岷江流域水生植物调查研究

作者: 雷丹 史佩 向钰 宋菲菲 向语兮

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摘 要:岷江作为长江上游重要的生态屏障和水源涵养地,在四川省的水生态系统中具有战略地位。以水生植物为研究对象,通过对岷江流域主干流10个位点进行实地取样调查,分析岷江流域水生植物的种类及分布情况,并根据多样性指数评价和水质分析,提出重视水生植物的生态效益及大力开展生态护岸改造等保护建议。

关键词:水生植物;岷江流域;多样性

中图分类号:Q948.8 文献标志码:A 文章编号:1674-7909(2023)23-135-4

0 引言

岷江是长江上游重要的一级支流,发源于四川省与甘肃省接壤的岷山南麓,干流全长753 km,流域面积45 324 km2,主要支流有杂谷脑河、马边河、越溪河、茫溪河等。岷江流域是长江上游水量最丰富的支流,也是成都平原最重要的水源地,生态地位十分重要。水生植物是我国宝贵的自然资源,具有极高的科研、经济、文化及生态价值[1]。作为河流、湖泊生态系统中常见的初级生产者和水体净化者,水生植物在维持生态系统平衡、改善水环境方面发挥着重要作用[2]。为客观真实地反映岷江流域水生植物资源现状,笔者对岷江流域水生植物的种类及分布情况等进行深入调研并展开评估,以期为岷江流域水生植物资源保护提供相应的数据支撑。

1 岷江流域水生植物现状调查

1.1 调研地点

为客观反映岷江流域水生植物现状、综合流域特点,此次调研地点由北向南依次选取了牟托、都江堰水文站、岳店子下、岷江青衣坝、沙咀、凉姜沟等6个岷江主流点位,同时选择了位于浦江河的两合水、毛河的桥江桥、越溪河的于佳乡黄龙桥及茫溪河的茫溪大桥4个支流位点。调研位点具体信息如表1所示。

1.2 调研对象

此次调研选取岷江流域水生植物作为调研对象。水生植物定义为常年生活在水中,或者其生命周期内有一段时间生活在水中的植物,是生长在水中的植物的一个总称[3]。按照生活方式不同可将其分为挺水植物、浮叶植物、沉水植物、漂浮植物和湿生植物5种。

1.3 调研方法

1.3.1 水生植物调查方法

水生植物调查方法按《水生态监测技术要求大型水生植物(试行)》进行。利用全球定位系统(Global Positioning System,GPS)记录不同采样位点的经纬度坐标,并用相机拍摄照片及记录生境特征。其中,挺水植物和湿生植物采集方法为使用1 m×1 m的采样框,框定样方边界及样方内水生植物,而后采用直接观察法进行物种计数;沉水、漂浮和浮叶植物采集方法为使用1 m×1 m的采样夹,将水草连根带泥全部夹出并清洗干净,去除根部、杂物及枯枝烂叶。每个采样点重复采集3次。采样完毕后,现场对样本进行种类鉴别及计数。

1.3.2 生物多样性评价方法

利用Margalef丰富度指数对群落物种丰富度进行评价,利用Simpson多样性指数对群落物种多样性进行评价。丰富度主要能够反映出群落物种数量,Margalef丰富度指数越高,表明群落中物种数量越多。Margalef丰富度指数计算公式为

[Hi=Si-1log2Ni]  (1)

式(1)中:Hi表示第i个位点的物种丰富度指数,Si表示第i个位点水生植物种类数,Ni表示第i个位点水生植物总样本数。

Simpson多样性指数常用来估算群落的多样性。Simpson多样性指数越高,表明群落中物种种类越多。Simpson多样性指数计算公式为

[Di=1-j=15nijNi2] (i=1,2,3,…,10;j=1,2,3,4,5) (2)

式(2)中:Di表示第i个位点的物种多样性指数,nij表示第i个位点第j种水生植物数样本数。

1.3.3 水质指标测定及评价方法

根据《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)对水质进行测定。采用分光光度计法对总氮(Total Nitrogen,TN)、总磷(Total Phosphorous,TP)、氨氮质量浓度等水质指标进行测定,使用便携式水质巡检仪(IWBD-7A)对盐度、电导率、溶解氧(Dissolved Oxygen,DO)质量浓度等进行测定。

1.4 数据处理

利用SPSS21.0软件对相关数据进行处理。

2 调查结果与分析

2.1 水生植物分布情况

通过对牟托、都江堰水文站等10个位点开展实地调查,共发现水生植物27科42属49种。由表2可知,在整个岷江流域,湿生植物共有26种,占比最高(53.07%)。挺水植物与湿生植物分布情况类似,在此次调查中发现17种,占比相对较高(34.69%)。此次调查中仅发现沉水植物3种,占比6.12%,且仅在两合水和桥江桥2个位点有发现。漂浮植物亦仅发现3种,占比6.12%。暂无浮叶植物的相关数据。

由表3可知,岳店子下和凉姜沟这2个位点湿生植物种类最多(9种),分析其原因可能是由于这2个位点坡度较缓,为自然土质坡岸,且土壤含水量充足,为湿生植物提供了适宜的生境。相比湿生植物,挺水植物更加倾向扎根于岸边的浅水中,其中岳店子下和两合水这2个位点挺水植物种类数量相对较多,分别为6种和5种。沉水植物对光的需求可用光补偿点来表示,光补偿点是沉水植物的光合作用产氧量刚好能满足其自身呼吸作用耗氧时的光照强度,只有在实际水深小于光补偿深度的水域,沉水植物才有可能生长[4]。此次调查中仅在两合水和桥江桥这2个位点有发现沉水植物,分别为2种和3种。部分调查位点未发现漂浮植物。

此次调查共采集水生植物517株,其中优势种为水蓼、苹、浮萍、水苦荬、黑藻及石龙芮(见图1),其数量分别为67、65、47、45、39、28株,剩余43种水生植物共计226株(见表4)。水蓼在8个调查位点中均有发现,其具有生长迅速、光合速率高、通气组织发达和耐水淹等特征[5],故在流域内分布广泛且数量较多。苹具有环境适应能力强、繁殖速度快等特点,通常在物种中占据绝对优势,在此次研究中获得样本数亦较多。

2.2 水生植物的评价

作为生态系统中最主要的生产者,水生植物可以在很大程度上反映该地区生态系统的生物多样性情况。由表5可知,岳店子下Margalef丰富度指数最高(2.77),其次是凉姜沟(2.30),Margalef丰富度指数在沙咀最低(0.63),表明沙咀水生植物种类数最少。岳店子下、岷江青衣坝、凉姜沟Simpson多样性指数分别为0.86、0.84和0.83,高于其余7个位点。此次调查的10个位点水生植物的丰富度指数和多样性指数的趋势是相同的,这可能是因为岳店子下和凉姜沟生态环境较好,人工堤坝、采石场等人为破坏较少,故其各项指数均高于其他位点。

2.3 水质分析

由表6可以看出,茫溪大桥氨氮质量浓度最大(1.417 mg/L)。氨氮质量浓度是水质的主要表现,数值越大则说明该处水源遭受污染越严重[6]。根据对周围居民走访调查发现,河流上游存在氮肥加工厂,该位点水体常伴有异味且很少有人在此垂钓,推测该位点遭受过污染。水生植物凤眼莲可以吸收水中的氮、磷等元素促进其自生生长[7],故茫溪大桥凤眼莲数量明显多于其他位点。

水生植物能够通过光合作用释放氧气,可有效提高水体DO质量浓度[8]。由表6可知,凉姜沟、桥江桥和两合水DO质量浓度分别为10.3、9.0、8.3 mg/L,高于岳店子下、岷江青衣坝、沙咀等水生植物数量少的位点。牟托和都江堰则由于水流湍急,促进了氧气在水中的溶解,这2个位点尽管水生植物数量及种类较少,但其DO质量浓度仍然较高。

电导率是指水体的导电程度,该数值是导电离子含量和离子成分的综合反映[9];盐度则是水中盐的质量分数,二者都是常见的水质监测参数。高电导率和高盐度会损伤水生植物,造成水生植物数量减少。由表6可知,茫溪大桥和于佳乡黄龙桥电导率和盐度极高,可能与这2个位点水生植物种类和数量较少有关。

3 结论及建议

3.1 结论

根据此次对岷江流域10个位点的调查,共发现水生植物27科42属49种。其中,湿生植物种类最多(53.07%)、其次是挺水植物(34.69%),漂浮植物和沉水植物均占6.12%,优势种为水蓼、田字萍、浮萍、水苦荬、黑藻、石龙芮等6种。钻叶紫菀、鼠鞠草等生长环境适应能力较强的植株分布较广,但出现频率较低;大薸、凤眼莲、金鱼藻、菹草这类对水深、水流环境要求较高的植株出现频率较低。此次调查未发现浮叶植物。

3.2 建议

3.2.1 重视水生植物的生态效益

水生植物通过光合作用可以净化空气,同时吸收水中的氮、磷、重金属等。因此,合理利用生物修复方法非常重要。众多研究表明,利用水生植物进行受污染水体修复,具有经济环保、无二次污染、长期有效等特点。其中,沉水植物粉绿狐尾藻、挺水植物石菖蒲、漂浮植物大薸等对污染水体中氮磷的去除效果极佳。

3.2.2 大力开展生态护岸改造

根据水生植物的生长特性,多采用近自然岸堤、生态混凝土、栅栏护岸等技术对岷江流域河岸带进行生态化改造,同时可以在流域岸边种植芦苇、香蒲等保土固堤,种植挺水植物保持水土,有助于恢复水生植物的多样性。

参考文献:

[1]李博,时慧.北京拒马河流域水生植物资源调查及保护建议[J].中国水产,2017(12):60-61.

[2]翁松干,许静波,樊旭,等.大纵湖高等水生植物与生态环境调查研究[J].江苏水利,2017(12):11-16.

[3]单银丽,沈莹.杭州城市河道水生植物种类现状调研及应用研究[J].浙江建筑,2016(5):47-50.

[4]朱光敏.水体浊度和低光条件对沉水植物生长的影响[D].南京:南京林业大学,2009.

[5]葛依立,陈心胜,黄道友,等.湿地植物水蓼(Polygonum hydropiper L.)对镉的富集特征及生理响应[J].生态毒理学报,2020(2):190-200.

[6]康二翠.水质监测中氨氮测定影响因素及其控制分析[J].资源节约与环保,2019(5):31.

[7]郑铮铠,王林,王成南,等.水葫芦在河湖治理中的作用和解决方案[C]//2020第八届中国水生态大会论文集.2020:1-7.

[8]丁元春,王俊,偶帆,等.不同水生植物配置模式对景观水质的影响[J].宁德师范学院学报(自然科学版),2023(2):212-216.

[9]芦朋,刘悦.电导率在水质分析中的应用[J].河北水利,2020(3):40-41.

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