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水位作为湿地水文过程的最主要因素,对湿地植被覆盖度、物种组成、初级生产力及内部物质能量循环起着关键的调节作用,从而对整个湿地生态系统的结构和功能的稳定性产生深刻而持久的影响。鄱阳湖属于水位季节性涨落湖泊,水位的变幅大、周期性明显,其变化特征对于草滩湿地形成、分布具有重要影响,因此了解鄱阳湖水位变化对草滩湿地分布的影响对于鄱阳湖湿地研究至关重要,而据此作做出的未来水位波动情形下湿地变化预测对于鄱阳湖流域湿地宏观管理、保护和规划而言,将是有力的决策辅助工具。
本文选择鄱阳湖草滩湿地为研究对象,以水文站日水位资料和湿地调查数据为基础,在分析其统计规律的基础上,先后建立了时间序列水文模型、湿地淹没天数-高程模型及湿地高程-物种重要值模型三个独立的模型,并以此综合分析鄱阳湖水位变化对于草滩湿地分布的影响,最后,基于综合模型对未来不同水文情形下鄱阳湖草滩湿地植被的可能演变趋势进行了预测分析。主要结论如下:
(1)鄱阳湖湖区草滩湿地年内淹没天数和高程间具有反曲线统计规律。模型对于不同年份拟合状况都较好,R2基本都在0.940以上,并且得出现阶段该方程为Y=-248.7+4802.4/X。
此外,鄱阳湖湖区的高水湖相特征大约出现在当星子水位位于11m以上时,此时,不同地理位置间的水位差异已经较小。
(2)湖区日水位变化体现出明显的趋势性和周期性,适用时间序列模型进行模拟。拟合结果为:H(t)=13.68278-0.00071577*t+0.02511+0.003065*cos(0.003455t)+0.04088*sin(0.003455t)+0.4218*cos(0.00691t)-0.9981*sin(0.00691t)+0.1972*cos(0.010365t)+0.136*sin(0.010365t)+0.4953*cos(0.01382t)+0.01634*sin(0.01382t)-3.563*cos(0.017275t)-1.723*sin(0.017275t)-0.04108*cos(0.02073t)+0.1852*sin(0.02073t)+0.001+1.293*z(t-1)+0.073*z(t-2)-0.218*z(t-3)-0.159*z(t-4)-0.053*z(t-5)-0.032*z(t-6)+0.080*z(t-7)。
常规时间序列模型中随机项的存在虽然能较好地模拟水位波动过程中出现的月尺度的水位随机扰动,然该方法在运用于长时间序列预测时会收敛为固定值,导致对未来水位变化的预测效果不如对过去水位过程的拟合效果那么优异。
引入降雨相关的分布滞后函数能很好的解释水位在峰期出现的随机扰动,30d降雨量均值对于水位变化的影响最大,3d、7d、15d影响不如其显著,而60d影响可以不予考虑。
(3)草滩湿地植被群落生境差异主要体现在土壤营养要素、高程、盐度三个不同的方面。湿地土壤养分因子速效N、速效P、速效K、总有机质彼此成极显著正相关,且皆与土壤pH值呈极显著负相关,这可能与鄱阳湖周期性淹没出露的水文条件导致的草滩湿地植被统一变化的生命周期(生长繁殖腐烂分解)有一定关系。
高程对植被分布的限制作用明显,以苔草、荻等在鄱阳湖区分布面积最广的物种为例,其高程变化范围较小,分布高程的95％置信区间在其均值±0.5m左右。
(4)基于主成分线性回归法建立了湿地植被群落的高程-物种重要值方程。Y=12.176-0.764*I1-2.159*I2-0.148*I3+0.0869*I4+0.5585*I5-0.29*I6-0.104*I7+O.0321*I8+1.0115*I9-0.368*I10+2.8523*I11-0.044*I12
该方程决定系数R2=0.657,但对于主要优势物种高程分布的拟合结果较好,12种中的11种误差在5％以内。
(5)综合不同子模型对未来5年和10年的植被分布演变可能趋势进行了分析。认为:若鄱阳湖水位变化维持现有趋势,2008-2013年间,鄱阳湖草滩湿地各主要植物种分布高程将随着水位的降低而下降,但速率低于水位降低速率。至2013左右时,目前适生苔草的大片区域将演变为荻群落,苔草将适合生长于目前的祷草分布区,现有的荻群落很可能灌木化；2013-2018年间湿地的退化会进一步加速。