鄱阳湖湿地生态水文过程研究
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2.1 自然地理环境

2.1.1 地理位置

鄱阳湖地处江西省北部、长江中下游南岸,古称彭蠡、彭蠡泽、彭泽,是形成于燕山运动时期的新构造断陷湖泊,地理位置为28°22′N~29°49′N, 115°47′E~116°45′E。鄱阳湖作为一个典型的吞吐型湖泊,与长江存在着复杂的水文、水动力交互,每年流入长江水量超过黄、淮、海三河水量的总和,对长江水位起着重要的调节作用(黄金国、郭志永,2007)。湖体南北长173.0km,东西平均宽度为16.9km,最宽处为74.0km,最狭窄处为2.8km,位于入江水道的屏峰卡口处。当水位高程达21.71m(吴淞高程,下同)时,水域面积为3955km2,容积为3.0×1010m3(周方鑫、赵安,2005)。湖盆自东、西向中,由南向北倾斜,湖底高程由12.0m左右降至湖口约1.0m,其中最低处高程为-7.5m,位于蛤蟆石附近(马逸麟等,2003)。鄱阳湖形似葫芦,湖面以松门为界,分为南北两部分,南部湖面宽阔,为主湖区,北部湖面狭长,为入江水道区(张本,1988)。鄱阳湖流域边界大致与江西省边界重叠,流域总面积为16.2×104km2,占长江流域的9%,其中15.7×104km2位于江西省境内,约占江西省面积的94%(肖复明等,2010;刘惠英等,2012)。

2.1.2 气候状况

鄱阳湖地区位于东亚季风区,气候温和,四季分明,雨量充沛,属亚热带湿润季风气候。夏季盛行东南风,冬季盛行北风或偏北风。降水年内分配不均,季节性明显,春季冷暖气团交汇,带来锋面雨;夏季受副热带高气压带控制,降雨量不多,但是太平洋活跃的热带气旋会带来强降水;秋冬季受到西伯利亚冷空气的影响,降水较少,温度较低。多年统计资料显示(见图2-1),鄱阳湖地区年均气温在17℃左右,7月最高,平均气温约为30℃,极温为44.9℃;1月最低,平均气温为4.4℃,极温为-18.9℃,南部高于北部0.5~1.0℃。多年平均降水量为1482.3mm, 6月最多,平均降水量为254mm, 12月最少,平均降水量为42.4mm,降水主要集中在3—8月,6个月的降水总量为1094mm,占全年降水量的73.8%。多年平均蒸发量为1200mm左右,蒸发量空间分布上是湖中大,湖周小;时间分布上8月最大,其中7—9月的蒸发量之和占全年蒸发量的45%,1月最小,仅占全年蒸发量的3%。

鄱阳湖地区光热条件良好,无霜期为240~300天,多年平均日照时数达1828.9小时,年内分布呈单峰型,月日照时数峰值出现在8月,最小值出现在3月;多年平均太阳辐射总量为4.4×109J/m2,年内变化较为显著,月太阳辐射总量以7月最大,达5.8×108J/m2,2月最小,为2.0×108J/m2,太阳辐射能较大的月份主要集中在5—9月,占全年辐射总量的56.7%。受热力条件和气压梯度的影响,该地区风速具有明显的日变化特点,白天风速明显大于夜间,日、夜风速差值在7—10月较大,其他各月相近,为0.5~0.6m/s(周云凯,2009)。

图2-1 鄱阳湖地区气候特征

2.1.3 水文与泥沙状况

鄱阳湖在维系长江水量平衡方面发挥着重要作用,赣江、抚河、信江、饶河、修河五大支流分别从东、南、西三个方位汇入主湖区,是鄱阳湖除大气降水之外的另一重要水分补给源,湖水经湖盆调蓄后由湖口汇入长江,年均入江水量达1.5×1011m3,占长江平均年径流量的15.5%(肖复明等,2010)。鄱阳湖作为一个通江吞吐型湖泊,其水位涨落呈现一定的年内变化节律,汛期集中在4—9月,其中4—6月为“五河”主汛期,随着“五河”入湖水量增加,湖水位逐步上升,6月后“五河”来水锐减,水位变化趋缓;7—9月为长江主汛期,鄱阳湖水位受长江洪水顶托,湖口出湖水量减少,有时江水倒灌入湖,使湖水位下降缓慢甚至回涨,并导致“五河”尾闾地区水位难以消退,直至10月湖水位才稳定下降,但当遇到长江水位较低的年份,鄱阳湖水位一般从8月就开始稳步下降,至12月或次年1月形成最低水位。周期性的水位涨落导致湖周滩地“淹没—出露”频繁,不断经历干湿交替变化过程。近年来,受全球气候变化和人类活动等因素的影响,鄱阳湖枯水期提前且延长,最低水位不断被刷新。

鄱阳湖的含沙量与季节、水位、湖区位置等因素相关。入湖泥沙主要来自流域内的五大河流,汛期入湖沙量大于出湖沙量,枯水期则相反。鄱阳湖多年平均入湖(包括“五河”控制站以下区间)沙量(悬移质,下同)为2.1×107t,多年平均出湖沙量为0.9×107t,湖泊年均淤积泥沙量为1.2×107t。在入湖的五大河流中,以赣江输入泥沙量最多,信江次之,五条河流输沙总量为1.8×107t,占入湖沙量的87.2%,最多年入湖沙量达3.4×107t(1970年),最少年入湖沙量为0.5×107t(1963年)。泥沙输送时间主要集中在“五河”汛期的4—7月,该期间的输沙量占年入湖沙量的79.3%,而5月、6月的输沙量占年输沙总量的51.5%,9月至次年2月的输沙量较少,6个月输沙量之和仅占年输沙总量的8.9%。

2.1.4 地貌与土壤状况

鄱阳湖地区地貌类型多样,自北向南依次为鄱阳湖平原、赣中丘陵和赣南山区,地势周高中低,三面环山,形似葫芦。鄱阳湖处于中部丘陵平原地区,区域内的主要地貌包括水道、洲滩、岛屿、内湖以及汊港等类型。其中水道包括东、西水道和入江水道;洲滩则包括泥滩、沙滩和草滩三类,沙滩主要分布于主航道两侧,高程低、面积小,草滩主要分布于入湖河流的三角洲地带,地势高、面积大,泥滩则分布于沙滩与草滩之间;鄱阳湖中的岛屿有近50个,大多分布在松门山以南的南部湖区,面积约占湖泊总面积的2.5%,最大的岛屿为莲湖山;内湖主要分布在湖区的东、西、南部,丰水期各内湖连成一片,枯水期出露;汊港分布于主湖区的北部和东北部以及入江水道区东侧,共计20余处。

鄱阳湖地区是氮、磷营养元素和有机质的富集区,土壤肥沃,养分含量高,自古以来就适宜农作和进行水产养殖,素称“鱼米之乡”。区域内土壤类型多样,以草甸土、黄棕壤、红壤、水稻土为主,还有大面积的旱地土壤分布,从湖岸到湖心呈明显的带状分布(孟元可,2018)。这种分布格局主要受地貌形态、高程、植被类型等因素影响。草甸土土层深厚,土体疏松多孔,通透性良好,主要分布在海拔14~18m的沿江滨湖草滩,直接受地下水影响,在湿生和草甸植被覆盖下形成;黄棕壤一般土层较厚,土质黏重,在植被破坏的情况下,易发生严重的侵蚀,主要分布在海拔20~60m的二级阶地,是经济林、经济作物种植的重要区域;红壤在区内分布最为广泛,从海拔20~30m的低丘、岗地到海拔300~400m的高丘、山麓均有分布,土质贫瘠,其抗蚀性与黄棕壤相似,易发生严重侵蚀;水稻土是区内分布面积最大的耕作土壤,是人为长期水耕熟化的产物,分布于三角洲平原和宽谷平原,由于经过人类的长期改良,又处于地形相对稳定的平原地带,其抗蚀性良好;旱地土壤是区内黄棕壤、红壤、草甸土经人类长期耕作形成的旱作土壤,因耕作粗放,所以熟化程度较低(陈格君,2013)。

2.1.5 生物资源状况

鄱阳湖地区具有得天独厚的地理位置和自然条件,为野生动物的栖息、生长和繁殖提供了优越的生存环境,拥有丰富的植物、候鸟、鱼类、微生物等生物资源,有“珍禽王国”“候鸟天堂”“白鹤世界”之美誉。区域内动植物种类繁多且数量庞大,对生物多样性保护具有重要意义。目前建有国家级自然保护区2处,省级自然保护区8处。

鄱阳湖多变的水文条件形成多种不同类型的植物群落,湿地植物资源种类十分丰富。现已查明,鄱阳湖湿地分布有草甸、沼生植物共25科74种,浮游植物54科154种,水生维管束植物38科102种。由于洲滩高程不同,水热条件差异明显,植被从岸边向湖心随环境梯度和水深的变化呈不规则的带状分布,按建群种的生活型可分为4个植被带,即湿生植被带、挺水植被带、浮叶植被带和沉水植被带。枯水期洲滩出露面积大,以苔草为主体的湿生植物群落和以芦荻为主体的挺水植物群落分布范围广;汛期洲滩大部分被湖水淹没,马来眼子菜、苦草、黑藻、菱、荇菜等沉水植物群落和浮叶植物群落在湿地占据主体(程时长、卢兵,2002)。

鄱阳湖洲滩植物为大量的鸟类、鱼类及其他水生动物提供了生长、觅食、栖息和繁殖的生境,拥有丰富的鱼类、鸟类等物种资源,在维持生态平衡、保护生物多样性方面发挥着不可替代的作用。

鄱阳湖湿地已知的鸟类有17目55科310种,按居留型分,留鸟45种,冬候鸟155种,夏候鸟107种,迷鸟3种,是亚洲最大的候鸟栖息地。在310种鸟类中,有白鹤、白头鹤、大鸨、白鹳、黑鹳、中华秋沙鸭等10种国家Ⅰ级保护鸟类,小天鹅、鹈鹕、白枕鹤、灰鹤、加拿大鹤等44种国家Ⅱ级保护鸟类。每年鄱阳湖湿地吸引来自西伯利亚等地区数以十万计的珍稀水禽前来越冬,是鹤类、天鹅、鹳类等珍禽的主要越冬栖息地,世界上大约95%的白鹤选择在鄱阳湖越冬(廖奇志等,2009)。

鄱阳湖水域广阔,江湖相通,洄游性鱼类占40%,鱼、虾、底栖动物十分丰富,是重要的渔业生产基地,被誉为长江渔业资源的宝库。约有鱼类136种,占我国淡水鱼类种数的16.39%,以鲤科、鲍科、银鱼科等为主,鲤鱼、鲫鱼、草鱼、青鱼、鲢鱼、鳙鱼等是鄱阳湖最为主要的经济鱼类;除此之外,还有中华鲟、鲥鱼、银鱼、胭脂鱼、白鲟等珍稀鱼类(刘娟、傅勇,2009)。另外,鄱阳湖湿地约有两栖动物1目5科11种,底栖动物8科62种,爬行动物3目10科23种,水生昆虫11目40科168种,哺乳动物7目12科22种,浮生生物39科136种,是天然的物种基因库(陈正兴,2019)。

鄱阳湖湿地具有多种类型的湿地景观和特定的水文环境,形成了复杂多样的微生物群落。浮游细菌群落中最丰富的是变形菌门、拟杆菌门、放线菌门,此外还有厚壁菌门、浮霉菌门、疣微菌门等区别于其他淡水湖泊的类型,这与湿地的水文节律、营养盐以及重金属含量相关(刘亚军等,2019)。