植物功能性状能表征其对资源的利用能力和对外界环境的响应,而水淹强度的不同使得三峡库区消落带不同高程的生境存在较大差异,因此开展不同水淹梯度下消落带植物群落生态策略及功能性状差异的研究,对全面理解植物对消落带不同生境的适应机理具有重要意义.研究选取受三峡水库水位变化影响的澎溪河流域,沿高程梯度对不同水淹强度下的植物群落及其功能性状指标进行分析.结果表明:(1)消落带植物群落处于演替的初级阶段,不同水淹梯度下的植物群落存在显著分化;(2)环境胁迫是决定消落带植物生态策略的主要因素,总体呈现较为集中的耐压策略,随着高程升高有逐渐向杂草策略转移的趋势;(3)随着高程升高,植物的高度、主茎干物质量、比根长及叶组织密度都有增大的趋势,比叶面积则相反.(4)各功能性状之间存在显著相关性,并通过形成不同的性状组合以适应不同强度水淹干扰的生境.消落带下部更倾向于投资于叶片使植物在出露期能快速获取资源和完成生活史,而消落带上部则更倾向于投资防御组织及根系以抵御干旱,研究结果可为消落带生物多样性保护及其生态系统修复提供理论依据.

三峡水库消落带是由于周期性水位涨落在长江干支流形成的大面积"冬水夏陆"区域,周期性的水淹胁迫导致消落带植被群落发生剧烈变化,对三峡大坝的正常运行和库区生态安全造成严重影响.研究三峡库区消落带植物适应水淹的机制,对库区消落带植被群落恢复和保护具有重要意义.文章通过对比蓄水前后消落带的植被群落变化,总结了库区一年生和多年生植物耐水淹机制.一年生草本植物主要依靠种子休眠的方式来度过漫长的水淹期,而多年生草本植物则可能采取"静止"策略,减缓能量消耗,待水退后迅速恢复生长.此外,对于高高程区域的多年生木本植物,在不完全水淹的情况下,可能通过产生大量不定根缓解根部缺氧胁迫,降低水淹胁迫的伤害.最后,文章总结了消落带植被恢复的现状,并针对现有的问题探讨了重建消落带植被群落的可能途径,以期为三峡水库消落带植被生态修复提供参考.

为了探究三峡支流水域浮游植物生物量的时空变化及其与环境因子的关系,于 2019 年 1 月到 2020 年 1 月在4 条支流(小江、大宁河、神农溪、香溪河)开展水体叶绿素a和理化指标的逐月同步调查监测.结果显示,叶绿素a浓度在 5 月最高(29.802±19.970 μg·L-1);1 月最低(1.562±0.362 μg·L-1),叶绿素a年平均浓度为(10.810±10.908)μg·L-1.空间上,重庆水域高于湖北水域,小江叶绿素 a 浓度最高.叶绿素 a 与理化因子的相关性分析和多元逐步回归分析结果表明,叶绿素 a 与总磷、溶氧、CODMn和水温存在显著正相关关系(P<0.05),与磷酸盐和透明度呈显著负相关关系(P<0.05);研究确认磷是三峡水库支流浮游植物生物量的主要控制因子,控磷对三峡支流藻类水华防控具有重要意义.

2003 ～ 2013年的隆冬季节(2011年除外),对三峡库区长江主河道的重庆朝天门港-秭归茅坪港江段(全程约618.30km)和12条一级支流(合计调查河道长度约619.49km),以及2个湖泊(长寿湖65.5 km2,大洪湖30 km2;调查年份2000 ～ 2013年,2003和2011年除外),进行了水禽及傍水栖息鸟类的监测调查.观察统计到鸟类76种,隶属8目14科39属,其中国家Ⅰ级重点保护野生动物1种,Ⅱ级重点保护野生动物3种.鉴于不同类群鸟类对环境变化的反应差别较大,将观察到的与水域生境密切相关的鸟类分为游禽类(32种)、鸥类(6种)、涉禽类(23种)、傍水栖息鸟类(13种)和空中傍水栖息鸟类[2种,以崖沙燕(Riparia riparia)为主体]等5种类型,并对各类群鸟类在三峡水库不同工程阶段蓄水高程前后的数量分布状况进行对比分析.结果显示,长江主河道中的游禽类在蓄水139m高程前后数量波动幅度不大,蓄水156m高程后表现出增长趋势,并且趋向于尾水点集中分布,直至最终蓄水目标175m高程后的第5个冬季(2013年1月)数量猛增到最高,与蓄水139m水位线前后的2个冬季(2003年1月和2004年1月)数量相比,增幅分别达171.83％和179.91％;然而2个湖泊中的游禽数值却表现出下降趋势,蓄水175 m高程后5个冬季(2008 ～ 2013年)与2000年冬季数值相比,降幅达52.96％ ～ 83.29％;大多数支流河道中的游禽数量呈现波动幅度不大或是明显下降趋势,只有乌江和小江这2条支流河道中的游禽数量呈现出增长趋势,并且小江中的游禽数量一度表现出“爆发式”增长现象后又大幅回落(2012 ～ 2013年),可能与水质富营养化程度的变化相关.涉禽类在长江主河道中的分布格局类似于游禽类(偏向于上游),其数量分别在蓄水139m高程和156m高程后的第1个冬季出现峰值,蓄水前后的其他年份数量差别不大;多数支流河道中涉禽类分布数量不高,只有嘉陵江、乌江、小江、大宁河与梅溪河的涉禽数量较多且数值波动明显.傍水栖息型鸟类总体数量在蓄水前后出现急剧变动,数量下降明显,个别鸟种甚至消失不见.空中傍水栖息型鸟类蓄水之后在长江主河道数量锐减,在大多数支流河道中几乎绝迹.鸥类主要分布在长江主河道,其数量在不同阶段蓄水初期出现峰值,至最终蓄水目标175m后的第5个冬季其数量趋于接近蓄水之前.

三峡水库建成蓄水后,库区支流因水位调度导致河流生境发生了剧烈的变化,消落带的形成使库区河流具有同自然河流截然不同的河流生境,新形势下库区河流生境评价十分必要.国内外现有的评价指标体系及评价方法不能够很好地适应这种特殊生境状况,急需建立或改进并形成新的评价指标体系和评价方法.基于此,分析了大量国内外河流生境评价方法,根据大型水库影响下的库区河流的生态环境特点,构建了包括水文情势、河流形态和河岸带生境3个方面18个指标的库区河流生境评价指标体系,并利用层次分析法(主观赋权法)和熵值法(客观赋权法)结合组合赋权法计算得到了各指标权重.使用新建立的指标体系和方法,以三峡库区支流东溪河、黄金河、汝溪河为例,进行河流生境质量评价发现,52.6％的样点河流生境质量处于优等或良好等级;42.1％为一般等级;5.3％为较差等级;没有最差等级的样点.结果表明,该评价指标体系适合库区支流河流生境状况的特殊性,得到的评价结果能较直观的反应河流生境状况,且操作便捷,数据易获得,具有较强的科学性和可操作性.

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三峡消落带是一条特殊的水一陆交错带,其生境的特殊性及对整个三峡库区的影响逐渐成为地学、环境科学、生态学等学科的研究热点.植被是消落带各项生态功能的载体.然而,三峡水库的运行使消落带原有植被遭到破坏.通过对澎溪河消落带植物群落及其生境的实地调查,采用双向指示种法(TWINSPAN)划分植物群落类型,并结合方差分解和CCA排序法研究4类生境影响因素组14个生境影响因子与植物群落空间分布的关系,探讨生境对消落带植物群落组成、结构及多样性的影响.结果表明:(1)消落带植物群落包括5种类型:狗牙根+雀稗群落、狗尾草+狗牙根群落、黄荆群落、白茅+鬼针草群落、苔草群落;(2) CCA排序中,第1排序轴对消落带植被空间变化的累计解释量为6.83％,占生境条件总解释量的44.73％,能很好地解释消落带植物群落与生境的相互关系,植物群落类型沿排序轴呈梯度分布;(3)土壤是影响消落带植被空间分布格局的主要影响因素组,各影响因素组间交互作用明显.淹水时间、海拔、土壤含水量是植物群落空间分布的主要影响因子,解释量分别为5.3％、3.0％、2.9％;(4)4类影响因素组共解释消落带植物群落空间格局变化的14.6％,未解释部分所占比例较大,可能是由于消落带内生境条件复杂,影响其群落组成及空间分布的潜在因素较多,如各种土地利用政策、人类活动干扰及景观组成等因素也可能对消落带植物群落构成有影响.研究消落带植物空间分布及其与生境的关系,以期为科学认识消落带、保护水库环境提供依据.

水位运行或调节模式是影响水库消落带植被组成与结构的关键因素,三峡水库独特的水位调节形成了具有明显不同出露-淹没特征的梯度性消落带.为了解水位调节对三峡库区消落带植物群落特征的影响,选择在三峡水库高水位运行5年后,在库区腹地3个受人为干扰较小且近自然状态的消落带,开展了不同高程(150 m、160 m和170 m)梯度的消落带植被物种组成、盖度、生物量、生物多样性和优势物种的比较研究.结果显示:消落带植被共有51种植物,多年生和一年生植物分别为25种和26种;随着高程增加,总物种数量越来越高,3个高程分别为8种、22种和45种分布;150 m高程盖度和生物量明显低于160 m和170 m两个高程,而后两者均没有显著差异;不同水位高程优势种明显不同,以白酒草为主的一年生植物多分布在消落带170 m高程,以狗牙根和马唐为主的多年生和一年生植物分布在消落带的160 m高程,以狗牙根为主的多年生植物分布在150 m高程;生物多样性指数随着高程的增加而变大,其中Shannon-Wiener多样性指数在150 m、160 m和170 m高程分别为0.877±0.298、2.137±0.186和3.097±0.407.综上表明,水位调节导致三峡水库消落带植被在30 m高程(145-175 m)范围内形成了不同组成与结构的群落,优势物种间差异可能是消落带植物对三峡水库水位调节模式的一种适应性策略体现;150 m高程出露时间相对较短,其土壤沉积物淤积严重,表层土壤种子库萌发受影响,物种数量、生物多样性、植被盖度和生物量明显低于其他高程,自然恢复能力较差.

以中华蚊母树(Distylium chinense)种子为材料,分别设置4个贮藏时间(O、30、60和90 d),以及2 rn水淹(FSW)、低温沙藏(CSS)、低温干藏(CDS)、室温沙藏(RSS)、室温干藏(RDS)和低温层积(CSF)6个贮藏方式对种子进行贮藏实验,并测定分析各处理种子的萌发特性及其幼苗生长状况,明确不同储藏方式和时间对中华蚊母树种子萌发及幼苗生长的影响.结果表明:(1)CSF处理30 d后,中华蚊母树的种子有65.37％发生霉烂,最后萌发种子数为贮藏种子的30.93％;FSW处理90 d的种子的萌发率为35.67％.(2)室内贮藏90 d后,CSS、CDS、RSS和RDS处理的种子萌发率较新鲜种子萌发率(26.37％)显著增大,并以4℃下CDS处理90 d的种子萌发率最大(70.65％),萌发速率系数为1 956.97.(3) CDS处理90 d的种子淀粉和蛋白质含量较新鲜种子分别降低了38.75％和20.16％,而可溶性糖含量增加了31.47％;FSW处理后的种子淀粉、蛋白质及可溶性糖含量均较新鲜种子显著降低,降幅分别为48.75％、62.62％和6.29％.(4)不同贮藏方式贮藏90 d后,各处理间中华蚊母树幼苗的生长活力表现出显著差异,并以CDS处理的幼苗活力最高,而FSW处理的种子萌发后幼苗的活力显著低于其他贮藏方式.研究表明,低温条件下中华蚊母树种子萌发率及幼苗活力显著高于室温贮藏,可能是在低温贮藏条件下种子的贮藏物质由淀粉水解为可溶性糖,更利于种子吸收并为种子萌发提供了能量,从而加快了破除种子生理休眠的进程,而且中华蚊母树种子对水淹有一定的耐受性,故中华蚊母树可以作为三峡水库消落带高海拔区域植被恢复与重建优先考虑的物种.

三峡水库的运行调度,使库区支流形成了截然不同的3种河段类型:完全受水库蓄水影响的145m回水段(完全河段),既受蓄水影响又受自然洪汛影响的145-175m回水段(双重河段)以及不受蓄水影响的大于175m的自然河流段(自然河段).为明确库区蓄水对河流不同河段生境因子的影响程度及差异,对三峡库区36条重要支流的254个河段进行河流生境调查,进行不同河段下生境指标的因子分析,并进一步分析水文情势自然性与不同河段各生境因子的相关关系.结果表明,植被状况对3种不同河段来说均为重要生境因子,但受三峡水库蓄水影响,完全河段植被结构不完整;受库区蓄水影响,完全河段与双重河段及自然河段相比,流速流态状况、表层覆盖物状况、河岸带宽度、湿润率等生境因子有明显改变;水文情势自然性对不同河段生境因子的影响不同.