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水坝建设对石羊河植物种类的影响

来源:学术堂 作者:朱老师
发布于:2017-04-05 共7828字
  摘要

        石羊河流域是甘肃省三大内陆河流域之一[1],可分为南部祁连山、中部走廊平原、北部低山丘陵及荒漠四大地貌单元[2],植被分布具有明显的地带性,类型丰富,主要包括高山草甸、森林灌丛、荒漠及绿洲等。上世纪五六十年代,在流域上游及中游,修建了近30座水库,水资源分配方式及利用模式因此发生了根本性的改变,尤其在下游,由于中游对水资源的拦截,加之耕地、人口的增加,大量超采地下水,在绿洲中心地带地下水位形成漏斗状,植被已基本转为完全依靠降雨量生存[1 - 5].石羊河流域作为我国开发利用程度较高,生态环境问题较突出的内陆河流域,成为生态敏感区和脆弱带[6],备受国内外研究者关注。植被作为生态环境的重要因子之一,相关研究报道很多,从物种多样性对水资源变化的适应、植被对气候变化的响应、植被盖度动态等方面开展了相关研究,认为影响石羊河流域植被变化的主要因素是地下水和气温,植被表现为种类减少、盖度降低,总体朝退化方向发展[3 - 11].但这些研究主要集中在流域下游,或某一年代,缺乏对流域水坝建设前至今植被变化过程的系统研究。研究石羊河流域水坝修建运行以来植被的变化过程,分析水坝建设对流域植被的影响,是全面评估石羊河流域水坝建设生态效益的重要内容之一。文中通过资料收集,结合野外调查,对石羊河流域水坝建设前至今的植被变化过程进行了研究,重点分析了植物类型变化及其对外界环境的适应过程,以期为内陆河流域水坝建设对植被的影响及响应研究提供参考,为流域水资源管理者合理制定用水策略提供科学依据。
  
  1材料与方法
  
  1. 1研究区概况
  
  石羊河流域地处河西走廊东部祁连山东段与巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠南缘之间,东经101°41' ~104°16',北纬36°29' ~ 39°27'.流域面积为4. 16 × 104km2,行政区划包括武威市天祝县的部分及凉州区、古浪县、民勤县的全部,金昌市的永昌县及金川区全部以及张掖市肃南裕固族自治县、山丹县部分[12,13].地势西南高,东北低,海拔1020 ~ 5254m,气候属典型的大陆性温带干旱气候,日照时间长,强度大,温差大,蒸发量大,降雨量少,整体呈现出南多北少、东多西少的规律。特别是平原区年降水量仅150 ~300mm,下游地区更小于150mm,而年蒸发量却高达1300 ~ 2600mm,蒸发量远大于降水量,干旱指数最高达52以上。属典型的温带大陆性干旱气候,干旱、寒冷,昼夜温差大,降水稀少、蒸发量大、风大沙多,自然条件十分恶劣,生态环境极其脆弱[14].石羊河流域自东向西由大靖河、古浪河、黄羊河、杂木河、金塔河、西营河、东大河、西大河等八大河流及众多小河组成,河流补给来源为山区大气降水和高山冰雪融水,产流面积1. 11 × 104km2,多年平均径流量1. 56 × 109m3.近20年来,全流域人口增加了33:,农田灌溉面积增加了30:,而水资源量不但没有增加反而减少了约1:,水资源供需矛盾十分尖锐。目前石羊河流域是我国内陆河流域中人口最密集、水资源开发利用程度最高、用水矛盾最突出、生态环境问题最严重的流域之一。
  
  1. 2研究方法
  
  1. 2. 1历史数据的获取
  
  水坝建设前至上世纪末植被资料,通过在省档案局、博物馆等单位查阅相关资料获取[15 ~ 23].
  
  1. 2. 2植被现状调查
  
  在石羊河流域中、下游共选取43个( 其中中游22个、下游21个)荒滩作为调查对象,每个荒滩调查记录植物种、盖度、生物量等信息。
  
  1. 2. 3覆盖度调查方法
  
  每个样地在长势均匀的地段布设3条100 m长的样线,记录样线上所有植物上线长度,计算植物的占线长度与总长度百分数。
  
  C =B/L× 100%
  
  式中C为植被覆盖度,B为植物压线长度,L为样线长。
  
  1.2.4植物类型划分
  
  荒漠植物为了适应干旱的环境,通过改变叶片的结构来适应外界的环境,参考相关荒漠植物叶片分类文献[24~29]并结合植物的形态指标[30]根据叶肉的分化和细胞的排列,将石羊河中下游主要植被按照正常型、全栅型、环栅型、不规则型、退化型和禾草型6种类型归类。
  
  2结果与分析
  
  2. 1植物类型及其变化过程
  
  2. 1. 1石羊河流域植物类型
  
  通过对石羊河流域43个荒滩实地调查,共记录到植物种70种,其中灌木为37. 14%,多年生草本植物占40. 00%,一年生草本植物则有22. 86%,大部分植物种表现为以超旱生小灌木层片、强旱生小半灌木层片及沙旱生草本层片为主的旱生结构特征( 表1)。将所有物种按叶片类型划分,环栅型植物所占比例最高,共有27种,占物种总数的38. 57%,其中灌木占44. 44:,一年生草本植物占37. 04%,多年生草本植物占18. 52%,频度较大的植物种主要有: 骆驼蓬(Peganum har-mala L.)、沙蒿 (Artemisia desertorum spreng. Syst. veg)、刺蓬(Salsola ruthenica lljin in Coph. Pact.)、雾冰藜(Bassia dasyphylla)、盐生草(Halogeton glomeratus)、盐爪爪(Kalidium foliatum)、猪毛蒿(Artemisia scopar-ia) 等。其次为全栅型植物,共有12种,其中灌木33. 33%,一年生草本植物占25. 0%,多年生草本植物占41. 67%,频度较大的植物种主要有: 碟果虫实(Corispermum patelliforme)、沙蓬(Agriophyllum squarrosum)、蓼子朴(Inula salsoloides)、灰绿藜(Chenopodium glaucum)、黄耆(Astragalus membranaceus) 等。禾草型植物占总物种数的15. 71%,在禾草型中没有灌木物种,以多年生草本为主,达到72. 73%,一年生草本仅占27.27%,频度较大的植物种主要有: 冰草(Agropyron cristatum)、三穗薹草(Carex tristachya)、沙生针茅(Stipaglareosa)、芦苇(Phragmites australis)、虎尾草(Chloris virgata)、狗尾草(Setaria viridis)、画眉草(Eragrostispilosa) 等。不规则型植物占总物种数的14. 29%,在不规则型中没有一年生草本植物,其中多年生草本占60%,灌木占40%,频度较大的植物种主要有: 白刺(Nitraria tangutorum)、泡泡刺(Nitraria sphaerocarpa)、砂蓝刺头(Echinops gmelinii)、阿尔泰狗娃花(Heteropappus altaicus) 等。物种数量较少的有正常型和退化型,正常型物种占物种总数的8. 57%,其中灌木33. 33%,多年生草本植物占66. 67%,在正常型中没有一年生草本植物,频度较大的植物种主要有: 红砂(Reaumuria soongarica)、苦豆子(Sophora alopecuroides)、苦马豆(Sphaerophysa salsula)、黄花补血草(Limonium aureum)、多枝柽柳(Tamarix ramosissima)、二裂委陵菜(Potentilla bifurca L.) 等; 退化型物种主要有5. 71%,在退化型中仅有灌木,没有草本植物,频度较大的植物种主要有: 梭梭(Haloxylon ammodendron)、沙拐枣(Calligonum mongolicm)、膜果麻黄(Ephedra przewal-skii)、短叶假木贼(Anabasis brevifolia) 等。
  
  石羊河流域中下游主要植物类型比例
  
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