增加;经历水库水位涨落前和经历1次水库水位涨落后,消落带各土层的TP、TK和AP含量为巫山样地>秭归样地,经历4次和7次水库水位涨落后,变为秭归样地>巫山样地;随着经历水库水位涨落次数的增多,消落带大多数土壤化学指标含量在土层间的差异减小.对照全国第二次土壤普查养分分级标准,经历7次水库水位涨落后,秭归样地土壤TP和AP含量达到极高等级,巫山样地土壤AP含量为高等级,其他指标为中等及以下等级.三峡水库的水文特征、人为活动的干扰,以及不同土壤化学指标性质的差异,是峡谷地貌区消落带土壤N、P、K、OM含量和pH值时空变化的主要驱动因素.     

三峡水库消落区模拟水淹对4种草本植物生长的影响

通过对狗牙根(Cynodon dactylon)、香附子(Cyperus rotundus)、芦苇(Phragmites australis)和羊茅(Festuca ovina)等4种草本植物在长江实际水域进行模拟水淹试验,水淹深度为5 m、10 m、15 m、20 m和25 m,水淹时间为180 d,出水恢复时间为50 d,观测其水淹期间以及出水后盖度的变化,揭示不同水淹条件对4种试验植物生长的影响,从而进一步探讨每种植物在三峡水库消落区植被修复过程中适宜种植的高程。结果表明:水淹导致植株盖度下降,水淹深度越低盖度下降越显著;出水后,除香附子和芦苇在深度为25 m的处理组不能进行恢复生长外,其余皆能恢复生长,但随着水淹深度的加深,越难恢复至淹前水平;各适生植物在消落区的适宜生存范围和最适生存范围:狗牙根和羊茅,175 m～150 m和175 m～155 m;芦苇,175 m～155 m和175 m～160 m;香附子,175 m～155 m和175 m～165 m。     

三峡水库消落带现存植物自然分布特征与群落物种多样性研究

水文节律是河岸带植物群落演替的主要驱动因子,三峡库区"冬蓄夏泄"的水位调度方式不利于原河岸带陆地植物群落的生存。为揭示三峡库区消落带植被在经历长期水位变动后的物种多样性特征及其分布的时空格局,研究以2008年消落带典型区域固定样地野外调查资料为依托,于2016年9月对经历长期水位涨落周年后的消落带植被的自然分布特征与群落物种多样性等进行复位调查研究,运用重要值、多样性指数、LSD检验等统计计算方法针对物种组成、群落多样性及生活型进行了深入探讨。结果表明:区域植被类型以一年生和多年生的草本植物为主,共发现和确认草本植被群落共有22科40属49种,其中禾本科(Gramineae)6种6属、菊科(Compositae)9种9属、蓼科(Polygonaceae)3种1属、大戟科(Euphorbiaceae)6种5属,为主要优势科,单种、属现象明显;消落带植被的物种多样性随海拔变化呈现"单峰"分布格局,中等海拔(155—165 m)的植物物种多样性最高;且海拔与物种多样性指数(Shannon-weiner指数、Pelou指数、Simpson指数和Richness指数)之间的趋势模拟均呈幂指数关系,其拟合系数r值分别为0.834、0.824、0.817和0.808;受环境资源结构决定,不同海拔消落带物种均呈现出特定的R生存对策。此区段消落带共发现9种生活型,且随海拔的增加,一年生草本植物均占据极大的优势地位,但是库区植物的生活型更加多样化,其他生活型,如藤本、灌木以及落叶乔木的物种出现且数量表现为逐渐增多。这些研究结果对未来消落带物种多样性提高及地域性特色的消落带植被维护具有重要的参考价值。     

三峡水库秭归段消落带植物群落特征及其与环境因子的关系

消落带植被群落特征及物种多样性的研究一直是植物生态学和恢复生态学研究的热点。三峡水库的运行对消落带生态系统造成了极大的影响,如引起绝大部分河岸带土著植物消失、生物多样性降低以及土壤侵蚀严重等一系列生态学问题。研究消落带植物群落特征及其影响机制,旨在丰富消落带新生湿地生态学研究内容,为消落带植被的恢复、湿地保护和管理提供科学依据。通过对三峡水库秭归段香溪河与童庄河陡坡消落带植物群落及其环境因子的实地调查,并结合双向聚类分析及典范对应分析(CCA),研究了三峡水库消落带植物群落特征、物种多样性及其与环境因子之间的关系。结果表明:(1)在三峡水库秭归段消落带共发现维管植物34种,隶属于15科32属,其中菊科(Compositae)和禾本科(Gramineae)种类数较多,为优势物种,植物群落组成以草本植物为主,一年生和多年生草本植物为23种和11种,分别占67.65%和32.35%,一年生植物占绝对优势;(2)随海拔升高,物种数、Shannon多样性指数、Pielou均匀度从低海拔到高海拔随着海拔的增加而升高,而Simpson优势度指数指数从低海拔到高海拔呈下降趋势;(3)双向聚类显示消落带...     

三峡库区消涨带植物群落的数量分析

运用双向指示种分析法(TWINSPAN)和除趋势对应分析法(DCA)对三峡库区消涨带植物群落进行了数量分类和排序分析。TWINSPAN将122个样方分成19类,可归为4个植被型,分类结果反映了植物群落与环境梯度间的关系,并在DCA分布图上得到较好的验证。DCA分布图的对角线基本反映了水淹时间长短和土壤湿度高低,表明水淹时间和土壤湿度是该区域植物群落组成和空间分布的主要限制性影响因子。对消涨带不同部位植物群落的物种组成和分布规律的分析为筛选耐水淹物种、进行三峡水库消涨带的植被恢复提供了物种参考。     

三峡重庆库区不同鸟类群落的物种组成及多样性研究

1996～1997年,对三峡工程重庆库区的鸟类群落物种组成和种群数量进行了调查,共调查记录库区鸟类15目48科226种,数量18929只。用鸟类数量级划分、Sorensen相似性指数、Shannon-Wiener指数和Pielou指数分析库区各种生境鸟类群落物组成和物种多样性结果表明：1）库区天然林、人工林、灌草丛和水域生境中鸟类群落的组成与农田生境具有较高的相似性,尤以人工林和农田的相似性最高;2）库区人工林生境鸟类群落物种多样性最高;3）库区由于长期以来人类活动的影响,生境日趋单一,已逐渐形成一种以农田灌丛鸟类为主的鸟类生态系统。     

三峡水库坝前段蓄水前后桡足类种类组成的变化

三峡水库蓄水后库区水环境发生了巨大变化,坝前茅坪至归州的西陵峡段由激流型河流生态系统演变为相对静水的水库型生态系统。桡足类是河流、湖泊、水库中重要的浮游动物类群,在水生态系统中占有重要地位,在浮游动物的研究中备受重视[1—7]。20世纪50年代三峡水库论证时也曾对其淹没区小水体的桡足类进行过调查,并对建库后的桡足类的种类组成进行了预测,但当时在未成库区干流中没有采集到桡足类[8]。作者对三峡水库蓄水前后坝前段(茅坪至归州)的桡足类进行研究,以期为三峡水库水生态系统中桡足类的演替、水环境管理、第二和第三阶段蓄水后桡…     

三峡水库香溪河库湾底泥中总氮、总磷含量的时空分布

2004年10月-2006年7月,对三峡水库香溪河库湾底泥中总氮(TN)、总磷(TP)含量的时空分布特征及其影响因素进行了分析.结果表明：香溪河库湾底泥中TN、TP含量均表现为“中间高,两头低”的空间分布规律,其中,TN含量最高值为1.08 mg·g^-1,出现在库湾中部区域,最低值为0.89 mg·g^-1,出现在河口附近区域;TP含量最高值为1.07 mg·g^-1,最低值为0.80 mg·g^-1,分别出现在库湾中部和库尾.TN含量按秋季、冬季、春季的顺序依次降低,从春季到夏季则大幅上升,夏季达最高值;TP含量的季节波动较小,以春季最高.研究区底泥中TN、TP含量的年际差异均达显著水平.香溪河库湾底泥中总氮、总磷含量的空间分布主要受水体中悬浮物质沉积率的影响,沉积率较高区域的TN、TP含量较高;TN含量的季节波动主要受上游来水量季节变化的影响,而TP含量 的季节变化主要源于点源污染.     

三峡库区生态环境与可持续发展对策研究

在分析三峡库区生态环境面临严峻挑战的基础上,指出了三峡库区生态环境的脆弱性、自然资源的不合理开发、管理不当和协调失误、法制观念淡薄和执法力度不足是造成三峡库区生态环境恶化的主要原因,最后提出了减缓三峡库区生态环境恶化的可持续发展对策:生态环境恢复与重建,农业生产方式的转变,管理制度的改革。     

三峡库区消涨带特有濒危植物丰都车前Plantago fengdouensis的迁地保护

丰都车前(Plantago fengdouensis)为近年在三峡库区消涨带发现的一特有植物。通过多年的调查,发现该种仅分布于重庆市忠县、丰都县和巴南区等3个长江江心岛上,总共290株。随着三峡水库的逐步蓄水,丰都车前的自然分布区将于2006年全部水淹,使其成为因三峡工程建设而导致自然生境和野生居群全部毁灭的唯一的草本植物。为保护这一即将野外灭绝的稀有植物,在对其地理分布、生态学和群落学调查的基础上,对其形态特征、年生长周期和生殖值与同属植物车前(P.asiatica)和北美车前(P.virginica)进行了调查、试验和比较研究,表明丰都车前果期长、种子不适宜长距离传播和生殖值低以及长江水淹干扰是其狭域分布和数量稀少的主要原因。同时探讨了其迁地保护策略,并提出了下一步的研究和保护建议。     

三峡库区植被生物量和生产力的估算及分布格局

三峡工程对三峡库区的生态环境将会产生巨大影响,对库区生物量和生产力的本底研究具有重要的科学意义和历史价值.以108块临时样地及森林资源清查数据为基础,对三峡库区植被生物量和生产力进行估算,结果表明:(1)三峡库区植被总生物量和年生产力分别为1.17×108t、1.77×107t,占全国森林植被的0.91%和3.62%,均高于全国平均水平;(2)三峡库区马尾松林生物总量最多,达到4.14×107t,常绿阔叶林单位面积生物量最高,为85.60t hm-2;(3)竹林的NPP最高,为10.10t a-1 hm-2,柏木林最低,仅为4.21t a-1 hm-2;(4)三峡库区植被平均生物量和NPP均呈现"东高西低,北高南低"的分布格局,与经纬度没有明显相关性;(5)森林植被平均生物量随着海拔上升而增加,在海拔为1500～1800m范围内达到最大值59.05t hm-2,随后迅速下降.(6)NPP随海拔变化呈现"先减后增随后又减"的规律,最大值出现在900～1200m区段,为7.07t a-1 hm-2;(7)库区海拔在300～1500m间的森林植被总生物量和总生产力分别为8.15×107t和10.38×106t a-1,占整个库区的83.58%和83.83%.     

三峡库区消涨带植被重建

重建三峡水库消涨带植被对于恢复消涨带功能、维持三峡工程安全和修复长江流域退化生态系统具有十分重要的意义.消涨带可分为自然消涨带和人工消涨带,自然消涨带及其植被是流域生态系统的组成部分,具有重要的生态、社会和经济价值.人为控制水位涨落而形成的人工消涨带很少有植被覆盖,属于退化的生态系统.三峡消涨带包括三峡自然消涨带和三峡水库消涨带,三峡工程的建设将淹没三峡自然消涨带及其植被并产生没有植被覆盖的三峡水库消涨带.作者认为开发利用三峡水库消涨带土地资源,发展库区经济将导致库区生态环境恶化、危及三峡工程安全且不利于长江流域生态系统的健康.解决三峡水库消涨带问题的关键是重建消涨带植被,并恢复其功能.该文从水利建设与环境保护的关系、三峡水库管理与库区景观建设的需要、消涨带功能恢复与流域生态系统康复和促进水库消涨带研究的深入阐述了开展三峡水库消涨带植被重建的必要性.     

Distribution and potential eco-risk of chromium and nickel in sediments after impoundment of Three Gorges Reservoir,China

The impoundment of the Three Gorges Reservoir (TGR) altered the hydrodynamic conditions and modulated the accumulation and behaviors of heavy metals in the sediments. In this study, the sediments from the riparian and submerged areas of the entire TGR mainstream were collected in 2014 to investigate the spatial distribution of chromium (Cr) and nickel (Ni), and to assess their contamination state and potential eco-risk to aquatic environment by multiple indices. Results showed that the concentrations of Cr and Ni in the sediments increased toward the dam. The concentrations of Cr were significantly higher in the riparian sediments than in the submerged sediments, whereas the Ni concentrations were comparable. The relatively high storages of Cr and Ni in the sediments existed near the dam. The physiochemical properties of sediments and local human activities controlled the spatial variations of Cr and Ni in the sediments. Currently, the TGR sediments are not heavily contaminated by Cr and Ni and show low eco-risk. Nevertheless, considering the decrease in sediment loads from the upper Yangtze River and the rapid urbanization in the TGR catchment, much more attentions should be paid to the geochemical behaviors and the eco-risk of Cr and Ni in the sediments.