生态学研究方法(完成版)-三峡库区泥、沙沉降对低位狗牙根种群的影响.pdf

三峡库区泥 沙沉降对低位狗牙根种群的影响 汇报人 龚庆碗蒋青青 文献来源 本文选自 生态学报 2011年第31卷第6期基金项目 国家自然科学基金项目 重庆市教育委员会科学技术研究项目 重庆市科委自然科学基金计划资助项目作者单位 江苏省环境演变及生态建设重点实验室重庆文理学院化学与环境工程学院南京师范大学地理科学学院 江苏省环境演变与生态建设重点实验室依托于南京师范大学 主要从事环境演变和生态建设领域的研究 重点探讨地面环境过程及其机理 人地关系相互作用机制与生态建设途径等 此文作者的三方单位 在研究三峡库区生态环境方面保持合作 尤其是消落带生态修复等 先后在生态学报 应用生态学报 生态环境学报上发表了多篇此类研究的文章 如三峡库区水位调运对消落区湿生植被群落 水体泥沙对苦草生长发育和叶片光合生理特性的影响 水体泥沙对黑藻幼苗生长发育的影响等 作者单位简介 三峡工程 三峡工程1992年获得全国人大批准建设 94年正式动工兴建 2003年开始蓄水发电 09年全部完工 三峡大坝高185米 蓄水高175米 水库长600多公里 现为全世界最大的水力发电站 而由它所引发的移民搬迁 环境等诸多问题 使它从开始筹建的那一刻起 便始终与巨大的争议相伴 三峡工程的益处 最主要是集中在防洪 发电和航运方面 另外也对南水北调 水产养殖等方面有很大的益处 三峡工程的兴建 在文物古迹的保护 生态保护以及大规模的移民方面造成了很大的压力 三峡工程的兴建 对当地大范围的生态造成影响 造成了当地植被的破坏 气候的变化 动植物繁殖和迁徙的阻碍 消落带 Hydro FluctuationBelt 又称消落区 是水库特有的一种现象 是指水库季节性水位涨落使库区被淹没土地周期性出露于水面的区域 三峡工程在未来几年完全建成后 冬季蓄水发电水位为175米 夏季防洪水位降至145米 其间30米水位落差暴露出的土地就是消落带 据统计 三峡库区消落带面积达400多平方公里 分布在湖北省 重庆市所有库区区县 三峡库区地处山区 消落带按坡度可分为崖岸 陡坡岸 滩坡岸 阶岸 长寿地处重庆腹心地带 襟长江而临重庆主城 居渝东而挟三峡库区 史称 膏腴之地 鱼米之乡 属中亚热带湿润气候区 四季分明 气候温和 冬暖春早 热量丰富 降水充沛 常年平均气候17 7 常年平均降水量1165 2毫米 研究区域 一 研究背景 二 实验内容 三 结果分析 四 讨论 一 研究背景 随着三峡库区开始蓄水 消落带原生态系统受到极大的破坏 消落带生态系统恢复 重建的关键技术体系研究受到重视 其中 植物恢复技术是该技术体系最为关键的部分 目前 对库区消落带植物恢复技术的研究主要着重于耐淹植物筛选 植物对淹水的反应和适应方面 研究表明 中华蚊母树 疏花水柏枝 狗牙根 野地瓜藤 牛鞭 野古草 秋华柳 香根草等植物具有较强的耐淹能力 有可能成为库区消落带的恢复物种 但是 库区消落带植物恢复不仅面临水位变化带来的淹水逆境 还面临泥沙 干旱等环境因素的胁迫 狗牙根主要分布于库区145 156m消落带 是该区域的主要优势物种之一 2008年9月库区水位首次超过156m 达到172m 不仅高水位对低位植被的的胁迫程度显著增大 而且水体泥 沙沉降对植被的胁迫也十分显著 本文选择三峡库区长寿段这一典型的消落带 原位研究泥 沙沉降对狗牙根种群的影响 并探讨泥 沙沉降对狗牙根萌发 生长潜力的影响 旨在为狗牙根在库区消落带的恢复和重建提供科学依据 二 实验内容 狗牙根 C dactylon 又称百慕大草 爬地草 绊根草 禾本科 狗牙根属 为多年生草本植物 其茎节上能生根和抽出新分株 芽发育 营养繁殖力强 易形成以狗牙根占绝对优势的植物群落 1 1实验植物 二 实验内容 位于三峡库区 29 48 46 N 107 04 32 E 海拔高度为150m 坡度约0 宽10m 长200m 样地基质为沙质 具单一的狗牙根种群 2008年的10月初 翌年的5月底被水淹没 淹水时间约8个 2009年6月19日调查时 样地已出水约20d 调查时 大部分样地已分别为泥 沙覆盖 泥 沙沉降形成厚约10 17cm的覆盖层 1 2调查样地 水体泥 沙沉降对狗牙根萌发 生长的影响调查在无泥沙覆盖 覆盖泥 覆盖沙的区域内分别均匀选择3个1m 1m的样方 以无泥沙覆盖的样方为对照CK 将覆盖泥的样方记作S1组 而将覆盖沙的样方记作Sd组 除了覆盖泥的样方外 其余样方的狗牙根均有萌发芽露出地面 形成分株 分别统计各样方内地下茎的总芽数 萌发芽数 用测微尺测定萌发芽或分株的茎长 茎宽 计算芽的萌发率 1 2实验设计 沉降泥 沙掩埋对狗牙根萌发和生长潜力的影响实验在泥沉降覆盖的样方内 分别选取芽没有萌发的狗牙根 鲜质量为20 9 3 9g 种植于25 36cm的盆中 基质为样方内根茎处的泥 沙 取样地内沉降的泥 沙分别覆盖于引种的狗牙根上 厚度约12cm 各3盆 分别记为S l S d 以无泥沙覆盖的3盆为对照CK 将各实验盆置于室外 自然萌发 生长 40天后 S l组地上无分株形成 萌发苗均未穿透覆盖的泥层 而对照组和S d组均于地面上形成分株 统计S l组的总芽数 萌发芽数 茎节数 测定萌发苗茎长 茎宽 并称取萌发苗的鲜质量和干质量 统计对照组和S d组的总芽数 萌发芽数 分株数 茎节数 叶片数 用测定分株的茎长 茎宽 根长 叶长和叶宽 并称取分株地上部分的鲜质量和干质量 计算各组芽的萌发率 萌发苗或分株的干鲜质量比 1 2实验设计 三 结果分析 1 库区水体泥 沙沉降对狗牙根萌发 生长的影响 2 沉降泥 沙掩埋对狗牙根的萌发和生长潜力影响 沉降泥 沙掩埋对狗牙根萌发率的影响 由图2可知 S l组狗牙根芽的萌发率显著高于对照和S d组 分别高43 8 和60 9 P 0 05 沉降泥 沙掩埋对狗牙根幼苗茎的影响 沉降泥 沙掩埋对狗牙根幼苗叶 幼苗根长的影响 实验期间 狗牙根S l组萌发芽没能发育形成叶片 而S d组和对照组均形成了正常的叶片 由图4可知 S d组的叶片数 叶长和叶宽均高于对照 分别比对照高24 2 23 4 和24 1 P0 05 由图5可知 S l组狗牙根幼苗的鲜质量 干质量和干鲜质量比均显著低于对照 分别比对照低83 3 P 0 05 86 2 P 0 05 5 8 P 0 05 而S d组幼苗的鲜质量 干质量和干鲜质量比显著高于对照组 分别比对照组高76 8 P 0 01 110 1 P 0 01 20 0 P 0 05 沉降泥 沙掩埋对狗牙根幼苗生物量的影响 1 库区泥 沙沉降促进狗牙根芽的萌发本文的调查表明 库区泥 沙沉降显著抑制了狗牙根的芽形成 芽的数量显著降低 特别是泥沉降对芽形成的影响最大 但是消落带的泥 沙显著的促进了狗牙根芽的萌发 在2008 2009年库区沉降中狗牙根芽萌发率显著大于对照 这有利于增大种群繁衍的几率 四 讨论 2 库区泥沉降威胁狗牙根种群繁衍结果已表明 库区水位下降后 无论是否被沉降泥 沙覆盖 狗牙根的芽均能萌发 但泥沉降显著抑制萌发芽的生长发育 狗牙根种群的繁衍可能会受到致命的威胁 1 泥沉降显著抑制萌发芽的发育 萌发苗茎长仅有约0 3cm 无茎节形成 未露出地面形成分株 而沙沉降的萌发苗在露水后生长 露出地面 形成分株 由于沉降泥颗粒小 颗粒间孔隙小 其氧含量 光照 阻力等方面的胁迫作用强于沙沉降有关 2 泥沉降显著抑制狗牙根萌发芽伸长生长 进一步的40天掩埋实验表明 虽然泥掩埋能显著促进狗牙根的芽萌发 但是 萌发芽的生长发育显著被抑制 茎长均值仅为2 18cm 极少数能伸长到5 6cm 茎长伸长能力显著被抑制 无法露出地面形成分株 同时 其茎节数 茎长比显著高于其它组 分别是对照和沙掩埋组的3 6倍和4 7倍 表明对于被泥掩埋的狗牙根 其萌发芽生长发育的主要影响因素来自于泥覆盖产生的阻力 过高的阻力抑制了茎节的伸长能力 因而在库区低位消落带泥沉降显著的区域 狗牙根种群的繁衍可能会受到致命的威胁 3 沙掩埋对狗牙根萌发的幼苗生长有促进作用 沙埋显著促进了萌发芽的发育 萌发芽能迅速伸长露出地面 形成分株 与对照相较 沙埋的分株发育显著快于对照 其分株的茎长和茎节数均显著大于对照 有利于其迅速获得有利的光照条件 且其分株的叶片数 叶长和叶宽也显著大于对照 增大了分株的光合作用面积 有利于其合成更多的物质 进一步促进分株的生长发育 4 40d的实验结果表明 在沙掩埋条件下狗牙根的芽萌发率显著低于对照和泥掩埋 而野外调查时其芽的萌发率显著高于对照 这可能与实验中狗牙根地下茎的储藏物质在萌发后期更多的被用于萌发苗的生长有关 这有利于萌发苗露出地面 形成分株 进行正常的光合作用 合成物质以供给植株地面生长发育所需 从而使分配到用于萌发的营养物质不够 萌发率下降 目前对于三峡库区消落带恢复植物的研究主要集中在淹水影响方面 但调查发现 在没有泥沙大量沉降的低位消落带区域 虽然原有的植物种群受到较大程度的破坏 但仍有部分能萌发生长 而在泥沙大量沉