三峡水库消落带植物群落生态学研究

论文摘要

三峡水库东起湖北秭归（三斗坪）,西至重庆江津（花红堡）,涉及湖北省和重庆市的22个区（县）。三峡水库除长江干流外,还包括香溪河、澎溪河、大宁河、乌江、嘉陵江等400多条次级河流。三峡大坝建成后,河流水文形态发生了明显变化,形成了“冬季淹没,夏季出露”、垂直落差达30m、面积约348.93 km2的消落带。三峡水库蓄水淹没了原有的陆地生态系统,改变了原有的生物群落,使生物多样性降低,尤其是对植物群落结构与分布格局的影响甚大。每年长达半年的冬季蓄水淹没与夏季短期洪水对消落带植物群落有极大影响。到2018年,三峡水库高水位蓄水整整10年。在10年季节性水位变动和反复水淹胁迫驱动下,消落带植物群落现状如何?发生了什么变化?其变化的规律和调节机制是什么?因此,对十年高水位蓄水后的消落带,开展植物群落现状及变化规律研究,对于大型蓄水水库生态演变及其驱动机制的了解、以及三峡水库消落带生态保护修复,具有重要的理论意义和应用价值。本文以三峡水库消落带植物群落为研究对象,在野外调查的基础上,综合运用统计学和数量生态学的方法,对消落带植物群落进行了较为系统的分析,探讨了消落带植物群落的种类组成与区系特点,植物多样性与空间分布格局,优势种生态位与种间关系,植物群落与环境因子间的关系,探讨了高水位蓄水10年来的植物群落的动态变化。主要研究成果如下:（1）三峡水库消落带共有维管植物44科125属150种,植物种类组成有向寡种科和少种科分散,同时向禾本科、菊科、莎草科等大科集中的趋势,生活型以一年生草本植物为主,木本植物种类少,且均以幼苗的形式分布于175m附近。消落带植物区系组成上,以热带和温带成分为主,与蓄水初期相比,区系类型减少,热带成分占比有增加趋势。（2）草本植物是消落带植物群落构建的主要建群种。群落物种丰富度在水库中段较大,沿纵向梯度总体呈现先增加后减小的趋势,而沿侧向高程梯度方向则呈明显增加趋势。Shannon-Wiener多样性指数沿纵向梯度总体呈现减小趋势,沿侧向高程梯度方向则呈明显增加趋势。总盖度沿纵向梯度与侧向高程梯度方向总体均呈一定的减小趋势,但变化不显著。地上生物量沿纵向梯度表现为库首和库尾较小,而中部较高,沿侧向高程梯度方向表现为160-170m高程较高,<155m和170-175m高程较低。（3）根据各物种在样方中出现的频率和平均盖度,筛选出狗牙根、苍耳、狼杷草、稗、酸模叶蓼、马唐、鳢肠、香附子、狗尾草、莲子草、苘麻、草木犀、小酸浆、小蓬草、牛鞭草等15个消落带优势种。研究发现,优势种群生态位宽度和生态位重叠值较大,表明消落带长期反复淹水环境下,植物受环境胁迫较大,种间竞争较为激烈。应用x2检验、Spearman秩相关分析,可知105个种对中,正关联种对数略多于负关联种对数。将15个优势种划分为3个生态种组,基本上反映了优势种随高程梯度的分布规律。由此可知,三峡水库消落带经过高水位蓄水反复淹没10年后,植物群落结构已呈现出初步稳定的趋势。（4）草本植物是消落带植物群落构建的主要类群,消落带物种数和群落类型随高程升高而逐渐增多。双向指示种分析法（TWINSPAN）将消落带植物群落划分为8个群落类型。典范对应分析（CCA）排序分析表明,沿第1轴从左到右,淹水深度逐渐降低,伴随着高程逐渐增加、淹水时间逐渐缩短,植物从分布于低海拔区的狗牙根、稗和碎米莎草等向分布于高海拔区的小蓬草、野艾蒿和黄花蒿等物种过渡,群落类型则从狗牙根群落、狗牙根+稗群落过渡到海拔175m附近的狼杷草+草木犀、狼杷草+小蓬草等植物群落。消落带植物群落多样性和分布格局是多种因素综合作用的结果,但主要受水淹干扰（淹水深度）的影响。（5）通过与高水位蓄水初期调查结果进行比较研究,发现消落带植物种类比高水位蓄水初期减少14科、25种;优势科仍然为菊科、禾本科和莎草科;以一年生植物为主要生活型,且木本植物明显减少;植物群落物种丰富度和Shannon-Wiener多样性指数随海拔高程的升高而增加的趋势更明显;随海拔高程升高群落总盖度逐渐降低,在海拔165m以下区域均较大,没有显著差异,从165m以上开始逐渐减小;地上生物量则先增后减,在海拔160-170m高程区达到最大。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
•   1.1 研究背景
•   1.2 研究目的与意义
•     1.2.1 目的
•     1.2.2 意义
•   1.3 研究现状及进展
•     1.3.1 消落带研究现状
•     1.3.2 消落带植物群落研究进展
•   1.4 研究内容和技术路线
•     1.4.1 研究内容
•     1.4.2 技术路线
• 2 研究区概况及研究方法
•   2.1 研究区概况
•     2.1.1 地理位置及范围
•     2.1.2 地形地貌
•     2.1.3 土壤
•     2.1.4 水文
•     2.1.5 气候
•     2.1.6 生物资源
•   2.2 研究方法
•     2.2.1 采样断面选择
•     2.2.2 样方设置
•     2.2.3 采样时间
• 3 消落带植物种类组成及区系特征
•   3.1 研究方法
•     3.1.1 调查方法
•     3.1.2 数据处理分析
•   3.2 结果与分析
•     3.2.1 消落带植物组成
•     3.2.2 消落带植物生长型、生活型和水分生态型
•     3.2.3 消落带种子植物的地理分布
•   3.3 讨论
• 4 消落带植物群落多样性及其空间分布格局
•   4.1 研究方法
•     4.1.1 群落及多样性调查
•     4.1.2 计算公式
•     4.1.3 数据处理
•   4.2 结果与分析
•     4.2.1 多样性指数的纵向分布
•     4.2.2 多样性指数与优势种的侧向分布
•   4.3 讨论
• 5 消落带优势植物生态位与种间关系
•   5.1 研究方法
•     5.1.1 生态位
•     5.1.2 种间关系
•   5.2 结果与分析
•     5.2.1 生态位特征
•     5.2.2 种间关系
•     5.2.3 生态种组划分
•   5.3 讨论
• 6 消落带植物群落与生境因子的关系
•   6.1 研究方法
•     6.1.1 调查方法
•     6.1.2 数据分析
•   6.2 结果与分析
•     6.2.1 TWINSPAN群落分类
•     6.2.2 群落排序分析
•   6.3 讨论
• 7 高水位蓄水10年前后消落带植物群落结构特征比较
•   7.1 研究方法
•     7.1.1 数据获取
•     7.1.2 数据处理
•   7.2 结果与分析
•     7.2.1 植物组成比较
•     7.2.2 木本植物比较
•     7.2.3 生活型、丰富度、多样性和地上生物量的比较
•     7.2.4 生境因子影响比较
•   7.3 讨论
• 8 结论与展望
•   8.1 结论
•   8.2 创新点
•   8.3 展望
• 参考文献
• 附录
•   A.作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录
•   B.作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目
•   C.学位论文数据集
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 武帅楷

导师: 袁兴中

关键词: 三峡水库,消落带,植物群落,多样性,分布格局

来源: 重庆大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 重庆大学

分类号: Q948.1

DOI: 10.27670/d.cnki.gcqdu.2019.002430

总页数: 85

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