梯级水电开发影响下山地河流河岸植被与植物繁殖体的响应机制

River damming provides a dominant human impact on river environments worldwide, and while local impacts of reservoir flooding are immediate, subsequent ecological impacts downstream can be extensive. Cascade hydropower development will still be the main method in a future time to deal with the national energy structure adjustment and environmental protection, and how to mitigate its impact on riparian vegetation and plant propagule becomes a significant problem that the decision makers cannot avoid. To understand the spatio-temporal distribution patterns and successional mechanism of riparian vegetation and plant propagule along river longitudinal and lateral under cascade hydropower development, the headstream of Jiulongjiang River will be taken, Dicun River and Zhunan River, as the research area, and riparian vegetation and plant propagule as the starting point, and combine 3S technology, field experiments, and germination experiment to study the following contents. (1) spatiotemporal patterns of riparian vegetation under natural and human-caused disturbance. (2)transmission mechanism of plant propagule. (3) spatial distribution patterns of riparian vegetation under different flow regimes. (4) the characteristics and spatial distribution of standing vegetation in relation to patterns of propagule dispersal along free-flowing and regulated river reaches. The results will elucidate the responses of riparian vegetation to hydropower development, and reveal the successional law and mechanism of formed and developed riparian vegetation along mountain river. Results of this work will provide scientific basis for evaluating the ecological impact of dam construction on riparian vegetation, restoration and rehabilitation of riparian vegetation.

河流梯级水电开发是我国未来一段时间内应对能源结构调整与环境保护的重要手段，如何缓解其对生态环境，尤其是河岸植被与植物繁殖体的影响成为决策者不能回避的难题。为了解山地河流梯级水电开发后河岸植被与植物繁殖体沿河流纵向和横向梯度的时空分布格局与演替机制，以福建九龙江源头的地村溪和竹南溪为研究对象，以河岸植被和植物繁殖体为切入点，综合运用“3S”技术、野外定点实验和室内萌发实验等方法，进行自然与人为二元干扰下山地河流河岸植被时空分布格局，山地河流河岸植物繁殖体传播、扩散机制，河岸植被与河流水文、生境及水电开发之间的耦合关系，以及山地河流河岸植物群落特征与植物繁殖体特性之间相关性的研究，阐明山地河流水电开发后河岸植被与植物繁殖体的时空分布格局，揭示了梯级水电开发后河岸植被与植物繁殖体的演替规律。研究结果对科学评估水电开发对河岸植被的影响、山地河流河岸植被的生态修复与重建奠定了理论基础。

水电开发是人类施加于河流生态系统的主要干扰因子之一，河岸带植物的种群动态与结构、时空分布格局受到水电开发的显著影响。本课题通过对河岸带植物群落特征、多样性和繁殖体特征等的研究，探讨水电开发后河岸带植物和繁殖体的响应机制。主要成果如下：源头山地河流有维管植物574种，隶属于145科390属，其中蕨类植物29科54属80种，裸子植物6科8属10种，被子植物110科328属574种。河岸带植物植物区系组成丰富，优势科、属明显，单种科、少种科、单型属、单种属和少种属比例大；植物区系起源古老，珍稀、孓遗植物众多；区系地理成分复杂，联系广泛，能充分反映区域气候、地形地貌和人为活动等自然和人为干扰条件。水坝建设后，水坝上、下游河流宽度、流速等环境因子发生显著变化，水电开发导致河流生境破碎化，影响河流水资源分布格局、河流物理水文特征。水电开发使自然河流更容易受到人类活动的干扰，水电开发使河流生态系统抗外界干扰以及维持自身稳定状态的能力减弱。水扩散繁殖体中出现次数最多的依次分别为藿香蓟（Ageratum conyzoides）、野茼蒿（Crassocephalum crepidioides）、鼠曲草（Gnaphalium luteo-album），水电开发有利于外来物种繁殖体在河流中的水扩散，在一定程度上促进了外来物种的入侵。每年约有上万的植物繁殖体通过水传播进行扩散，这表明水传播对植物在区域传播与扩散中具有重要作用。环坑、高夏水坝上、下游样地水扩散繁殖体数量存在显著差异（P<0.05），水坝建设导致河流生境的破碎化，阻碍繁殖体的有效扩散，导致下游河岸带植物物种丰富度和物种多样性的降低。从生活型看，河岸带植物以草本植物为主，其次为灌木和乔木；河岸带植物生活史表现出以多年生植物为主，一年生植物和二年生植物为辅的特点。河岸带植物对环境变化的响应，导致其做出繁殖策略的选择。植物繁殖体在不同季节扩散能力的差异体现了区域植物物候特征。