三峡水库消落区一年生植物的幼苗库特征、幼苗发生及植被的季节动态

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三峡大坝(Three Gorges Dam,TGD)作为世界上最大的大坝,自蓄水以来在其上游形成了长度达660km的三峡水库(Three Gorges Reservoir, TGR)。水库现行水位调度于每年9月开始蓄水至10月中旬蓄水至最高水位,并于次年1月逐步开始下降,5月降至防洪限制最低水位145m。蓄水在库区形成了垂直落差达30m的消落区。  三峡水库每年退水后,消落区大片裸地呈现,高程越低裸地呈现越明显,而随着时间的延长,在蓄水前会形成以一年生植物占优势的植被,一年生植被作为消落区生态系统的重要组成部分,其幼苗库组成、幼苗发生多少、快慢及植被的季节动态都在一定程度上影响着消落区群落的稳定。因此,本研究以三峡水库消落区的一年生植被为研究对象,选取巫山、云阳、万州、丰都4个样地,采取划分样带设置固定样方的方法,分别于2013年4月、5月、6月、7月、8月对消落区一年生植物的幼苗库组成、幼苗发生及植被的季节动态进行研究。  (1)通过对消落区不同高程幼苗库的丰富度、多样性、物种组成的研究发现:随着水淹强度的增加,幼苗库的丰富度、多样性、幼苗密度等都有降低的趋势,且由于每年160m以上高程由于水淹较晚且退水较快,水淹时间较短,而160m以下高程由于在水淹较早且退水较慢,水淹的时间长等原因,造成土壤中的种子由于不能耐受长时间的水淹而死亡,因此160m以上幼苗库的物种丰富度、密度、多样性等都显著的高于160m以下高程,其中,夏季洪汛的频繁干扰会进一步降低一年生植物幼苗库的丰富度、多样性及密度。而幼苗库的组成在不同的高程带也不完全相同,其中,172m以小蓬草、鼠麴草、狗尾草、酢浆草、附地菜、马唐等优势度较为明显,168m以狗尾草、马唐、苍耳、狼杷草、酢浆草、龙葵等优势度明显,164m以马唐、狗尾草、酸模叶蓼、鼠麴草、稗、狼杷草等优势度明显,160m以马唐、狗尾草、鳢肠、狼杷草、稗等占优势,156m则以狗尾草、马唐、狼杷草、鳢肠、稗占优势,152m以狗尾草、马唐、鳢肠、狼杷草、黄鹌菜等占优势。总的来说,每个高程占优势的物种多为每年水淹前能够完成生活史、能产生较多的成熟种子、种子对一定程度的水淹有耐受性的物种。  (2)通过对消落区内不同高程的一年生植物的幼苗发生规律进行调查发现:消落区内所有高程(除164m高程物种数及幼苗发生比例随时间呈先上升后下降趋势外)的一年生植物的物种数及幼苗发生比例随着时间的延长呈下降趋势。尽管由于本底差异造成幼苗组成在不同的样地有一定的差异,但是各样地常见物种(除有少量种不同外)相似,其中,狗尾草、稗、马唐、小蓬草、狼杷草、苍耳、酸模叶蓼、野黍等为四个样地中的常见种,它们主要表现出两种发生策略:快速发生策略和持续发生策略,其中快速发生策略是大部分一年生植物的主要发生策略,这是植物与环境相互作用的结果,消落区反季节的大深度水淹大大缩短了一年生植物生长所需要的时间,而尽早发生在无形中增加了幼苗的适合度,所以这种对策使得幼苗个体尽早获得有限的资源、占据空间并因此增加其生存的几率,对之后的生长、繁殖等生活史的一系列过程产生积极影响,从其生存率来看,大量的幼苗集中萌发为环境筛选提供了足够数量的个体,使得最终还有一部分幼苗存活下来,这将对种群的更新和繁殖提供足够的物质基础。因此快速发生策略是一年生植物对特定的消落区环境的适应性选择。  (3)通过对消落区不同高程一年生植被的季节动态进行研究发现,不同高程物种数随时间的变化呈现出的规律不完全相同,其中172m、168m高程的物种数总体上随时间呈下降的趋势,164m、160m高程的物种数随时间呈先上升后下降的趋势,156m、152m高程由于受夏季洪汛的影响,物种数急剧下降,但是每个高程的物种数在不同的时间之间没有显著差异(P>0.05)。虽然不同样地植被组成不完全相同,但植被动态表现相似,即不同高程一年生植被的物种组成及每个物种的优势度随季节的变化不同:较高高程(172m、168m)植被动态季相明显,有一定的植被替代现象,在4、5月冬萌型和春萌型植物优势度相当,而6、7、8月春萌型的植物占优势,且随着时间的推移优势物种的优势度越来越明显,且优势物种越来越稳定;中间高程(164m、160m高程)植被较为稳定,优势物种也较为固定,分别以酸模叶蓼-稗-狗尾草-狼杷草-马唐和稗-酸模叶蓼-马唐-狼杷草-藿香蓟占优势;然而,在较低高程(156m、152m)由于受夏季洪汛的影响,植被处于不稳定状态,一年生植物在此高程存在衰退的迹象。总的来讲,消落区较高高程(172m、168m),物种数相对较多,一年生植被的季节动态明显;中间高程(164m、160m)一年生植被较稳定;较低高程(156m、152m),由于受干扰较为频繁,物种数越少,一年生植被的季节动态不稳定。因此,此研究对深刻理解并预测消落区的物种组成及植被动态具有重要意义。  通过此研究可以得出,水淹强度作为三峡水库消落区中最重要的影响因素,对植物的适应性有选择性,但植物在面对环境的影响时也不是完全被动的,而是通过改变自身的特性提高在群落中的竞争能力来适应这样的环境而生存下去。总的来说,在消落区中表现出竞争优势的物种大多是幼苗发生量多、发生快且生长速度较快的物种,如狗尾草、稗、马唐、小蓬草、狼杷草、苍耳、酸模叶蓼、野黍等,它们在出露初期快速发生产生大量幼苗,而后快速的生长,占据空间进行光合作用,形成大片自己的种群,提高竞争力而排斥其它物种。
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