七姊妹山亚高山泥炭藓沼泽湿地水位变化分析

成勤

(湖北省宣恩县林业局,湖北宣恩445500)

1 引言

湿地作为一个生态系统,具有多种功能和价值,是人类最重要的环境资本之一。湿地广泛分布于世界各地,蕴藏着丰富的生物资源、泥炭资源和水资源,同时湿地作为旅游资源,具有巨大的经济价值。湿地在控制水土流失、蓄洪防涝、滞留沉积物、降解环境污染、净化水质、调节气候和保持生物多样性等方面也具有重要的作用,因此湿地被称为“地球之肾”。

泥炭藓沼泽湿地是由适应能力强、耐周期性干旱的泥炭藓(Sphagnum)以及草本植物沼泽化形成的一种十分重要的湿地类型,也是一种重要的自然资源,多分布于湿润多雨的地区[1]。泥炭藓沼泽湿地不仅具有蓄水保湿、降解污染物与生物过滤、丰富湿地生物多样性等生态环境功能,同时泥炭本身也具有很高的利用价值。研究显示,泥炭藓的寿命达400年之久,而它的蓄水量无疑是所有植物中最大的,为自身重量的150倍左右。泥炭藓从湿地里拔出来之后经测量有1m长,而它直立在湿地里只有30～40cm长。泥炭藓的上端为绿色,底部发黄发白,多数为干枯状态,干枯的部分虽然已经接近“死亡”,但仍为“肢体”传送营养,它会忠实地记录当地环境气候变化的历史。2005年科学家在对湖北省七姊妹山国家级自然保护区的科学考察中发现了面积达810hm2的呈斑块状分布的亚热带亚高山泥炭藓沼泽湿地,其发现为鄂西山地古地质、古气候及植被变迁研究提供了珍贵的研究样本。

2 七姊妹山保护区及湿地资源概述

七姊妹山国家级自然保护区地处鄂西南武陵山区的宣恩县境内,位于洞庭湖水系湖南沅江第一大支流酉水的发源地与长江中游第一大支流清江的分水岭,北与恩施市河溪村交界,东北属宣恩县椿木营乡管辖,东与鹤峰县太平镇接壤,南与湖南八大公山国家级自然保护区核心区毗连,西与宣恩县长潭乡和沙道沟镇相连,地处东经 109°38′30″～ 109°47′00″,北纬 29°39′30″～ 30°05′15″。

2.1 保护区基本概况

保护区总面积34 550hm2,其中核心区11 560hm2,缓冲区11 700hm2,实验区11 290hm2,森林覆盖率93.8%,主要保护典型的中亚热带常绿落叶阔叶混交林生态系统、珙桐等珍稀植物及其群落、亚高山泥炭藓沼泽湿地和华南虎、金钱豹等大型猫科动物栖息地,属森林生态系统类自然保护区,见图1。

图1 保护区地理位置及资源概况

境内形成许多复杂的地质构造现象和丰厚的沉积岩石,以东北向的褶皱、断裂最为发育。岩层主要由砂页岩、页质层岩所组成,保水性较差,植被遭破坏后,极易造成水土流失。气候属中亚热带季风湿润气候,气候呈明显的垂直差异。海拔800m以下的低山平均气温 15.8℃,无霜期294d,年降水量1 491.3m,年日照时数1 136.2h;海拔800～1 200 mm的二高山地带年平均气温 13.7℃,无霜期263d,年降水量 1 635.3mm,年日照时数1 212.4h;海拔1 200mm以上的高山地带平均8.9℃,无霜期203d,年降水量 1 876mm,年日照时数1 519.9mm。

保护区内共有维管束植物183科752属2 027种,分布有5个自然植被型组,9个植被型,30个群系。脊椎动物30目86科379种,昆虫22目,177科,1 312种。保护区分布中国特有植物32属。国家Ⅰ级重点保护植物7种,国家Ⅱ级重点保护植物21种。国家Ⅰ级重点保护动物5种,国家II级重点保护动物51种;濒危动植物种国际贸易公约俘虏Ⅰ、附录Ⅱ和附录Ⅲ物种共有62种,国家保护的有益的或者有重要经济、科学研究价值的陆生野生动物共有216种[2]。

2.2 湿地资源概况

保护区亚高山泥炭藓沼泽湿地主要分布在椿木营晒坪药材场、天花板等地,海拔1 650～1 950m不等,呈大斑块状分布,每个斑块面积从2～10hm2不等,总面积810hm2。湿地周围分布有大面积的日本落叶松林,为20世纪90年代初人工栽种,平均树高18m,胸径20cm,林冠郁闭度达70%。沼泽湿地从物种组成划分,可分为2个群落类型：大理苔草——泥炭藓群落和野灯心草——泥炭藓群落[3]。

3 研究方法

分别在2006～2008年,在七姊妹山泥炭藓沼泽湿地进行定期水位监测及气候记录。本研究采用样点法,即根据沼泽湿地的海拔、面积、坡度、滞水能力及周围植物的差异性,选择合适的样点做为此次监测工作的监测点。选取过程中注重代表性、随机性、整体性及可行性相结合。

3.1 样点选取

本研究选地主要在椿木营晒坪药材场附近的沼泽湿地中开展,共计选取13个样点,涉及罗儿坪、九排、十排、岩板桥 、丁字台5 个地域,其中 1、2、10、11号点位于罗儿坪;3、4号点位于九排;5、6、7号点位于十排;8、9号点位于岩板桥;12、13号点位于丁字台。

3.2 监测与记录

通过先选择合适样点,然后在样点处插入一根长1.2m,直径(内径)为3.2cm的PPR塑料水管(水管四周钻多个直径为0.8cm的小孔),水管一头平地面。通过定期(每个月 1、11、21号)测量 PPR塑料水管中的地下水位离地面的数值(A值越小,水位越高,反之,则水位越低)来推断沼泽湿地地下水位的变化情况,最终获得七姊妹山亚高山泥炭藓沼泽湿地水位变化数据,见图2。

图2 水位监测示意

3.3 水位变化分析及结果

3.3.1 水位变化分析

从图3、图4、图5可以看出,在13个监测点中,2007年各监测点水位数值总体上都高于上一年度。其中最高水位除2007年1号点与2006年持平,10号点、11号点略低于2006年外,其余各点均高于2006年,2008年较2007年略有升高;最低水位除2007年4号点、9号点低于2006年外,其余各点均高于2006年,2008年较2007年又有所上升;年平均水位除2007年4号点略低于2006年外,其余各点均高于2006年,2008年相比2007年相差不大。

图3 2006年水位变化情况

图4 2007年水位变化情况

图5 2008年水位变化情况

通过对13个监测点的最高水位、最低水位及年平均水位的数值变化可以看出：该片沼泽湿地2006年地下水位的最高水位为 16.4cm,最低水位为41.1cm,年平均水位27.3cm,2007年地下水位的最高水位为9.5cm,比 2006年增加了1.73%;最低水位为35.8cm,比2006年增加了1.15%;年平均水位22.7cm,比2006年增加了1.20%。2008年地下水位的最高水位为1cm,比2006年增加了1.73%;最低水位为51.7cm,比2006年增加了1.15%;年平均水位23.38cm,比2006年增加了1.20%。

3.3.2 气温对照分析

从图6中可以看出,2007年的气温和2006年的气温差距不大,2号监测点气温略高于2006年,其他监测点都相对略低于2006年。

图6 2006年及2007年月均气温

3.3.3 降雨量对照分析

从图7中可以看出,2007年的降雨量2、3、10号监测点以外,其他监测点均稍大于2006年。

图7 2006年及2007年降雨量分布状况

3.3.4 蒸发量对照分析

从图8中可以看出,2007年除了1、2、11号监测点外,其他监测点的的蒸发量均小于2006年。

图8 2006年及2007年蒸发量分布状况

4 结语

通过对比3个年度的地下水位和天气变化情况,可以得出：七姊妹山亚高山泥炭藓沼泽湿地的地下水位呈逐年上升的趋势,地下水位呈上升趋势的原因有以下几点。

(1)自然原因。2007年降水偏多,蒸发量偏少,加上气温略低于去年,因此造成地下水位较高。从记录数据显示,表明气温越低,蒸发越少,水位越高。泥炭藓作为湿地蓄水能力最强的植被之一,地下水位越高,其生态环境将更加适合其群落生长。泥炭藓作为碳循环和温室效应的重要来源,对周围环境中碳排放也将起到重要影响,因此,为保护其群落正常生长,还需要对周边环境进行保护。

(2)其他原因。由于保护区管理机构加大了对沼泽湿地的保护及管理力度,从源头上杜绝了一切破坏湿地的行为发生,从而使沼泽湿地上的地被植物保存较好,最终增强了湿地的滞水性与固水性,也导致地下水位高于往年。

七姊妹山亚热带亚高山泥炭藓湿地不仅对鄂西亚高山泥炭藓湿地生态系统的研究具有重要意义,而且对促进区域生态建设尤其是湿地生态系统的恢复与重建有着重要的作用。尤其值得注意的是,该片湿地位于酉水的源头,保护好该片湿地对于保护下游的水源亦具有重要意义。

[1]朗惠卿,赵魁文,陈克林.中国湿地植被[M].北京：科学出版社,1999.

[2]汪正祥,雷 耘,刘胜祥,等.湖北七姊妹山自然保护区科学考察与研究报告[R].湖北：湖北科学技术出版社,2005.