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An investigation of the safety threshold of a floodplain wetland:a case study of the Er-Ka Nature Reserve, China

河漫滩湿地生态阈值——以二卡自然保护区为例



全 文 :
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
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摇 摇 第 猿猿卷 第 圆园期摇 摇 圆园员猿年 员园月摇 渊半月刊冤
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
中小尺度下西北太平洋柔鱼资源丰度的空间变异 杨铭霞袁陈新军袁冯永玖袁等 渊远源圆苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
水分和温度对若尔盖湿地和草甸土壤碳矿化的影响 王摇 丹袁吕瑜良袁徐摇 丽袁等 渊远源猿远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
荒漠啮齿动物群落对开垦干扰的响应及其种群生态对策 袁摇 帅袁付和平袁武晓东袁等 渊远源源源冤噎噎噎噎噎噎噎
转 月贼基因棉花对烟粉虱天敌昆虫龟纹瓢虫的影响 周福才袁顾爱祥袁杨益众袁等 渊远源缘缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
微地形改造的生态环境效应研究进展 卫摇 伟袁余摇 韵袁贾福岩袁等 渊远源远圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
个体与基础生态
丹顶鹤春迁期觅食栖息地多尺度选择要要要以双台河口保护区为例 吴庆明袁邹红菲袁金洪阳袁等 渊远源苑园冤噎噎噎
新疆石河子南山地区表土花粉研究 张摇 卉袁张摇 芸袁杨振京袁等 渊远源苑愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
鄱阳湖湿地两种优势植物叶片 悦尧晕尧孕 动态特征 郑艳明袁尧摇 波袁吴摇 琴袁等 渊远源愿愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于高分辨率遥感影像的森林地上生物量估算 黄金龙袁居为民袁郑摇 光袁等 渊远源怨苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
异质性光照下匍匐茎草本狗牙根克隆整合的耗益 陶应时袁洪胜春袁廖咏梅袁等 渊远缘园怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
湘潭锰矿废弃地栾树人工林微量元素生物循环 罗赵慧袁田大伦袁田红灯袁等 渊远缘员苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
接种彩色豆马勃对模拟酸沉降下马尾松幼苗生物量的影响 陈摇 展袁王摇 琳袁尚摇 鹤 渊远缘圆远冤噎噎噎噎噎噎噎
生物炭对不同土壤化学性质尧小麦和糜子产量的影响 陈心想袁何绪生袁耿增超袁等 渊远缘猿源冤噎噎噎噎噎噎噎噎
延河流域植物功能性状变异来源分析 张摇 莉袁温仲明袁苗连朋 渊远缘源猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
榆紫叶甲赤眼蜂基础生物学特性及其实验种群生命表 王秀梅袁臧连生袁林宝庆袁等 渊远缘缘猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎
几种生态因子对拟目乌贼胚胎发育的影响 彭瑞冰袁蒋霞敏袁 于曙光袁等 渊远缘远园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
种群尧群落和生态系统
海南铜鼓岭灌木林稀疏规律 周摇 威袁龙摇 成袁杨小波袁等 渊远缘远怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
青海三江源区果洛藏族自治州草地退化成因分析 赵志平袁吴晓莆袁李摇 果袁等 渊远缘苑苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
模拟氮沉降对华西雨屏区苦竹林凋落物基质质量的影响 肖银龙袁涂利华袁胡庭兴袁等 渊远缘愿苑冤噎噎噎噎噎噎噎
基于光合色素的钦州湾平水期浮游植物群落结构研究 蓝文陆袁黎明民袁李天深 渊远缘怨缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于功能性状的常绿阔叶植物防火性能评价 李修鹏袁杨晓东袁余树全袁等 渊远远园源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
北京西山地区大山雀与其它鸟类种群种间联结分析 董大颖袁范宗骥袁李扎西姐袁等 渊远远员源冤噎噎噎噎噎噎噎噎
被动式电子标签用于花鼠种群动态研究的可行性 杨摇 慧袁马建章袁戎摇 可 渊远远猿源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
景观尧区域和全球生态
华北冬小麦降水亏缺变化特征及气候影响因素分析 刘摇 勤袁梅旭荣袁严昌荣袁等 渊远远源猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于 云粤匀孕鄄栽韵孕杂陨杂法的我国省域低碳发展水平评价 胡林林袁贾俊松袁毛端谦袁等 渊远远缘圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎
河漫滩湿地生态阈值要要要以二卡自然保护区为例 胡春明袁刘摇 平袁张利田袁等 渊远远远圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
应用 蕴藻 月蚤泽泽燥灶灶葬蚤泽 法研究黄土丘陵区植被类型对土壤团聚体稳定性的影响
刘摇 雷袁安韶山袁黄华伟 渊远远苑园冤
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不同人为干扰下纳帕海湖滨湿地植被及土壤退化特征 唐明艳袁杨永兴 渊远远愿员冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
资源与产业生态
近 员园年北京极端高温天气条件下的地表温度变化及其对城市化的响应
李晓萌袁孙永华袁孟摇 丹袁等 渊远远怨源冤
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三峡库区小江库湾鱼类食物网的稳定 悦尧晕同位素分析 李摇 斌袁徐丹丹袁王志坚袁等 渊远苑园源冤噎噎噎噎噎噎噎
研究简报
北京奥林匹克森林公园绿地碳交换动态及其环境控制因子 陈文婧袁李春义袁何桂梅袁等 渊远苑员圆冤噎噎噎噎噎噎
植被恢复对洪雅县近 员缘年景观格局的影响 王摇 鹏袁李贤伟袁赵安玖袁等 渊远苑圆员冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
高盐下条斑紫菜光合特性和 杂鄄腺苷甲硫氨酸合成酶基因表达的变化 周向红袁易乐飞袁徐军田袁等 渊远苑猿园冤噎
学术信息与动态
生态系统服务研究进展要要要圆园员猿年第 员员届国际生态学大会渊 陨晕栽耘悦韵蕴 悦燥灶早则藻泽泽冤会议述评
房学宁袁赵文武 渊远苑猿远冤
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生态系统服务评估要要要圆园员猿年第 远届生态系统服务伙伴国际学术年会述评 巩摇 杰袁 岳天祥 渊远苑源员冤噎噎噎
回顾过去袁引领未来要要要要圆园员猿年第 缘届国际生态恢复学会大会渊杂耘砸 圆园员猿冤简介
彭少麟袁陈宝明袁周摇 婷 渊远苑源源冤
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期刊基本参数院悦晕 员员鄄圆园猿员 辕 匝鄢员怨愿员鄢皂鄢员远鄢猿圆园鄢扎澡鄢孕鄢 预 怨园郾 园园鄢员缘员园鄢猿猿鄢圆园员猿鄄员园
室室室室室室室室室室室室室室
封面图说院 荒漠旱獭要要要旱獭属啮齿目尧松鼠科尧旱獭属袁是松鼠科中体型最大的一种遥 旱獭多栖息于平原尧山地和荒漠草原地
带袁集群穴居袁挖掘能力甚强袁洞道深而复杂袁多挖在岩石坡和沟谷灌丛下袁从洞中推出的大量沙石堆在洞口附近袁形
成旱獭丘遥 荒漠啮齿动物是荒漠生态系统的重要成分袁农业开垦对功能相对脆弱的荒漠生态系统的干扰极大袁往往
导致栖息地破碎化袁对动植物种产生强烈影响袁啮齿动物受到开垦干扰后对环境的响应及其群落的生态对策袁是荒
漠生态系统生物多样性及其功能维持稳定的重要基础遥
彩图及图说提供院 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 耘鄄皂葬蚤造院 糟蚤贼藻泽援糟澡藻灶躁憎岳 员远猿援糟燥皂
第 33 卷第 20 期
2013年 10月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.33,No.20
Oct.,2013
http: / / www.ecologica.cn
收稿日期:2013鄄05鄄10; 摇 摇 修订日期:2013鄄07鄄22
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: zhanglt@ rcees.ac.cn
DOI: 10.5846 / stxb201305101004
胡春明,刘平,张利田,李曜,西东升,康海全.河漫滩湿地生态阈值———以二卡自然保护区为例.生态学报,2013,33(20):6662鄄6669.
Hu C M, Liu P, Zhang L T, Li Y, Xi D S, Kang H Q.An investigation of the safety threshold of a floodplain wetland: a case study of the Er鄄Ka Nature
Reserve, China.Acta Ecologica Sinica,2013,33(20):6662鄄6669.
河漫滩湿地生态阈值
———以二卡自然保护区为例
胡春明1,刘摇 平1,张利田1,*,李摇 曜1,西东升2,康海全2
(1. 中国科学院生态环境研究中心,北京摇 100085; 2. 华能呼伦贝尔能源开发有限公司,呼伦贝尔摇 021008)
摘要:以典型河漫滩湿地 ——— 二卡自然保护区为研究区域,进行生态阈值研究。 根据湿地补给河流 ——— 海拉尔河的月均流
量频率分布特征,选取 58.72 m3 / s(P= 74.6%)、119.26 m3 / s(P = 44.4%)、190.35 m3 / s(P = 23.8%)分别代表河流的低、中、高径
流期,分析各径流期湿地分布特征。 结果表明,低、中径流期内草本沼泽及盐化沼泽所占比例较高,而高径流期则以季节性河流
湿地及湖泊湿地为主。 低径流期内,作为湿地中心区的湖泊湿地景观破碎度出现一个较明显的跃变,由中径流期的 0.57 增加
到 1.37。 此时的湿地状态可近似的作为区域的生态阈值,即维持湿地面积占全区域面积的 43.03%。 而中、高径流期湿地面积
比例可近似作为保护区湿地面积的适宜值和理想值,分别为 53.66%和 69.53%。 其研究结果为二卡自然保护区的管理及保护
提供支持,并为河漫滩湿地研究提供思路。
关键词:河漫滩湿地;二卡自然保护区;生态阈值;水文;景观破碎度
An investigation of the safety threshold of a floodplain wetland: a case study of
the Er鄄Ka Nature Reserve, China
HU Chunming1, LIU Ping1, ZHANG Litian1,*, LI Yao1, XI Dongsheng2, KANG Haiquan2
1 Research Center for Eco鄄Environmental Sciences, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100085, China
2 HuLunbeier Energy Development Co., Ltd. of China Huaneng Group, HuLunbeier 021008, China
Abstract: We studied the safety threshold of an ecosystem in the Er鄄Ka Nature Reserve in the Inner Mongolia Autonomous
Region of China, a typical floodplain wetland supplied by the Hai鄄La鄄Er River. Because information on the Er鄄Ka Nature
Reserve is scarce owing to a lack of research done in the area, the safety threshold of the ecosystem is difficult to ascertain
through traditional ecological methods. However, the floodplain wetland was closely associated with the river hydrology, and
information on the river hydrology is abundant. It was therefore possible to study the safety threshold of the ecosystem by
analyzing the relationship between the Er鄄Ka Nature Reserve and the Hai鄄La鄄Er River, using both ecological and hydrologic
methods. The flow of the Hai鄄La鄄Er River was measured by obtaining 250 flow values every year from May to September from
1961 to 2010. From the data, three periods were selected to represent the low flow, middle flow, and flood periods, with
runoffs of 58.72 m3 / s (P= 74.6%), 119.26 m3 / s (P= 44.4%), and 190.35m3 / s (P= 74.6%), respectively. The wetland
status in the Er鄄Ka Nature Reserve during these three periods was studied using satellite images. Results demonstrate that
the wetland area in the Er鄄Ka Nature Reserve was 2797.5 hm2 at the end of the low flow period. The majority of the area
comprises herbaceous swampland (50.31%) and salinization swampland (24.44%). At the end of the middle flow period,
the wetland area was 3488. 3 hm2, of which the temporary river wetland, herbaceous swampland, and salinization
swampland made up 28.40%, 25.14%, and 28.31%, respectively. At the end of the flood period, the wetland area was
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4522.0 hm2, 52.3% of which was temporary river wetland. Lake wetlands, the core areas of the Er鄄Ka Nature Reserve,
were only 47.3 hm2 at the end of the low flow period, far less than the area they covered during the middle flow period
(259.2 hm2), and in the flood period (2365.0 hm2). Additionally, the degree of fragmentation of the lake wetland was
1郾 37 in the low flow period, which is much higher than that in the middle flow period (0.57) and in the flood period
(0郾 62). These findings indicate that the wetland status of the Er鄄Ka Nature Reserve was unstable at the end of the low flow
period. Thus, the status of the wetland at the end of the low flow period could be regarded to be approximately the safety
threshold of the ecosystem, at which point the ratio of wetland area to the Er鄄Ka Nature Reserve area was above 43郾 03%,
while the ratios at the end of the middle flow (53.66%) and flood (69.56%) periods may be acceptable wetland to reserve
area ratios. This study can provide support for the management and protection of the Er鄄Ka Nature Reserve, and can provide
a reference for future floodplain studies.
Key Words: floodplain wetland; Er鄄Ka Nature Reserve; safety threshold of ecosystems; hydrology; degree of fragmentation
我国对于湿地的研究始于 20世纪 50年代对沼泽的研究,但直至 1992年我国加入《湿地公约》后,对湿地
的保护和研究才开始得到学者的关注。 河漫滩湿地是较为特殊的湿地类型,形成以及湿地生态系统健康的维
持与河流密不可分。 河流的流量、水位、频率、发生时间、历时、变化率等水文情势因子,促进着河漫滩湿地生
态系统中生境多样性的形成,调节并控制着湿地生物群落的结构,是决定河漫滩湿地生态系统发展与演替的
主导因子[1鄄2]。 河流通过对河漫滩的定期补给,控制湿地沉积,促进湿地系统水循环,为湿地土壤提供养分并
促进土壤发育,促进湿地景观演替及生物多样性的改善[3]。
在长期的演替过程中,河漫滩湿地建立了与河流自然水文情势相适应的生态策略[4鄄5]。 随着我国社会经
济发展对水资源需求的不断增加,对水资源开发通常导致水文情势的变化,包括水量减少、洪水消失、流量年
内分布显著变化等。 河漫滩湿地生态系统中的生物群落来不及适应新的水文情势,后果就是湿地退化甚至消
失。 因此,研究河漫滩湿地生态阈值,对于维持河漫滩湿地健康具有较好的环境意义和现实意义。
目前,我国的湿地生态阈值的研究工作大多集中在一些较重要的湿地保护区,如向海湿地[6]、扎龙湿
地[7]、白洋淀[8]等,一般的河漫滩湿地普遍缺乏历史研究成果及基础观测资料,这在一定程度上限制了此类
湿地的研究及保护。 而我国水文观测自古就有,新中国成立以后对水文站网的建设尤其重视,1956 年开展了
第一次全国水文站网规划以来,至 2005年全国共建成各类水文站 36012处,有着丰富的水文基础资料[9]。 由
于河漫滩湿地与河流之间的紧密联系,若将河流的水文资料合理利用,可极大弥补河漫滩湿地基础资料不足
的缺陷。
作者以典型河漫滩湿地———二卡自然保护区为研究对象,结合水文学与生态学方法,将水文基础资料应
用于河漫滩湿地研究,分析维持河漫滩湿地生态系统健康的生态阈值,以期为河漫滩湿地的生态阈值研究提
供思路与借鉴,并为湿地保护及环境影响评价工作中的湿地影响分析提供参考。
1摇 研究区域与研究方法
1.1摇 研究区域概况
1.1.1摇 二卡自然保护区
二卡自然保护区位于呼伦贝尔市满洲里市东北,地理坐标:北纬 49毅26忆—49毅32忆;东经 117毅45忆—117毅51忆,
属黑龙江流域。 区域属中温带大陆性气候,冬季漫长寒冷,夏季温凉短促,降水集中,春秋两季降水少,多大
风。 年平均气温-0.1益,极端最低气温-42.7益,极端最高气温 40.1益,降水量 319mm,蒸发量 1405.5mm。
保护区的核心区位于北部,总面积 1927 hm2;缓冲区位于核心区外围,面积 1611 hm2;其余区域为实验
区,面积为 3143 hm2。 二卡自然保护区的地理位置及功能区划见图 1。
保护区主要由湖滨平原、冲积平原、河谷漫滩、沙地沙岗、高平原等地貌组成。 保护区中部 301 高速公路
横穿而过,路基每隔 400m设置一处涵洞,以维持南北区域的水力联通。
3666摇 20期 摇 摇 摇 胡春明摇 等:河漫滩湿地生态阈值———以二卡自然保护区为例 摇
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图 1摇 研究区域地理位置及功能区划
Fig.1摇 Location and functional zoning of Er鄄Ka Nature Reserve
1.1.2摇 海拉尔河
保护区主要受东侧的海拉尔河补给。 由于地处高纬度地区,海拉尔河径流量年内分布极为不均:11 月至
翌年 3月为冰封期,径流量极小;4月至 10月为非冰封期,非冰封期径流量占年径流量约 95%。
海拉尔河发源于大兴安岭西侧,呈东至西流向。 海拉尔河在二卡自然保护区附近为河流下游,属于典型
的平原型河流。 河流两岸地势平坦开阔,当径流量较大时,河水出槽漫滩,为河漫滩湿地提供补给。
1.2摇 研究方法
1.2.1摇 水文基础数据
二卡自然保护区植物的主要生长季节为 5—9月,因此以 1961—2010年共计 50a内的海拉尔河嵯岗水文
站的 5—9月水文资料为基础,针对月均径流量进行分析,总计 250个数据样本。
嵯岗水文站位于二卡自然保护区上游约 30km的海拉尔河干流上,从嵯岗水文站至二卡自然保护区的海
拉尔河段内,无支流汇入,也无取水口。 因此,嵯岗站的水文资料可较好的表征二卡自然保护区附近的海拉尔
河水文情势。
1.2.2摇 植被基础数据
采用 TM5影像作为基础信息源进行遥感解译。 遥感解译结合资料收集、现场调查进行,2011年 8月通过
植被调查以及现有资料为解译提供参照;2012年 9月通过现场调查,对解译成果进一步验证。
1.2.3摇 湿地分类
对于湿地的定义及分类,目前被普遍接受的是 1971年于伊朗拉姆萨尔签署的《湿地公约》。 其湿地定义
为:湿地系指不问其为天然或人工、常久或暂时性之沼泽地、湿原、泥炭地或水域地带,带有或静止或流动、或
为淡水、半咸水或咸水体者,包括低潮时水深不超过 6m 的水域。 《湿地公约》同时还对海洋湿地、内陆湿地、
人工湿地的湿地类型进行了细分。
二卡自然保护区内的湿地属于内陆湿地,参照《湿地公约》对湿地类型的分类,结合保护区植被类型,本
研究区域涉及的湿地类型有:湖泊湿地、季节性河流湿地、灌丛沼泽、草本沼泽和盐化沼泽。
4666 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33卷摇
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1.2.4摇 湿地景观破碎度
湿地景观破碎度表征着湿地被分割的程度,计算公式如下:
C=N / A
式中,C为湿地的破碎度;N为某湿地类型斑块的总个数;A为某湿地类型的总面积。
2摇 结果与讨论
2.1摇 保护区植被现状
二卡自然保护区内共有植物 257种,分属于 57 科 165 属。 其中蕨类 1 科 1 属 2 种,裸子植物 2 科 2 属 2
种,其余均为被子植物。 以禾本科种数最多,共 38种,其次为菊科、豆科、蔷薇科和毛茛科。
按水分需求划分(表 1),二卡自然保护区内植物生态类型以中生植物最为丰富,共有 116 种(包括湿中
生、中生及旱中生),广泛分布于灌丛沼泽、草本沼泽、盐化沼泽等各类湿地中。 湿生植物种类共有 35种,主要
分布在湖泊湿地周边、河流湿地以及草本沼泽内。 水生植物种类较少,仅 10 种,主要分布在湖泊湿地内。 各
类型湿地内的主要植被物种见表 2。
除湿地外,保护区内的生态系统类型主要为草原生态系统,植被物种主要有大针茅、羊草、克氏针茅、冷
蒿。 此外还有零星分布的沙地植被,包括差巴嘎蒿、沙米、虫实、苍耳等。
表 1摇 二卡自然保护区植物生态类型
Table 1摇 Water ecological types in Er鄄Ka Nature Reserve
类型
Ecological type
种数
Species number
百分比 / %
Percent
类型
Ecological type
种数
Species number
百分比 / %
Percent
水生 Aquatic 10 3.89 旱中生 Xero鄄mesophytes 19 7.39
湿生 Hygrophytes 35 13.62 中旱生 Mesoxerophytes 40 15.56
湿中生 Hygro鄄mesophytes 12 4.67 旱生 Xerophytes 56 21.79
中生 Mesophytes中生 85 33.07 合计 Total 257 100
表 2摇 二卡自然保护区主要湿地植被
Table 2摇 Wetland plant species in Er鄄Ka Nature Reserve
湿地类型 Wetland types 主要植被物种 Wetland plant species
湖泊湿地 Lake wetland 龙须眼子菜、莲叶莕菜、眼子菜、两栖蓼、浮萍、狐尾藻
灌丛沼泽 Shrub swampland 小红柳、拉氏香蒲、黑三棱、芦苇、菰、藨草
季节性河流湿地、草本沼泽及盐化沼泽
Temporary river wetland, herbaceous
swampland and salinization swampland
拉氏香蒲、黑三棱、泽芹、慈菇、花蔺、芦苇、菰、荸荠、藨草、巨序剪股颖、灰脉苔草、无脉苔草、
羊草、碱茅、芨芨草、马蔺、短芒大麦草、虉草、拂子茅、大叶章、鹅绒委陵菜
2.2摇 海拉尔河月均流量分析
基于嵯岗水文站 1961—2010年 5—9月份的水文资料,海拉尔河最小月均流量为 5.91 m3 / s,最大月均流
量为 558.54 m3 / s。 以 10 m3 / s为梯度对海拉尔河月均流量进行频数及频率统计,统计值区间为 0—560 m3 / s,
根据统计结果绘制频率密度图及频率分布图见图 2。
海拉尔河位于高纬度地区,冬季存在封冻现象,不适宜按照枯水期、平水期、丰水期进行水文周期划分。
为了研究需要,将海拉尔河流域主要植被生长期(5—9月份)的月均流量划分为低、中、高三类径流水平:月均
流量小于 58 m3 / s为低径流(出现频率 P逸75%);月均流量在 58—186 m3 / s 的为中径流(75%>P>25%);月
均流量大于 186 m3 / s为高径流(P臆25%)。
综合考虑遥感数据的可用性,分别选取 3个时段代表海拉尔河的低、中、高径流期。 2009 年 8—9月为低
径流期,月均流量分别为 61.42、56.01 m3 / s,时段平均流量为 58.72 m3 / s(P= 74.6%)。 2010年 5—8月为中径
流期,月均流量分别为 161.21、108.21、98.91、108.70 m3 / s,时段平均流量为 119郾 26 m3 / s(P= 44.4%)。 2009年
5—7月为高径流期,月均流量分别为 149.09、157.43、264郾 53 m3 / s,时段平均流量为 190.35 m3 / s(P= 23.8%)。
5666摇 20期 摇 摇 摇 胡春明摇 等:河漫滩湿地生态阈值———以二卡自然保护区为例 摇
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图 2摇 海拉尔河 5—9月份(1961—2010年)月均流量频率密度及频率分布图
Fig.2摇 Frequency density and frequency distribution of monthly flow rate of Hai鄄la鄄er River in May, June, July, August and September
between 1961 and 2010
2.3摇 不同径流期内保护区湿地差异
采用 3 个时段末的 TM5 影像作为基础信息源进行解译,以研究水文情势对二卡自然保护区的影响:
2009年10月 1日、2010年 9月 7日、2009年 8月 3日的影像资料分别代表海拉尔河低、中、高径流期。
解译成果及统计见表 3、图 3及图 4。 二卡自然保护区的湿地面积受水文情势的影响较大,在低、中、高径
流期内湿地面积比例分别为 43.03%、53.66%、69.56%。 此外,湿地类型在不同径流期也存在着较大的差异。
低径流期内,保护区湿地以盐化沼泽为主,占总湿地面积的 50.31%;中径流期内,保护区内各类型湿地的面积
较接近,季节性河流湿地、草本沼泽及盐化沼泽的比例分别为 28.40%、25.14%和 28.31%;高径流期内,保护区
以季节性河流湿地为主,占总湿地面积的 52.3%。 对比 3个研究时段可见,随着海拉尔河径流量的增加,时段
末的湿地总面积以及季节性河流湿地面积增加、盐化沼泽面积减少。
水文情势是制约湿地类型与演替的最基本因素[10]。 海拉尔河径流量的变化,引起保护区的水量、淹水历
时、淹没范围、漫滩频率等水文情势变化,短期改变区域的淹没状况及湿地类型,如低径流期的盐化沼泽在高
径流期被淹没成为季节性河流湿地。 同时,水文情势对湿地的理化环境产生影响(如营养物质的可获取性、
土壤和水体含盐量、pH值和沉积物特性等),继而引起保护区湿地植被的组成、结构和功能的变动,最终带来
湿地的演替[11鄄12]。 地势较低的区域可得到较充足的水源补给,维持长期积水状态,成为湖泊湿地;地势适中
的区域不定期得到水源补给,区域不断处于“干鄄湿冶交替中,逐渐发育成为灌丛湿地、草本沼泽或盐化沼泽。
而地势较高的区域不能得到足够的水源的补给,在当地气候条件下发育形成湿地以外的生态系统。
表 3摇 海拉尔河不同径流期内二卡自然保护区湿地面积统计
Table 3摇 Wetland area in Er鄄Ka Nature Reserve during different flow periods of Hai鄄la鄄er River
水文期
Hydrographic period
湿地类型 / hm2
季节性
河流湿地 湖泊湿地 灌丛沼泽 草本沼泽 盐化沼泽 小计
占保护区
面积比例 / %
低径流 Low flow period 249.9 47.2 409.3 683.6 1407.5 2797.5 43.03
中径流 Middle flow period 990.6 259.2 373.9 877.0 987.6 3488.3 53.66
高径流 Flood period 2365.0 290.4 1044.7 750.2 71.7 4522.0 69.56
2.4摇 保护区生态阈值分析
生态系统发生突变的点或区间,在生态学领域称为“生态阈值冶 [13]。 生态阈值目前尚无统一定义,但公
认的一点含义是:当生态因子扰动接近生态阈值时,生态系统的功能、结构或过程会发生不同状态间的
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图 3摇 海拉尔河不同径流期内二卡自然保护区湿地状况
Fig.3摇 Wetland status in Er鄄Ka Nature Reserve during different flow periods of Hai鄄la鄄er River
摇 图 4摇 海拉尔河不同径流期内二卡自然保护区湿地类型相对比例
Fig.4 摇 Percentage of each kind of wetland in Er鄄Ka Nature
Reserve during different flow periods of Hai鄄la鄄er River
跃变[14鄄16]。
湿地生态系统对环境具有适应、调节能力,且该能
力与湿地面积呈正相关[17],湿地面积也被诸多研究者
作为生态阈值判别指标[7鄄8,18鄄19]。 已有的研究均基于历
史资料或长期的研究成果提出生态阈值,如:周林飞等
人[7]利用扎龙湿地的长期观测资料提出湿地的最小、
中等、理想生态水面面积分别为 387. 35、 600. 01、
858郾 24km2;王立群等人[19]基于对向海、扎龙、查干湖和
卧龙湖湿地的研究,提出松辽流域控制湿地萎缩应维持
中心区湿地面积占湿地多年平均面积约 40%。 以二卡
自然保护区为代表的大部分河漫滩湿地缺乏观测资料
或基础研究,制约了河漫滩湿地的生态阈值研究。 河流
的水文情势是河漫滩湿地形成与演替的最基本因
素[10],与湿地面积之间也有着较好的相关性[20]。 因
此,以河流水文情势为基础,从湿地面积角度进行生态
阈值分析是可行的途径。
海拉尔河的低、中、高径流期不仅引起二卡自然保护区湿地总面积的变化,同时还短期改变了保护区内湿
地类型的分布状况,带来湿地景观破碎度的差异。 景观破碎度反应了空间结构的复杂性,在一定程度上表征
了生态系统的稳定性,可作为湿地稳定性的评价指标[21鄄22]。 从表 4 可见,在海拉尔河的低、中、高径流期,二
卡自然保护区湿地的破碎度分别为 1.02、0.84、0.64,径流量越低,湿地破碎度越大。 更值得关注的是,湖泊湿
地的破碎度在低径流期达到了 1.37,比中、高径流期增加了 1倍以上。 二卡自然保护区是典型的河漫滩湿地,
径流补给是湿地水源的主要来源。 湖泊湿地形成于地势较低的区域,是整个湿地的中心区[19]。 湖泊湿地的
面积萎缩且破碎化程度上升,表明整个湿地区域的水量已经较为缺乏,亟需得到新的径流补给,湿地已处于较
不稳定的状态。
本研究选取的低径流期末(平均流量 58.72 m3 / s,P = 74.6%),保护区湿地面积占全区面积的比例仅为
43.03%,湿地景观破碎度达到 1.02,尤其是湖泊湿地的破碎度出现一个较明显的跃变,由中径流期的 0.57 增
加到 1.37。 结合生态阈值的含义,此时段的湿地状态可近似的作为区域的生态阈值,即维持二卡自然保护区
7666摇 20期 摇 摇 摇 胡春明摇 等:河漫滩湿地生态阈值———以二卡自然保护区为例 摇
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湿地面积占全区域面积的 43.03%。
此外,本研究选取的中径流期(平均流量 119.26 m3 / s,P= 44.4%)及高径流期(平均流量 190.35 m3 / s,P=
23.8%),具有较好的水文代表性,时段末的湿地面积可近似作为保护区湿地面积的适宜值及理想值,分别为
53.66%和 69.56%。
表 4摇 海拉尔河不同径流期内二卡自然保护区湿地破碎度
Table 4摇 Degree of wetland fragmentation in Er鄄Ka Nature Reserve during different flow periods of Hai鄄la鄄er River
湿地类型
Wetland types
低径流期 Low flow period
斑块数
Patch number
/个
破碎度
Degree of
fragmentation
/ (个 / hm2)
中径流期 Middle flow period
斑块数
Patch number
/个
破碎度
Degree of
fragmentation
/ (个 / hm2)
高径流期 Flood period
斑块数
Patch number
/个
破碎度
Degree of
fragmentation
/ (个 / hm2)
季节性河流湿地
Temporary river wetland 209 0.83 471 0.48 658 0.28
湖泊湿地
Lake wetland 65 1.37 149 0.57 180 0.62
灌丛沼泽
Shrub swampland 883 2.17 766 2.04 976 0.93
草本沼泽
Herbaceous swampland 592 0.87 531 0.61 568 0.76
盐化沼泽
Salinization swampland 1116 0.79 1012 1.02 505 7.14
合计 Total 2865 1.02 2929 0.84 2887 0.64
3摇 结论
二卡自然保护区基础研究、观测资料极度缺乏。 本文结合水文学与生态学方法,以水文观测资料为基础,
同时利用遥感解译等生态学研究手段,分析保护区湿地生态系统与其主要补给河流水文情势之间的关系,进
行保护区湿地生态阈值的研究。
(1)二卡自然保护区内的湿地属于典型的河漫滩湿地,主要受海拉尔河的漫滩洪水补给。 湿地类型包括
湖泊湿地、季节性河流湿地冶、灌丛沼泽、草本沼泽和盐化沼泽,各湿地类型的相对比例受径流量影响较明显。
高径流期,季节性河流湿地及湖泊湿地比例较大;而中、低径流期,草本沼泽及盐化沼泽所占的比例较高。
(2)二卡自然保护区内,湿地面积在不同径流期内差异显著。 在低径流期(平均流量 58.72 m3 / s,P =
74郾 6%)、中径流期(平均流量 119.26 m3 / s,P = 44.4%)及高径流期(平均流量 190.35 m3 / s,P = 23.8%),湿地
面积占保护区面积的比例分别为 43.03%、53.66%和 69.56%,可近似作为保护区湿地面积比例的最低值、适宜
值和理想值。
(3)本文结合水文学及生态学方法,分析保护区湿地生态系统与其主要补给河流水文情势之间的关系,
继而得出研究区域的生态阈值。 对于普遍缺乏基础资料的河漫滩湿地而言,本文提出的研究方法可为湿地的
管理及保护提供思路与借鉴。
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9666摇 20期 摇 摇 摇 胡春明摇 等:河漫滩湿地生态阈值———以二卡自然保护区为例 摇
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悦澡蚤灶葬 载陨粤韵 再蚤灶造燥灶早袁 栽哉 蕴蚤澡怎葬袁 匀哉 栽蚤灶早曾蚤灶早袁 藻贼 葬造 渊远缘愿苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
孕澡赠贼燥责造葬灶噪贼燥灶 糟燥皂皂怎灶蚤贼赠 泽贼则怎糟贼怎则藻 遭葬泽藻凿 燥灶 责蚤早皂藻灶贼 糟燥皂责燥泽蚤贼蚤燥灶 蚤灶 匝蚤灶扎澡燥怎 遭葬赠 凿怎则蚤灶早 葬增藻则葬早藻 憎葬贼藻则 责藻则蚤燥凿
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蕴陨 载蚤怎责藻灶早袁 再粤晕郧 载蚤葬燥凿燥灶早袁 再哉 杂澡怎择怎葬灶袁 藻贼 葬造 渊远远园源冤
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叶生态学报曳圆园员猿年征订启事
叶生态学报曳是由中国科学技术协会主管袁中国生态学学会尧中国科学院生态环境研究中心主办的生态学
高级专业学术期刊袁创刊于 员怨愿员年袁报道生态学领域前沿理论和原始创新性研究成果遥 坚持野百花齐放袁百家
争鸣冶的方针袁依靠和团结广大生态学科研工作者袁探索生态学奥秘袁为生态学基础理论研究搭建交流平台袁
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叶生态学报曳主要报道生态学及各分支学科的重要基础理论和应用研究的原始创新性科研成果遥 特别欢
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叶生态学报曳为半月刊袁大 员远开本袁猿园园页袁国内定价 怨园元 辕册袁全年定价 圆员远园元遥
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本期责任副主编摇 宋金明摇 摇 摇 编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
生摇 态摇 学摇 报渊杂匀耘晕郧栽粤陨摇 载哉耘月粤韵冤渊半月刊摇 员怨愿员年 猿月创刊冤
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主摇 摇 管摇 中国科学技术协会
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