水文情势对帕布曲上游湿地藏北蒿草生长影响分析

摘要：研究了水文情势对藏北蒿草生长的影响过程。以拉萨市尼木县帕布曲上游湿地为研究对象，通过收集尼木县帕布曲水文资料，计算了多年平均径流量逐月变化，并将藏北蒿草各时间段营养期情况与帕布曲年平均径流量时间逐一比对，分析了水文情势对藏北蒿草生长影响的具体过程。得出了帕布曲在不同水文情势对藏北蒿草不同生长时期的影响过程以及藏北蒿草的生境水文要求。结果表明：在以藏北蒿草为代表的湿地植被的环境保护过程中，仅凭基本的生态基流是不能满足湿地内植被生长要求的，不仅要在水量上保证湿地生态系统不受影响，还要尽量维持天然的水文过程，也就是尽可能地保持天然环境水流。

关键词：藏北蒿草；湿地生态水文学；生物习性

中图分类号：S718

文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2016）24-0087-03

1 基本理论

河流水文情势对于维系湿地生态系统稳定和完整起到核心的作用，河流中的营养盐、气体、泥沙等湿地生物生长原料通过水文过程输送给湿地内的动植物，因此河流也可以说是湿地物质和物种流通的驱动力。不仅如此，河流的水文情势中各参数随着不同时期有节律的高低起伏，将引发生物的生活行为，动植物以此为依托进行各自的繁殖等活动。因此，河流的水文情势对湿地的生态系统各个组成部分的活动起着核心驱动作用。

河流受到不同因素水循环过程的影响，一年之内会出现丰、平、枯三种时期的水文变化。根据流量大小，环境水文学将水文过程分为低流量、高流量和洪水脉冲3个过程环境水流。每种环境水流均有各自的水文参数作为区分。这种水流组分与水文要素均具有重要的生态学意义。

环境水流具体划分方法为：将河流流量参数由小到大依次排列，小于等于50%的流量划分为低流量，大于67%的流量划分为高流量；当流量数据在50%～67%之间，当日流量比前一天流量数据增加20%就意味着高流量开始，如果后一天流量比当天流量减少10%则意味着高流量结束，高流量以外的被认为是低流量；高流量中大于平滩流量的水文过程归为洪水脉冲过程。

2 研究区水文及优势物种概况

2.1 河流概况

帕布曲为尼木玛曲上游河段穷木曲左岸二级支流，位于帕古乡上游约12 km处，距尼木县城约33 km，距拉萨市约173 km。帕布曲整个河流为单一河道。雪拉以上和林岗一下阶地面窄而不连续，在帕古村有两级阶地。在雪拉至林岗之间为该谷地的宽谷段，其中最宽处达5 km，为4级阶地，面积第三级为最大（县城所在地），为尼木县农业用地的主要集中分布地带，其两侧和安岗谷地，洪积扇分布较多。帕布曲多年平均径流量3076万m3，多年平均流量0.98 m3/s、径流深270 mm，10～5月多年平均径流量为1.65亿m3。根据水文资料，得出帕布曲帕布曲多年平均各月径流量，详见表1。

2.2 植被概况

各种植被类型的分布，受着多种多样的自然因素的影响，其中，以水分和热量因素的影响尤为突出。一定的水热条件，将产生与之相适应的植物群落及群落外貌、结构、组成等。水崽跫的变化，又会带来植被分布有规律的递变，这种规律性的递变，既反映在水平地带性上，也反映在垂直地带性上。

帕布曲上游湿地，海拔4176 m。草本盖度为95%。藏北嵩草草丛在研究区区内的高山潮湿地较为常见的低矮草本植物，因研究区靠近帕布曲，故而在研究区内成群分布。本次样方调查位置经纬度E90°0′45″，N29°34′34″，海拔4176 m。草本盖度为95%，伴生种为高原毛茛、天山报春、肉果草等植物。

藏北嵩草（Form. Kobresia littledalei），属于莎草科（Cyperaceae），蒿草属（Kobresia），为密丛生大型草本湿中生；植株高20～30 cm，茎秆粗硬，适口性和营养成分均低于细小型蒿草。与蒿草一样是沼泽草甸的主要建群种。多分布在山坡、高山草地和山间谷地， 是寒冷中生植物，生活力很强， 具有干旱、耐低温、水土侵蚀、践踏等优良特点，在维持当地生态环境稳定方面和维持当地畜牧业具有重要意义。藏北嵩草的有性生殖过程为：约在一年的5月中旬返青，6月开花，7月下旬开始结果，8月中旬种子成熟并开始散布，10月初种子散布结束。

由于研究区恶劣的气候以及坚硬的种皮等因素限制了藏北嵩草有性生殖的成功效率，主要还是依托于无性生殖。藏北嵩草营养枝和生殖枝的最快生长时期基本趋于一致，幼苗具有首先积累地下生物量的特性，地下生物量比地上生物量大，其中根茎、根、叶的生物量比重依次降低。与其他高寒草甸植物一样，在上年秋季已形成花芽原基或花芽， 花芽越冬后经春化作用后于第二年春季返青的同时即可抽穗开花结实。

3 结果分析

根据1979～2012年水文基础资料计算出帕布曲多年平均径流量，根据帕布曲多年平均径流量绘制出月份变化曲线图，根据上文的自然水文过程划分方法对帕布曲12个月的水文过程进行划分。同时根据藏北嵩草每年的生活史，绘制成图与帕布曲上游湿地中的水文径流过程曲线进行对比后，得出了水文过程与藏北嵩草生长发育的对应关系，具体见图1。

根据图1，可以看出：

1月到4月份期间，帕布曲低流量过程期间，流量较小和水位较低，水流主要在湿地中心的主河槽内流动，水文连通性降低。水量仅能维持河道基流条件和维持一定的地下水水位及土壤水分，为水生生物与候鸟越冬提供必要的生存空间。

5月份到6月份期间，帕布曲高流量过程期间，流量增加，流速增加，水位升高，生物栖息地面积扩大，水体中溶解氧与营养物质增加，水生生物食物来源增加。这个时段帕布曲能够提供漫滩植被种子和繁殖枝发芽的水分。

6月中旬至9月中旬期间，帕布曲洪水脉冲过程期间，流量大于河流断面平滩流量，水流漫出主河道进入河漫滩区，帕布曲与本文研究湿地的水文连通性显著增强。洪水脉冲过程对于该湿地生态系统具有重要的生态意义：这期间，洪水脉冲促进帕布曲主河道与河漫滩的能量交换与物质循环；湿地内的藏北蒿草得到一年中相对最充分的水文和营养供给，先进行营养生长，生长成熟后同时进行有性生殖和无性生殖过程。

9月中旬至10月期间，在帕布曲高流量过程将要进入尾声阶段，藏北蒿草种子成熟，形成花芽。11月后，帕布曲高流量结束，进入低流量时期，藏北蒿草开始枯黄，种子扩散，花芽休眠，待来年冰冻期过后，重新开始发芽繁衍。

根据上文水文过程对优势种藏北蒿草的具体影响，可以看出：

水是影响湿地植被的主控环境因子。湿地水文过程的各种要素、各种组分直接影响植被不同的生活史行为，或是通过影响湿地的环境条件间接作用于湿地植被，引起湿地植被群落的结构与功能特征的周期性演替。对于这一生态极度脆弱地区，河流补给除了降雨外，源头冰川融化水也是只要的补给源。5～10月期间，帕布曲源头的念青唐古拉山冰川部分融化水汇集成洪水留到帕布曲上游湿地内形成洪水脉冲，这一过程正好赶上藏北蒿草的生长和繁殖期。在生存环境恶劣的生态环境中，藏北蒿草的生长和繁殖时间以及无性和有性两种繁殖方式既适应了帕布曲的水文情势，又适应了尼木县恶劣的气候环境。

湿地生态系统在多种驱动力下进行演变过程中，地上或地下的水文情势与地形、地质、土壤、降雨、阳光等非生物因素和动物、微生物等生物因素共同形成一个复杂的生态系统，根据组成和相互影响的方式补充，其结构和功能各有不同。帕布曲的水文情势是其上游湿地的主要驱动力，帕古的水文过程中，低流量、高流量和洪水脉冲过程对藏北蒿草缺一不可，低流量是维持藏北蒿草无性生殖花芽存活的基础，高流量为藏北蒿草提供营养物质和水分，洪水脉冲为藏北蒿草除了提供营养物质和夸大适宜生境面积外，还提供了扩散种子的功能。本文以藏北蒿草为实例具体阐述，其他植物物种均有类似过程。可以看出，生态系统中的各个因素都是紧密联系、互相影响的有机整体。同时，帕布曲又是其上游湿地生态系统不可分割的主要组成，湿地的部分生物群落依赖于帕布曲独特的水文情势。这种水文情势一旦收到干扰，帕布曲上游湿地的建群种藏北蒿草将都到很大的影响，最终引发整个湿地的退化。这里面最关键的一环就是帕布曲天然的水文情势，即理想的水文情势。

人们对湿地水文情势的保护由刚开始的生态基流、环境需水量到环境水流，思路历程为最小生态需水量、满足一定生态系统及周边的需水要求，到在前两者理论的基础上满足一定的流程时空要求。这一过程对湿地生态系统的保护理论的意义是重大的。环境水流既包含了流量的要求，还包括了水文过程的要求和水质的要求。真正落实下来，是一个水文年一系列参数要求，这样才能达到对湿地内植物整个生活史的全过程保护。因为仅提供一定的生B需水量只能保证河流湿周范围和周边距离范围内物种存活。在这一恶劣生存环境中，生活史不能全部保证，群落面积不能保证基本就意味着该区域这一物种难以存活。引发的后果是，植被退化，水土流失加重，整个生态系统退化。因此环境水文学是保护和修复湿地生态系统的关键理论。

根据环境水文学理论，天然水文情势的三个流量过程和所包含的水文要素都有着各自的生态学作用。环境水流并不仅仅是表示的最小生态环境需水量的固定值，也不是在按照各个月份呈线性函数变化的流量曲线，而是一条包含多种水文要素的耦合模型推算出来的综合曲线。以天然的水文情势为背景参照，以生态系统重要过程为拐点，构造环境水流曲线。

4 结语

水体流量脉冲过程能够提供种子萌发所需的水分，脉冲流量、脉冲持续时间、退水率等水文要素是种子萌发所需的关键水文因子；高流量时期湿地水位升高，湿地内植被的适宜生境面积增加，同时水流过程带来充足的水分和营养盐促进植被生长。

本文给出了藏北蒿草生活史时间段和所在湿地水源帕布曲水文年周期的时间对应关系，部分说明了帕布曲上游湿地内藏北蒿草的生物习性及生长特点。藏北蒿草仅仅是湿地中的一种，虽为建群种，但不能代表全部，湿地中的其他动植物的习性均与帕布曲的水文情势息息相关。这种关系是千百年来湿地生态系统不停使用当地水文环境的结果。

因此，如何保护湿地的天然环境水流是以后我们保护湿地的一个重要研究方向。

参考文献：

[1]张爱静，水文过程对黄河湿地景观格局演变的驱动机制研究[D]，北京：中国水利水电科学研究院，2013：20～25.

[2]邓 伟，胡金明.湿地水文学研究进展及科学前沿问题[J].湿地科学，2003，1（1）：12～19.

[3]董哲仁，张 晶.洪水脉冲的生态效应[J].水利学报，2009，40（3）：281～288.

[4]徐晓民，郭中小，郝伟罡，等.生态水文学及其在退化草地中的研究展望[J].珠江现代建设，2014，8（4）：20～23.

[5]周华坤，周 立， 赵新全，等.矮嵩草草甸植物种群物候学定量研究[J].草地学报，2002，10（4）：289～286.

[6]章光新.水文情势与盐分变化对湿地植被的影响研究综述[J]. 生态学报， 2012，32（13）： 4254～4260.