全 文 ：第 37 卷 第 4 期
2013 年 7 月
南京林业大学学报(自然科学版)
Journal of Nanjing Forestry University (Natural Sciences Edition)
Vol． 37，No． 4
Jul．，2013
收稿日期:2013 － 03 － 28 修回日期:2013 － 04 － 18
基金项目:重庆市科技计划项目“科技平台与基地建设”(cstc2011pt － gc80019) ;重庆市森林工程建设科技支撑重大专项(2009 －
2012) ;重庆市园林局科技计划项目(2012)
第一作者:艾丽皎，高级工程师，博士生。* 通信作者:张银龙，教授。E-mail:yinlongzhang@ yahoo． com． cn。
引文格式:艾丽皎，余居华，张银龙． 水淹对三峡库区消落带南川柳植物群落的影响［J］． 南京林业大学学报:自然科学版，2013，37
(4) :23 － 28．
水淹对三峡库区消落带南川柳植物群落的影响
艾丽皎1，2，余居华2，3，张银龙1*
(1．南京林业大学森林资源与环境学院，江苏 南京 210037;2．重庆市风景园林科学研究院，重庆 401329;
3．重庆市城市园林绿化工程技术研究中心，重庆 401329)
摘要:根据三峡库区冬蓄夏汛的水文生态过程，研究了消落带典型的冬季蓄水淹没和夏季汛期水淹对不同高程
消落带土著植物南川柳(Salix rosthornii Seemen)的盖度、基径和株高等生物学特征及群落物种多样性格局的影
响。结果表明:冬季水淹后 172 m高程南川柳平均盖度与株高及 175 m高程平均株高显著增大(p ＜ 0. 05)，而对
两高程段南川柳基径影响不明显(p ＞ 0． 05)。夏季水淹后，172 m 高程南川柳平均盖度显著降低(p ＜ 0. 05)，基
径和株高变化较小(p ＞ 0. 05);而 175 m高程南川柳生物学特征受水淹影响不明显(p ＞ 0. 05)。经过冬季和夏季
水淹，172 m高程物种 Patrick丰富度指数和 Shannon-Wiener多样性指数先增大后降低，而 175 m 高程则出现相
反变化趋势;172 m 高程 Simpson 优势度指数显著增大(p ＜ 0. 05)，而 175 m 高程仅冬季水淹后显著增大
(p ＜ 0. 05)。就水淹后生物特征短时效而言，南川柳可以有效地作为三峡消落带植被恢复的适生物种，但为降低
夏季水淹后由泥沙堆压造成的物理胁迫，需要适当的人为管护。
关键词:消落带;水文生态过程;生物多样性;南川柳;三峡库区
中图分类号:Q145;S718 文献标志码:A 文章编号:1000 － 2006(2013)04 － 0023 － 06
Influence of flooding on community characterization of the species Salix rosthornii
Seemen in water level fluctuation zone of the Three Gorges Reservoir
AI Lijiao1，2，YU Juhua2，3，ZHANG Yinlong1*
(1． College of Forest Resources and Environment，Nanjing Forestry University，Nanjing 210037，China;2． Chongqing Landscape
and Gardening Research Institute，Chongqing 401329，China;3． Chongqing Urban Landscape Engineering Technology
Research Center，Chongqing 401329，China)
Abstract:Based on the hydro-ecological process of the Three Gorges Reservoir(TGR) ，the field sample plot survey was
conducted to study the influences of the typical winter impounding and summer flooding processes on plant biological
characterization (vegetative coverage，base diameters and heights)of the Salix rosthornii Seemen and patterns of the
species biodiversity in forest community． The results showed that:after the winter impounding process，plant coverage
and heights of S． rosthornii on the 172 m elevation increased remarkably(p ＜ 0． 05) ，and plant heights of the 175 m ele-
vation also differed significantly(p ＜ 0． 05) ，but it was not the case for the base diameters on both elevation． After the
summer flooding，there was no obvious difference in the biological characteristics on the 175 m altitude(p ＞ 0． 05)． In
contrary，plant coverage dramatically reduced on the 172 m elevation(p ＜ 0． 05) ，but this was not for the base diameters
and heights． After winter and summer impoundment，Patrick diversity and Shannon-Wiener diversity increased initially
and then declined，whereas the trend of 175 m altitude was opposite． Simpson diversity increased rapidly(p ＜ 0． 05)on
the 172 m altitude，which varied significantly after winter impoundment(p ＜ 0． 05)． With regard to the short term of ec-
ological characteristic after flooding，S． rosthornii is an effective species for the plant restoration of water level fluctuation
zone(WLFZ)in the TGR area． Approaches of appropriate human management should be taken to decline the adversity
stress induced by silt deposition and sand deposition after summer flooding events．
Key words:water level fluctuation zone;eco-hydrology process;biodiversity;Salix rosthornii Seemen;Three Gorges Res-
ervoir
南 京 林 业 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) 第 37 卷
三峡库区形成后，对水库进行反季节性水位调
控，形成了水库水位涨落交替和蓄水浸泡的三峡消
落带典型水淹过程［1］，由此对三峡库区的生态环
境影响引起了国内外研究者的广泛关注［1 － 9］。近
年来，研究三峡库区环境恢复涉及的植物种类较
多［10 － 16］，大多数的研究关注的是不同植物种类在
耐淹耐旱过程后，植物生物量特征、存活率［17 － 20］及
植物矿质元素含量的变化［21］，植物光合生理性
能［10，12 － 13，16］，以及植物内源酶、激素调节机制［22］，
对于水淹后不同植被类型存活率及逆境胁迫后恢
复生长的生物学及形态学特征方面仅见对草本植
物的研究［7］，而具有明显淹水特征的冬季蓄水淹
没和夏季汛期水淹过程也未得到有效的区分。目
前关于三峡消落带冬季淹水过程的生态环境效应
有大量报道［23 － 35］，但未见综合考虑冬季蓄水淹没
和夏季汛期水淹过程的研究。
南川柳(Salix rosthornii Seemen)是杨柳科柳属
落叶乔木，常见于江河边或者溪流旁，其株型挺拔
直立，韧性好，生长快，根系发达，耐贫瘠，适应性
广，是优良的野生乡土植物资源，被广泛用于三峡
消落带植被恢复工程中。笔者调查了经过冬季蓄
水淹没和夏季汛期水淹后南川柳株高、盖度、基径
等生物学特征及群落物种多样性的变化，以期能够
更好地评价南川柳用于消落带植被恢复的生态环
境效应，量化分析消落带两种典型水淹方式对植物
生物学、生理生态特征及群落演替的影响，为三峡
库区土著种植物资源用于消落带植被恢复适生物
种的选择提供科学依据。
1 材料与方法
1． 1 研究区概况
试验区位于嘉陵江与长江交汇处的重庆江北区
大剧院段消落带(106°3428. 26″ ～ 106°3445. 51″E，
29°3413. 96″ ～ 29° 34 26. 19″ N) ，江岸线全长约
660 m，最宽处约 70 m，海拔 170 ～ 176 m，面积约
60 000 m2。调查表明，该段消落带所处海拔 176 m
高程，土壤基质以建筑废弃物、砾石和沙为主，土壤
瘠薄，保水性能极差;170 ～ 176 m 高程段土壤条件
中等，基质以沉积泥沙为主，混杂少量建筑废弃物
和砾石。该段消落带处于回水区，水流速度缓慢，
河流泥沙大量沉积，下部消落带形成较宽的河漫
滩［23］，夏季汛期时，由于长江上游携带大量的泥沙
以及河底沉积物的再悬浮过程，水位下降后，通常
会形成厚度 10 ～ 15 cm的淤泥层;冬季蓄水淹没过
程，处于枯水期，消落带水位较稳定，加之上游水土
流失量较夏季少，只是由于风浪和水流冲刷作用引
起少量泥沙沉积。实验样地内的植被为乔灌木和
草丛，主要有池杉、枫杨(Pterocarya stenoptera)、卡
开芦(Phragmites karka)和狗牙根群落;池杉、秋
华柳和马唐(Digitaria chrysoblephara)群落;中华
蚊母(Distylium chinense)、秋华柳和扁穗牛鞭草
(Hemarthria compressa)群落;南川柳、狗牙根和扁
穗牛鞭草群落;甜根子草(Saccharum spontane-
um)、狗牙根、扁穗牛鞭草群落等类型。南川柳种
群作为消落带植被恢复工程的先锋适生物种，于
2009 年统一栽植，幼苗基径为 5． 10 mm，高度为
60． 40 cm。
1． 2 实验设计及调查方法
根据三峡库区水位变动节律［25 － 26］，2009 年三
峡水库基本完成预定水位高程的蓄水。研究选择
2011 年 10 月份进行调查，该时段正值消落带经过
夏季汛期水淹后，同时于 2012 年 5 月和 2012 年 10
进行调查，调查时间点选择在消落带植被经过冬季
蓄水淹没和夏季汛期淹没(为期 1 a)的完整水淹
过程地区。野外实地调查了研究区 2 个高程段消
落带，相对应海拔为 172 m和 175 m高程段。在每
个样地，每个高程带沿河流纵向空间梯度每隔 3 m
设 1 个样方，大小为 10 m × 10 m，各 8 个重复，共
计 16 个，作为样地乔木样方;灌木样方设置在乔木
样方的对角线上(各取 5 m × 5 m，1 个大样方共 4
个重复) ，总计 64 个。采用精度为 1 cm 的卷尺对
样方中乔木、灌木株高进行测定，以精度为 0． 1 mm
的游标卡尺测定基径，利用网格目测法估算植被盖
度，并且记录样方中植被种类、高度、冠幅、基径、多
度和盖度;同时记录样方中草本植物的种类、盖度、
冠幅和高度。
研究区水位日变化主要通过每天早中晚观察
3 次水位，结合重庆市寸滩水文观测站的水位资
料，以寸滩水位为基准进行校准(研究中所使用的
水位为 1 天中观测到的最大值)。
1． 3 指标测算及数据处理
植物多样性指标调查参照文献［28 － 29］的方
法。选取重要值、Patrick 丰富度指数(D)、Simpson
优势度指数(P)、Shannon-Wiener 多样性指数(H)
和 Pielou均匀度指数(E)进行群落评价。
数据处理采用 Excel 2003 进行处理，南川柳生
物学特征(平均株高、盖度、基径)和物种多样性指
数变化趋势图利用 Origin 8． 0 绘制;采用 SPSS15． 0
程序进行差异显著性检验。
42
第 4 期 艾丽皎，等:水淹对三峡库区消落带南川柳植物群落的影响
2 结果与分析
2． 1 研究区水位变化
根据研究区 2011—2012 年为期 1 a 的水文观
测资料，随着三峡水库开始冬季蓄水，研究区内水
位最高达到 176 m。在研究区内，172 m 全年淹没
时间可达 180 d 左右，175m 高程段全年水淹时间
约 120 d。175 m高程段消落带在冬季库区蓄水淹
水时间约 80 d，单次淹水达 15 d，而 172 m 高程段
被水淹共约 120 d。在夏季汛期过程，由于大量降
水而导致的水位巨幅上涨，使研究区经历了短期间
断性的水淹过程，175 m 夏季汛期水淹约60 d，172
m水淹 70 d左右。夏季最大洪峰约为 185 m，汛期
内水位频繁涨落，消落带植物常处于间断性的水
淹—出陆状态;172 m单次淹水时间为12 ～ 15 d，而
175 m单次水淹时间 7 ～ 10 d。因此，三峡库区消
落带不同水淹深度、水淹时间和水淹频率的差异，
势必会对植物生理生态特征及群落特征等产生不
同的影响。
2． 2 不同水淹过程对南川柳生物学特征的影响
经观测，172 m和 175 m高程段南川柳平均盖
度在经历完整周期水淹过程，均呈现先增大后降低
的变化趋势(图 1a)。172 m 高程各水淹过程平均
盖度变化差异均达到显著水平(p ＜ 0. 05) ;175 m
高程平均盖度只有经历完整水淹周期后变化才显
著差异(p ＜ 0. 05) (表 1)。这种变化趋势归因于南
川柳生活史过程，经历冬季水淹条件下，植物受到
深水淹没逆境胁迫，植物体开始凋落死亡;次年 3
月初，南川柳在正常水位条件下能够快速萌发并恢
复生长，植株盖度增大。经过夏季汛期水淹后平均
盖度降低，夏季汛期淹没水位频繁涨落，形成了典
型的干湿交替环境，这一情况持续到 9 月，植物难
以快速适应环境条件的骤变，只能通过加强地上部
分的伸长以从环境中补充获得氧的供应［6，29 － 30］。
图 1 典型水淹过程后不同高程消落带南川柳生物学特征变化
Fig． 1 Variations of biological characterization of Salix rosthornii seemen after typical inundation in different
elevational riparian
南川柳平均株高和基径经历完整淹没过程后
均呈现逐渐增大趋势(图 1b，1c) ，在植物整个生活
史过程中，初生的幼苗自身生产能力弱，养分储备
少，面对逆境胁迫调节能力低，而出现了不同程度
的死亡，所以群落平均株高逐渐增大;172 m 高程
南川柳经历冬季淹水后及 175 m 高程平均株高在
经历冬季和完整周期淹水过程后，差异显著，也佐
证了水淹过程对南川柳幼苗生长和存活更加不利
(表 1) ，该研究结果和陈芳清等［6］对水蓼的研究结
果相一致。其次，经历冬季淹没初期，植物体为了
从环境中获取氧的供应，而通过增加地上部茎的伸
长［29］，所以整体株高呈增长趋势。
2． 3 不同水淹过程对南川柳植物群落物种多样性
特征的影响
南川柳重要值经完整水淹过程中表现为先增
大而后小幅降低(图 1d)。172 m 高程段南川柳重
要值经过冬季水淹后从 0． 66 增大到 0． 70，夏季汛
期水淹后则降低到 0． 57，标准偏差均在 0． 08 以
下;175 m高程段南川柳重要值变化幅度较小，从
0． 60 增大到 0． 70 后基本保持稳定。
经历冬季蓄水淹没后，重要值增大归因于南川
柳最大水淹时长可达 200 d，所以经过冬季深淹后
植物体在正常水位条件下能够快速萌发恢复生长。
夏季汛期淹水后，重要值出现下降，主要是夏季汛
期水淹频率高，而且每次淹水后都会沉积 10. 0 ～
52
南 京 林 业 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) 第 37 卷
15. 0 cm 厚的淤泥层，南川柳植株受到淤泥堆压，
盖度变小;其次是新生幼苗出现死亡，南川柳相对
频率降低所致。
消落带在经历了冬季库区蓄水和夏季汛期水
淹完整过程中，研究区内 172 m和 175 m高程段植
被物种多样性指数变化趋势见图 2。
图 2 典型水淹过程后不同高程消落带物种多样性指数变化特征
Fig． 2 Variations of species diversity index after typical inundation in different elevational riparian
经过不同水淹后，172 m和 175 m高程段物种
Patrick丰富度指数和 Shannon-Wiener 多样性指数
变化趋势正好相反(图 2a)。这可能有以下几个方
面的原因:(1)172 m 高程段主要是分布了一些 1
年生和多年生的草本植物，在经历冬季水淹后，让
其他植物种类扩张生长，引起了植物种类增加;而
175 m 高程段主要是分布了 1 年和多年生的乔灌
木植被，在经历冬季水淹后，乔灌木难以忍受水淹
胁迫而出现死亡，使得不耐水淹种类消亡，降低了
175 m高程段植物物种多样性; (2)经历了夏季汛
期淹没后，172 m 高程段出现下降，可能是水淹使
多年生植物还未能完成生活史，因洪水冲刷及淹没
而消亡。另外，由于夏季水淹后携带大量的泥沙沉
积，致使处于消落带下部的草本植物群落被掩埋，
从而降低了研究区的植物多样性。175 m 高程段
出现增大，因为夏季消落带水分、光热资源丰富，处
于消落带上部的乔灌木正是处于旺盛的生长季节，
样地内携带的新生植物种子得到快速萌发生长，增
加了物种多样性。
值得注意的是，172 m高程段物种多样性指数
除了 Simpson优势度指数变化差异显著(p ＜ 0． 05)
外，Patrick丰富度指数、Shannon-Wiener 多样性指
数、Pielou均匀度指数变化差异均未达到显著差异
(p ＞ 0． 05) (表 1)。175m 高程段物种多样性指数
变化与 172 m相似，仅冬季淹没后 Simpson 变化差
异达到显著水平(p ＜ 0． 05) ，这可能是由于水淹导
致消落带原有物种大量消亡，淹水程度严重的区域
形成一些耐水淹植物的单优种群［33］。这也可能是
由于淹水后群落结构趋于简单，植物物种多样性显
著降低导致［31 － 32］。
表 1 172 m和 175 m高程段消落带典型水淹过程后生态学指标显著性分析
Table 1 Significance analysis of the ecological index after typical inundation in 172 m and 175 m elevational riparian
时间
time
盖度
coverage
株高
height
基径
base diameter D H E P
172 m 175 m 172 m 175 m 172 m 175 m 172 m 175 m 172 m 175 m 172 m 175 m 172 m 175 m
2011 －10—2012 －05 0． 014* 0． 646 0． 035* 0． 017* 0． 554 0． 606 0． 423 0． 296 0． 845 0． 292 0． 608 0． 541 0． 000＊＊ 0． 070*
2011 －10—2012 －10 0． 016* 0． 033* 0． 183 0． 038* 0． 274 0． 059 0． 932 1． 000 0． 785 0． 976 0． 718 0． 764 0． 004＊＊ 0． 995
2012 －05—2012 －10 0． 011* 0． 053 0． 309 0． 182 0． 158 0． 128 0． 802 0． 118 0． 711 0． 142 0． 431 0． 058 0． 011* 0． 387
注:* 代表差异达到显著水平(p ＜0． 05);＊＊代表差异达到极显著水平(p ＜0． 01﹚。
3 讨 论
冬季和夏季水位变动频率、强度和持续时间差
异势必会影响消落带植物组成特征和物种多样性
格局［31］。长达半年的冬季水淹对消落带植物进行
筛选，淘汰了不耐水淹或不能适应水位变动的物
种，改变了消落带的植物物种组成、空间分布格局
及多样性特征，降低了植物物种多样性和丰富
度［32］。夏季汛期水淹过程中，许多植物还未能完
成其生活史，因洪水冲刷及淹没而消亡［36］。
通过为期 1 a的野外实地调查，研究了两个典
型水淹过程对不同高程段优势种植物南川柳生物
62
第 4 期 艾丽皎，等:水淹对三峡库区消落带南川柳植物群落的影响
学特征及物种多样性指标的影响。经过冬季库区
蓄水淹没，172 m和 175 m高程段南川柳平均盖度
和株高均增大，除了 175 m 高程平均盖度外，变化
差异均达到显著水平;对于基径的影响不显著。夏
季汛期淹水，由于水位频繁涨落，水淹携带的泥沙
沉积对植株造成堆压作用，盖度均出现降低，172 m
高程南川柳平均盖度变化差异达到显著水平，对于
基径和株高影响不显著。经过不同水淹过程，由于
样地植被类型分布差异及高程不同，172 m 高程物
种 Patrick丰富度指数和 Shannon-Wiener 多样性指
数先增大后降低，而 175 m 则出现相反变化趋势。
水淹对 172 m高程 Simpson优势度指数影响显著，
而 175 m高程只有冬季淹水达到显著水平。
此外，由于研究区地理区位、地形地貌特征的
局限，此次试验仅调查了冬季蓄水淹没和夏季汛期
水淹过程对 172 m和 175 m 高程带优势种植物南
川柳生物学特征及物种多样性格局变化，研究了三
峡消落带两个典型水淹过程后植物生态学特征变
化情况，关于不同水淹过程对南川柳生理学特性及
其光合特性和叶绿素荧光反应的影响尚需进一步
研究。
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( 责任编辑 王国栋)
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