（生态学专业论文）赣江河岸带植被特征.pdf

摘要 摘要 本文采用b r a u n b l a n q u e t 的野外群落调查方法对赣江河岸带植被进行调查， 通过大量的植物群落调查、植被和环境的关系分析、植物群落演替规律分析， 分别从植物区系、植物群落、群落与环境的关系、群落演替规律等几个方面， 了解赣江河岸带植被区系组成、类型、分布、演替等特征，结果如下： 1 通过对赣江河岸带种子植物的调查和区系地理成分的分析，结果显示，赣 江河岸带种子植物种类丰富，区系组成复杂，共有种子植物1 1 9 科4 0 5 属7 0 8 种，其中外来入侵植物3 2 种。其生活型组成以草本植物为主，占总种数的6 2 0 1 ， 木本植物中落叶成分占到7 1 6 7 ，体现了河岸带生境特点。赣江河岸带种子植 物区系组成中，世界广布科、属具有优势，分别占总科、属的3 9 5 0 、1 5 3 1 ， 使河岸带植被具有隐域性的特点，属的分布区类型复杂，t t r 0 t e r n p 值为1 0 2 ， 体现了其植物区系地带性过渡特征。运用聚类分析、公式拟合和主成分分析几 种方法研究赣江河岸带与几个区系的关系，结果表明，赣江河岸带处于典型湿 地与典型山地之间，区系组成具有水陆交汇性特点。 2 对河岸带植被采用双向指示种分析( t w i n s p a n ) 和d c a 分析的数量分类 方法，结果表明，赣江河岸带植物群落可分为6 个群落类型，分别为：a 边滩沼 泽草丛，b 阶地落叶群落，c 河漫滩草甸，d 阶地常绿阔叶林，e 山坡针阔混交 林，f 岗地马尾松林。同时，采用经典的植被分类方法，可将赣江河岸带植被分 为4 个植被型组8 个植被型5 3 个群戏8 4 个群丛。比较研究表明，群落的数量 分类结果更具生态学意义，而经典分类法使得赣江河岸带植被分类系统更具系 统性。 3 对赣江河岸带植被的c c a 、d c c a 排序，河岸带植被各类型群落可以很 好的区分：同时，干扰、坡向、等是影响赣江河岸带植被分布的主要因素。此 外，对赣江河岸带植物群落物种多样性的空间格局分析表明，干扰、p h 、坡度 等因素是河岸带物种多样性分布的主要影响因子。 4 对赣江河岸带植物群落的演替指数、演替度，及群落间的转移概率分析， 结合t w i n s p a n 和d c a 的分析，结果表明，赣江河岸带植被的演替顶级为以 樟树、朴树等为优势种的常绿阔叶林，赣江河岸带植被演替的过程为：，这是一 个随着河岸带地形演变的演替过程。且随着演替的进行，植物群落的p a t r i c k 指 i l 摘要 数、m a r g a l e f 撇、s i m p s o n 指数增加，随着演替进行，河岸带植物群落的物种 多样性是增加的。 关键词：赣江；河岸带；植被；排序：分类；演替 i i i a b s t r a c t a b s t r a c t u s i n gb r a u n 。_ _ b l a n q u e tf i e l dc o m m u n i t yi n v e s t i g a t i o nm e t h o dt o s u r v e y v e g e t a t i o no fg a n r i v e rr i p a r i a n a sam a s so ff i e l ds u r v e y , q u a n t i t a t i v ea n a l y s i so f v e g e t a t i o na n de n v i r o n m e n t ，a n dq u a n t i t a t i v ea n a l y s i so fv e g e t a t i o ns u c c e s s i o n ，t h e a i m sw e r et ok n o w ns o m ec h a r a c t e ra b o u tt h ec o m p o s i t i o n ，d i s t r i b u t i o n ，s u c c e s s i o n o fg a l lr i v e r r i p a r i a nc o m m u n i t i e s a st h er e s u l tf o l l o w i n g ： 17 0 8s p e c i e so fs e e dp l a n t sa f f i l i a t e dt o4 0 5g e n e r ai n119f a m i l i e sw e r e d i s c o v e r e di n r i p a r i a no fg a nr i v e rb a s e do nf i e l ds u r v e ya n da n a l y s i so f g e o g r a p h i c a le l e m e n t s ，w h e r e3 2s p e c i e sb e l o n g e dt oi n v a s i v ep l a n t sw e r ef o u n d a c c o r d i n gt ol i f e - f o r mc l a s s i f i c a t i o no fp l a n t sg r o u p ，h e r b s ( 6 2 o1 ) a r et h e d o m i n a n t sa n dd e c i d u o u sc o m p o n e n t ( 71 6 7 ) i nw o o d yp l a n t ，w h i c hr e f l e c t st h e c h a r a c t e r i s t i c so fe c o l o g i c a le n v i r o n m e n ti ng a nr i v e rr i p a r i a n f u r t h e rf l o r a a n a l y s i si n d i c a t e dt h a tt h e r ea r ei n t r a z o n a lf e a t u r eo fv e g e t a t i o ni nt h i sd i s t i n c tb e i n g o fp r e v a i l i n gw i d e s p r e a df a m i l i e s ( 3 9 5 0 ) a n dg e n e r a ( 1 5 31 ) ，a n dc o m p l e x d i s t r i b u t i o nt y p e so fp l a n tg e n e r a t t r o p t t 啪pv a l u ei s1 0 2e m b o d i e dat r a n s i t i o n a l f l o r at r a i t c l u s t e ra n a l y s i s ，p r i n c i p a lc o m p o n e n ta n a l y s i sa n df o r m u l a f i t t i n gi m p l i e d t h ei n t e r s e c t i o no f a q u a t i ca n dl a n d 2t h et w i n s p a nc l u s t e r i n ga n dd c ao fr i p a r i a np l a n tc o m m u n i t i e ss h o w e d t h a t ：t h ec o m m u n i t i e sc o u l db ep r i m a r i l yd i v i d e di n t o6c o m m u n i t i e st y p e s ，t h e6 t y p e so fc o m m u n i t i e sa r e ：ab e n c hg r a s sc o m m u n i t i e s ；bt e r r a c e sd e c i d u o u s c o m m u n i t i e s ；cw a s h l a n dm e a d o w ；dt e r r a c e se v e r g r e e nb r o a d 1 e a v e df o r e s t ；e h i l l s i d em i x e dn e e d l ef o r e s t ；fh i l l l o c kr e d p i n ef o r e s t a tt h es a m et i m e ，c l a s s i f yt h e p l a n tc o m m u n i t i e s 、a sc l a s s i c a la p p r o a c h t h ec o m m u n i t i e sc o u l db ed i v i d e di n t o8 4 o fa s s o c i a t i o n ，w h i c hb e l o n gt o8v e g e t a t i o nt y p e c o m p a r e dw i t ht w ok i n d so f v e g e t a t i o nc l a s s i f i c a t i o nm e t h o d ，t h er e s u l to fq u a n t i t a t i v ec l a s s i f i c a t i o nh a sm o r e e c o l o g i c a ls i g n i f i c a n c e ，a n d t h er e s u l to fc l a s s i c a l a p p r o a c h h a sm o r e s y s t e m a t i c n e s s 3t h ec c aa n dd c c ao r d i n a t i o nr e s u l ts h o wt h a t ：m a n - k i n dd i s t u r b ( d i s ) ， d e g r e eo fl a n d f o r m ( g r a ) w e r et h em a i nf a c t o r st h a ti n f l u e n c et h ev e g e t a t i o no f g a nr i v e rr i p a r i a n a n da n a l y s e st h ed i v e r s i t yo fr i p a r i a nc o m m u n i t i e s ，d i s ，p h ， i v a b s t r a c t g r aw e r et h ek e yf a c t o r 4a n a l y s i st h es u c c e s s i o no fg a nr i v e rr i p a r i a nc o m m u n i t i e sb yi n d e xo f s u c c e s s i o n ，d e g r e eo fs u c c e s s i o n ，a n ds u c c e s s i o np r o b a b i l i t ya n a l y s i s ，c o m b i n e dt h e r e s u l to ft w i n s p a na n dd c a ，t h er e s u l ts h o wt h a t ：t h eb r o a d l e a v e df o r e s tw h i c h d o m i n a n ts p e c i e sw e r ec i n n a m o m u mc a m p h o r a ，c e l t i ss i n e n s i sa n ds oo n ，w h i c hi s t h et o p o g r a p h i cc l i m a xc o m m u n i t y a n dt h es u c c e s s i o ns e r i e sw a s ：a _ c _ b _ d ， w h i c hw a sas u c c e s s i o ns e r ea l o n g 、玑t l ll a n d f o r mt r a n s f o r m a t i o n a st h es u c c e s s i o n , p a t r i c kr i c h n e s si n d e x ，m a r g a l e fr i c h n e s si n d e x ，a n ds i m p s o nd i v e r s i t yi n d e xo f c o m m u n i t yi n c r e a s e i no t h e rw o r d s ，a l o n gw i t hs u c c e s s i o n ，t h es p e c i e sd i v e r s i t yo f c o m m u n i t yw a s r a i s e k e yw o r d s ：g a nr i v e r ；d p a r i a n ；v e g e t a t i o n ；c l a s s i f i c a t i o n ；o r d i n a t i o n ； s u c c e s s i o n v 目录 一 目录 第1 章引 言1 1 1 河岸带的概念1 1 2 河岸带植被结构2 1 3 河岸带植被格局与制图3 1 4 河岸带植被演替4 1 5 河岸带植被与生态系统功能5 1 6 河岸带的干扰7 1 7 河岸带恢复与管理8 1 8 我国河岸带植被研究进展9 1 9 本研究的意义、目的及拟解决关键问题1 0 第2 章赣江流域概况1 4 2 1 自然地理概况1 4 2 2 社会经济概况l7 2 3 流域水系概况18 2 4 流域河岸带概况18 第3 章赣江河岸带种子植物区系特征2 0 3 1 引言2 0 3 2 材料与方法2 0 3 3 结果与讨论2 1 3 4 小结：2 8 第4 章赣江河岸带植被分类3 0 4 1 引言3 0 4 2 材料与方法31 4 3 结果与分析3 2 4 4 讨论与结论4 0 第5 章赣江河岸带植被排序4 7 v i 目录 5 1 引言4 7 5 2 材料与方法。4 8 5 3 结果与分析，4 9 5 4 讨论与结论。5 6 第6 章赣江河岸带植物群落演替分析5 8 6 1 引言。5 8 6 2 研究方法5 8 6 3 结果与分析6 1 6 4 讨论与结论6 5 第7 章结论及展望6 8 7 1 主要结论6 8 7 2 进一步研究展望7 0 参考文献7 2 附录一样地基本情况表8 6 附录二赣江河岸带维管束植物名录9 l 致谓 j 1 0 2 攻读学位期间的研究成果1 0 4 第l 章引言 第1 章引言 全球水资源危机受到政府部门、科研机构、民间组织及民众等的普遍关注， 成为当今世界讨论的热点问题之一【l 】，水环境恶化、水资源短缺与不合理利用 成为全球共同面临的重大环境问题【2 1 。为积极应对全球性水危机，围绕水资源 管理和水环境治理开展了大量工作，随着对水环境问题认识的深入，人们把越 来越多的目光从单纯的水要素扩展到了流域生态系统水平【3 一。河岸带作为流域 生态系统的重要组成部分和关键结构之一【5 】，是联系着陆地生态系统和水生态 系统的生态交错带【彰7 1 ，对水资源和水环境的保护发挥着巨大功能与作用【8 ，9 1 们。 上世纪6 0 年代开始被关注，经过几十年的发展，河岸带的研究已逐渐成为流域 生态学研究中比较活跃的领域，并取得了许多有意义的结果，以河岸带结构 【l l 12 1 、河岸带功能【1 3 , 1 4 】、河岸带动物【1 5 】、微生物n 6 1 、土壤 1 7 ，1 8 ，1 9 1 、河岸带管理 2 0 , 2 1 】、河岸带入侵f 2 2 】、河岸带恢复f 2 3 ，2 4 1 等方面的成绩尤为突出。作为河岸带功 能载体和基本构建，河岸带植被是河岸带研究中最早被关注，也是研究最多的 部分。概括来说，目前河岸带植被研究主要集中在植被结构与功能、植被制图、 植被恢复、河岸带入侵、河岸带管理等方面。 1 1 河岸带的概念 河岸带是水生态系统与陆地生态系统进行物质、能量、信息交换的重要过 渡带【2 5 婀，具有明显的边缘效应，是地球生物圈中最复杂的生态系统之一1 2 7 l ， 是敏感的环境变化指示器【2 8 】。它是由土壤、植被、气候、水文和地貌等要素综 合组成的完整生态系统，同时又与相邻的水体、陆地生态系统发生强烈的相互 影响和相互作用【2 9 , 3 0 , 3 1 】。使用“河岸带”概念的研究人员有来自生态、环境、 地理、政府机构等多个领域，各领域对河岸带的不同理解，使得河岸带这一概 念运用很混乱【3 2 】，其表述形式也很多，如岸边带【1 4 】、库岸带【3 3 】、水岸带【3 4 1 、水 陆交错带【3 5 1 、滨岸带【3 6 1 、河岸湿地【捌、滨河湿地【3 7 1 、河滩地【3 8 】等。最早使用 河岸带这一概念的是美国行政管理人员，为保护河流水质，其将毗邻河水的几 十米范围宽度的区域称之为河岸带。也从而形成了文献资料中对河岸带的不同 第1 章引言 英文表达，如r i v e r b a n k 3 9 , 4 0 , 4 1 ，r i v e r s i d e i 4 2 1 ，s t r e a m s i d e l 4 3 1 ，r i v e r i n e 【州，l a n d w a t e r i n t e r f a c e l 4 5 , 4 6 1i d p a r i a nw e t l a n d 4 7 1 ，r i p a r i a ne c o t o n e s 4 8 】等。至2 0 世纪7 0 年代开 始，由于河岸带的重要性被学术界所认识，不断有学者尝试对河岸带进行定义 1 4 9 , 5 0 。如h y n e s 定义河岸带为与河水发生作用的带状陆地植被区域【5 l 】，及 a n d e r s o n 对这一特殊区域详细的描述【5 2 l 。g r e g o r y 、n a i m a n 等从水文、地形等 角度将河岸带定义为河水与高地间，植被受河水直接影响的区域，是复杂的地 形、植物群落、环境的镶嵌体【6 , 7 , 5 3 】。而i l h a r t 与v e r r y 对河岸带下的功能定义则 更为详尽：河岸带是一个陆地生态系统与水生生态系统相互作用的三维交错区， 其范围下至地下水，上至植被冠层，外延过洪泛区至陆地生态系统，且沿着河 道具有变化的宽度【5 4 , 5 5 1 。然而：到目前为止，仍然没有一个被广泛接受的定义。 纵观各定义，河岸带的定义应包括以下内容：( 1 ) 在位置上靠近水体，处于水 陆过渡带；( 2 ) 是个生态交错区，具有生态边缘效应；( 3 ) 其宽度可变，成带状； ( 4 ) 与邻近区域植被有明显区别。 1 2 河岸带植被结构 河岸带生态研究中，其结构研究起始最早，研究方法也多样。研究的最多 的是采用传统生态学方法对河岸带植物群落结构进行调型1 2 】，主要表现在群落 的物种组成、对河岸带的环境适应及其生活史对策、群落外貌特征等方面。 由于河岸带的生境复杂多样，并连接水生生态系统与陆地生态系统，河岸 带植物群落具有丰富的物种组成，尤其是较高级的分类单元【1 2 , 1 3 】。生存于河岸 带生境的植物既有生长于邻近高地的物种，也有仅仅生长于河边湿地的物种 2 5 1 。生存在这一生境中的植物常常遭遇周期性洪水干扰、沉积物淤积、物理磨 损、折干等环境干扰，从而形成许多适应河岸带高能量和潮湿环境的形态、生 理和繁殖特征【7 ，l l 】。将河岸带植物种按照其相似的生活史对策分类，有助于理 解河岸带植被演替和物种分布格局【5 引。n a i m a n 等根据植物功能适应，将生长 于河岸带的植物大致分为四大类【5 7 j ： ( 1 ) 入侵性植物( i n v a d e r ) ：这类植物产生大量风传播和水传播的繁殖体并迅 速侵入到边滩冲积阶地，如生长于亚热带湿润气候区河岸带一年蓬( e r i g e r o n a n n u s ) 、胜红蓟( a g e r a t u mc o n y z o i d e s ) ，生长于干旱区河岸带沙棘( h i p p o p h a e 2 第l 章引言 r h a m n o i d e s ) 等i s 6 ； ( 2 ) 忍耐性植物( e n d u r e r ) 这类植物在被埋、啃噬和折干之后，能够重新 萌发，比如狗牙根( c y n o d o nd a c t y l o n ) 、假俭草( e r e m o c h l o ao p h i u r o i d e s ) 、柳树 ( s a l f xs p p ) 等，这类植物主要是草本； ( 3 ) 抵抗性植物( r e s i s t e r ) ：在生长季节抵抗洪水、消减野火等干扰，如孝 顺竹( b a m b u s ag l a u c e s c e n s ) 、牡荆( v i t e xn e g u n d ov a r c a n n a b i f o l i a ) 、樟树 ( c i n n a m o m u mc a m p h o r a ) 等； ( 4 ) 逃避性植物( a v o i d e r ) ：这类植物缺乏适应河岸带多干扰类型的功能， 个体在其不适合的环境中不生长。如生长于太平洋海岸生态区河岸带的西部铁 杉( t s u g ah e t e r o p h y l l a ) 、西部红杉( t h u j a p l i c a t a ) 、北美冷杉( a b i e sg r a n d i s ) 等【5 7 】。 河岸带存在的多种干扰形成的异质性环境，使得河岸带植被复杂多变f 5 引。 但多样的河岸带植被表现出一定的外貌特征，在较年青的河岸带主要由杨 ( p o p u l u ss p p ) 、柳、桤木( a l n u ss p p ) 、白蜡木( l i g u s t r u ms p p ) 等落叶物种及草本 植物形成的落叶林及草地为优势群落1 5 9 】，如寇思勇等研究塔里木河干流荒漠河 岸林，发现胡杨( p o p u l u se u p h r a t i c a ) 和多枝柽o p ( t a m a r i xr a m o s i s s i m ) 现频次最 高，群落优势度最大【6 0 】；较老的河岸带则主要是与该河岸带所在区域相匹配的 顶级群落，如h e d m a n 与l e a r 研究阿巴拉契亚山区的河岸带森林，发现东方铁 杉林、中生植物混交林及其过渡类型是该河岸带的典型植被1 6 1 l 。而河岸带物种 丰度及植物密度则变化很大【5 7 1 ，并与其遭受的干扰有关。 1 3 河岸带植被格局与制图 河岸带植被分布格局的形成是由区域气候、河流地貌过程、地形、土壤基 质、水文、两侧的生物过程等密切相关和强交互性的因素共同决定的，而水文 与地形是最主要的影响因素 s 7 , s s , 6 z l 。如由气候和地形控制的周期性洪水通过对 河岸带的水淹，侵蚀、堆积粗木质碎屑( l a r g ew o o d yd e b r i s ，l w d ) 、搬运沉积物 等影响物种的扩散、生长、定植等【6 3 】，从而影响植被分布格局。由于这些因素 的存在，不同地区的河岸带植被差异也很大【5 8 ，6 4 1 。极点排序( p o l a ro r d i n a t i o n p o ) 、主成分分析( p r i n c i p a lc o m p o n e n ta n a l y s i s ，p c a ) 、对应分析( c o r r e s p o n d e n c e a n a l y s i s ，c a ) 、典范对应分析( c a n o n i c a lc o r r e s p o n d e n c ea n a l y s i s ，c c a ) 等现代植 第1 章引言 被数量分析方法迅速发展及广泛使用，为河岸带植被分布格局的分析带来了新 方法和手段，如h u p p 等采用二元区别分析( b i n a r yd i s c r i m i n a t ea n a l y s i s ，b d a ) 和去趋势对应分析( d e t r e n d e dc o r r e s p o n d e n c ea n a l y s i s ，d c a ) 的方法分析意大利 中部托斯卡纳( t u s c a j l y ) 区几条河流河岸带植被与流域地形及河道的关系【6 5 】。 将河岸带植被分布格局直观的反映到地图上，即河岸带植被绘图，在上世 纪9 0 年代中期以前一直被忽略，很少有相关的研刭6 6 1 。随着遥感技术的出现 与发展，遥感图片分辨率的提高，河岸带植被制图技术也随之得到迅速的发展。 如a k a s h e h 等利用分辨率为0 5 m 的多光谱遥感图精细的绘制北美南部格兰德 河的河岸带植被图，发现随着下游地表径流和流量的减少，入侵植物t a m a r i s k r a m o s i s s i m a 的植被面积增大【67 1 。c o n g a l t o n 等利用l a n d s a t - - t m 评估遥感技术 在河岸带植被绘图上的应用，认为l a n d s a t - - t m 片不能很好的区分河岸带森林 群落结构，但能用于河岸带的管理政策决剧鹋】。而j o h a n a s e n 等利用i k o n o s 和l a n d s a te t m + 研究澳大利亚k e e l b o t t o mc r e e k 河岸带植被，i k o n o s 数据 绘制河岸带宽度的精度达_ 3 m ，利用e t m + 数据可更好的绘制河岸带图【6 9 1 。以 上研究表明，结合遥感数据和航空图片，利用不同的图像改进及解译技术以突 出图像的某些特征，可很好的满足河岸带研究的需要【7 0 1 。 1 4 河岸带植被演替 演替是河岸带植被研究的二个重要内容，但由于河岸带生境条件的复杂性 及不可预测性，大大增加了河岸带植被演替研究的难度，国内外对河岸带植被 演替的研究都很少【7 l 】。一般说来，可以将河岸带植被演替简单的分为四个阶段 5 7 7 2 】- ( 1 ) 植被起始阶段：河岸带植物通过风媒或水媒等传播定植到新的沉积地 段，在这一空白生态位被占据前，该地段的植被处于发展时期。 ( 2 ) 竞争排除阶段：由于生长空间有限，竞争能力强的物种将抢占竞争力 弱的物种的生态位。对河岸带植被垂直成层结构分析认为，生长更快的同龄植 物种在这一阶段更容易在这样的地段出现。 ( 3 ) 下层植被再现期：上层大树的死亡为下层植被的出现创造了机会。下 层植被起始于耐阴的草本、灌木和乔木更新。这一阶段的一些物种可能与植被 4 第l 章引言 起始阶段相同，但它们生长更慢，并形成一个多层群落。 ( 4 ) 植被老熟期：一些大树个体死亡，所形成的林窗被更新层优势种占领。 在没有外部干扰的情况下，群落将进入自发的林分更新过程。这一时期的河岸 带群落结构将以大的活古树、大的死立木、大量倒木、多样的下层植被为特点。 这一时期的森林具有最大的群落垂直变化和垂直于河流的水平变化【7 3 】。 大部分的研究将河岸带植被演替看作物种组成的系列变化，主要将其与流 域地形或水文变化联系起来研究【6 3 1 。将河岸带地形按照其建立时间分成不同年 龄段，生长于河岸带的植被会形成一个时间梯度，也是演替序列。河岸带地形 年代序列具有一系列的台地，最高的台地最老，最低的最年轻1 7 4 , 7 5 】，河道的平 面迁移也形成一系列的水平立地年龄条件【7 6 】。相对于地形与演替的关系，另外 一部分研究强调洪水历史对河岸带植被的作用，他们将植被起始时间确定在最 近的立地干扰清除时间。s c h n i t z l e r 对莱茵河峡谷研究是发现，在没有干扰的情 况下，作为先锋物种的柳属( s a z i xs p p ) 、杨属( p o p u l u ss p p ) 等软木类树种将退出 与榆属( u l m u s ) 、自蜡属( l i g u s t r u m ) 、栎属( q 钾阳螂) 等硬木类树种的竞争【7 7 】。 1 5 河岸带植被与生态系统功能 最早开展河岸带科学研究就是因其植被功能的发现1 5 8 , 7 8 】，故河岸带植被功 能的研究历史与河岸带研究历史一样长，开展的研究也很多。有不少学者对河 岸带植被功能进行了部分的概述，如n a i m a n 等将河岸带植被功能分为物理功 能和生态功能两大类【7 j 。陈吉泉、邓红兵等从生态系统水平和景观水平进行综 述，认为河岸带植被有9 个主要功能【1 2 ，2 0 ，5 引，如提供栖息地和维持物种多样性 1 1 刀】、形成河岸微气候 7 9 , 8 08 1 】、河流的养分能量源【6 , 8 2 , 8 3 s t 、保护河流水质 8 , 9 , 8 5 , 8 6 1 、人类的休闲场所、农林牧渔的基地、景观廊道 3 9 , 8 7 , 8 8 1 、维持景观连续 性【6 8 9 】等。杨胜天等认为，除以上功能外，河岸带还有蓄洪防旱、控制地表污 染物 9 0 , 9 1 , 9 2 , 9 3 】、稳定堤岸等功能 1 4 , 9 4 j 。 作为一类特殊而又重要的生态系统，其具有的诸多功能，可以从不同角度 和层次将其分为以下几类【9 4 ，9 5 1 ( 表1 1 ) ：水文地形功能、保护水质功能、生态系 统功能、景观功能、社会经济功能等。 第l 章引言 表1 1 河岸带的主要功能一览表 t a b l e1 1t h em a i nf u n c t i o no fr i p a r i a nz o n e 功能类别功能机理 水文地形储存地表水 功能 减缓径流量 维持高的地下水位 稳定河岸系统 防风固沙 形成微气候 保护水质沉积泥沙 功能 营养过滤 固定、分解有毒物 质 病原体去除 生态系统提供栖息地 功能 物种源( 基因库) 维持局部的高生物 多样性水平 养分一能量源 维持食物链 植物吸水；及植物根系使土壤孔隙度增大，能涵养 更多的水份。 通过河岸带植被和地形的拦阻作用和植物的蒸腾 作用将水分蒸散到空气中。 植物根系的水力提升作用提高地下水位。 以植物的根系稳定河岸边缘，减小水力对河岸的侵 蚀 4 1 , 9 6 , 9 7 】。 植被对风沙移动进行拦截。 截留白天太阳的入射光和夜间流失的长波辐射，进 而引起河水水温、蒸发、气温和湿度等变化，形成 微气候【6 , 9 8 , 9 9 】。 河岸带植被形成过滤系统对地表径流中的颗粒态 污染物进行过滤和拦截【l 洲。 植物吸收、土壤吸附溶解态的养分，如n ，p ，及 土壤微生物的硝化，反硝化作用等【1 0 0 , 1 0 1 , 1 0 2 , 1 0 3 , 1 0 4 。 植物吸收、微生物分解等方式。 河岸带的沉积作用、吸附作用及抑菌作用【1 0 5 , 1 0 6 】。 良好的植被为动、植物、微生物提供良好的繁衍、 生活场所 1 1 , 1 2 , 2 7 , 5 8 , 5 9 】。 高的物种丰富度、多样性为毗邻区域提供种源。 洪水的适度干扰，维持河岸带高的物种丰富度和生 物多样性【4 0 1 。 粗大木质屑和凋落物分解后输入水体，为自养及异 养生物提供养分与能型8 2 , 8 3 , 8 4 。 为植食性动物提供食物，及为其它动物提供食物。 6 第l 章引言 景观功能廊道作用 维持景观连续性 社会经济提供休闲场所 功能 农林牧渔业基地 河岸植被是景观中重要的廊道【1 1 】。 通过特有的带状系统连接流域生态系统的各个部 屏【7 ，il ，5 8 】 ，j o 形成风景点或园林景观带，如瀑布、温泉、公园等 f 1 0 7 】 o 河岸带水份充足、地势平坦，是从事农林牧渔的理 想场所。 1 6 河岸带的干扰 1 6 1 人为活动干扰 人类已经从本质上改变了地球生态系统，作为地球生态系统的一部分，河 岸带生态系统也不例外f 瑚】，而且是随着人类起源就开始的干扰【瑚】。相对于洪 水对河岸带的自然干扰可以维持河岸带高的多样性不同 4 0 , 1 1 0 】，河岸带的人为干 扰造成河岸带生境破碎化，如b e c k e r 等研究全球两栖类后发现，由于河岸带等 重要生境破碎化，全球两栖类动物数量大量减少，甚至一些物种已经灭绝1 1 u j 。 河岸带的人为干扰主要在两个方面。第一个方面是人们对河岸带资源和土 地的过分利用，如筑坝、河道截弯取直引起河流水文改变，从而改变河岸带地 形、组成、生境 1 1 2 , 1 1 3 , 1 1 4 】。垦荒、修路等不同的河岸带土地利用方式可引起河 岸带的泥沙沉积作用和超营养作用【1 1 5 , 1 1 6 】。森林采伐【1 1 5 , 1 1 7 , 1 1 8 , 1 1 9 、畜牧【1 2 0 , 1 2 1 】、 工农业取水【1 2 1 , 1 2 2 , 1 2 3 , 1 2 4 】等同样可对河岸带形成不良影响。这类干扰不仅导致河 岸带被侵蚀，大量水士流失，河流水文特征改变，还触发外来种的河岸带入侵， 引起河岸带结构改变【1 2 5 1 ，从而使得河岸带生态系统结构与功能退化。 第二方面是城市化( u r b a n i z a t i o n ) ，流域城市化对河岸带及流域水文带来巨 大影响，且影响历史很悠久f 1 2 6 1 2 7 1 。最明显的影响就是在河岸带表面大量修建 硬质护岸【1 2 8 , 1 2 9 , 1 3 0 】，改变了河岸带坡面上下水分、营养物质、能量等的运动和 交流方式，隔绝了水、陆生态系统的联系，改变了河岸带的自然风貌【1 3 1 , 1 3 2 , 1 3 3 】， 从而使河岸带植被和生境发生改变，景观变得不连续，进而使得河岸带生态系 统功能退化f 1 2 5 , 1 2 7 , 1 3 9 。城市化不仅改变河岸带结构、改变流域水文【1 3 5 , 1 3 6 j ，而且 7 第1 章引言 城市排水系统绕过河岸带，使得城市污水直接排入江河、湖泊等水体，引起水 体污染【4 2 】。 1 6 2 外来种的入侵 河岸带生态系统是一个开放系统，与外界交流广泛【1 3 7 , 3 1 8 ，由于河岸带的 复杂性、脆弱性、开放性【1 3 9 , 1 4 0 , 1 4 1 】，被认为是最容易被外来入侵物种入侵的生 态系统【1 4 2 1 。随着近年来外来入侵造成的影响与后果越来越恶劣，河岸带入侵成 为一个新的研究方向，如2 0 0 8 年南非植物杂志( s o u t ha f r i c a nj o u r n a lo f b o t a n y ) “外来物种景观入侵下的河岸带植被管理：南非视角为主题的河岸 带植物入侵专题【1 4 引。 入侵种能在频繁干扰的环境中迅速生长【l 删，并且它们的生活史策略使其迅 速的建立稳定的种群【7 1 ，显著的改变河岸带组成、结构与功能【1 4 5 1 ，促使河岸带 生态系统完整性和功能退化【1 4 引。如h e r r e r a 等研究芦竹似r u n d od o n a x ) 入侵对河 岸带的影响，发现芦竹使河岸带节肢动物丰度和多样性下降，河岸生境退化【1 4 6 1 。 生物成功入侵不仅与环境影响因子、自身特性有关，而且还与被入侵的生境状 况有关【7 j ，生态系统的生态阻力( e c o l o g i c a lr e s i s t a n c e ) d 、，则易于遭受生物入侵 1 1 4 7 1 。河岸带生态系统频繁受到自然、人为干扰，使得系统可利用资源波动、提 供较多的“生态空位 ，使得系统生态阻力变小，容易被外来种入侵。 被入侵的河岸带物种组成单一、结构趋向简单，生态系统稳定性和抵抗力 下降【1 4 2 1 。此外，由于入侵种对河岸带环境、土壤微生物的改变，使得本地种不 易恢复，从而使得河岸带生境发生不可逆改变【1 4 8 , 1 4 9 1 ，进而导致河岸带生物多 样性下降、栖息地改变、生态系统抵抗力变差等后果1 1 5 0 j 。如虎杖入侵华盛顿河 岸带森林，导致河岸带结构、功能及毗邻水域生境的改变【1 4 9 1 。 1 7 河岸带恢复与管理 河岸带对水文特征的重要影响是其为人们所关注的首要原因，然而大部分 河岸带遭到不同程度的破坏，使得河岸带修复及保护变成了科研机构、管理部 门急需解决的问题。 8 第1 章引言 1 7 1 河岸带恢复与修复 由于人类的干扰对河岸带影响深远，为保护河流湖泊的水质，恢复河岸带 生态功能，近年河岸带生态恢复的研究成为一个热点。国内外大量的研究已经 从之前的利用钢筋混泥土构筑硬质护岸转换到通过重建河岸带植被、构筑植被 带，恢复河岸带生态系统功能为最终目的【1 0 9 , 1 5 1 , 1 5 2 。目前关于河岸带恢复与修 复有许多有意义的实践，如对非点源污染河岸带构建植被过滤带 1 5 3 1 ，利用河岸 带渗漏系统处理城市地表污水【1 5 4 】，欧美国家广泛得到应用的“土壤生物工程技 术”1 1 5 5 】等等。河岸带植被恢复过程中，应减少外来物种的引入，河岸带入侵是 个值得警惕的事情【1 5 6 】。总之，对河岸带修复应该从全流域着眼，考虑人与自然 的和谐相处，以河岸带可持续发展为宗旨，以恢复河岸带到自然状态为目标 2 3 , 2 4 。 1 7 2 河岸带管理 对河岸带的管理是源于对河流鱼类生境和水质的保护i ”7 1 ，其对于河流保护 与流域生态系统管理非常重要，已成为国外一个比较热门的话题 1 2 , 2 0 , 1 5 8 】。恰当 的河岸带管理政策可以使河岸带的功能得到良好的发挥，如美国将植被缓冲带 作为控制非点源污染的最佳管理措施和自然资源保护的有效工具进行推荐【1 5 9 】。 河岸带管理是以恢复河岸带生态系统结构与功能、保护河流水质为目的【1 5 1 1 。由 此，对河岸带进行管理与保护，必然会带来冲突，包括人类需求与河岸带生态 系统需求的冲突、不同利益体之间的冲突1 2 1 1 。对于我国河岸带管理还是个刚刚 起步的研究领域，对于河岸带管理的研究与实施需借鉴国外先进经验【2 1 , 1 5 1 1 ，亦 应从流域尺度出发，整体规划，充分考虑人的因素，实现人与自然和谐相处。 i 1 8 我国河岸带植被研究进展 我国在上世纪8 0 代初就对河岸带植被有科学的研究，早期的研究主要是集 中在河漫滩植被，如张功权对瑞典河漫滩草甸数量排序与分类的研究【1 6 0 】。9 0 年代中期，陈吉泉对河岸带的科学概念进行了较为详细的阐述，并对河岸带植 被的景观与生态系统功能做了仔细的分析【5 8 】，加上现代生态学的发展及我国内 9 第1 章引言 陆水体研究工作的积累，河岸带植被研究在国内悄然兴起1 1 2 , 1 3 j 。 经过多年的发展，我国河岸带植被研究已经取得一定成就，主要集中在河 岸带植物多样性的调查分析、河岸带植物群落结构、植被格局、河岸带植被恢 复、河岸带植物造景等几个方面。河岸带植物多样性的调查分析是其它