雅魯藏布大峽谷植被垂直分布格局研究

陳林 劉猛 李坤 王偉營(yíng) 左有璐 欒麗 姜躍良 羅垚

摘要：通過對(duì)多雄河及鄰近區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，結(jié)合基于3S技術(shù)的遙感解譯技術(shù)，以多雄河及鄰近區(qū)域?yàn)槔?，?duì)雅魯藏布大峽谷植被垂直分布格局進(jìn)行了初步研究，并對(duì)白馬西路河3條支流（多雄河、比西日河以及丹戈著河）的植被類型相似性進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：多雄河及鄰近區(qū)域的植被從江面往上依次為熱帶季雨林帶，亞高山常綠、半常綠闊葉林帶，亞高山針葉林帶，高山灌草叢帶，流石灘植被帶以及永久冰雪帶共6個(gè)垂直分布帶；比西日河與多雄河的植被類型相似性比丹戈著河與多雄河的植被類型相似性更高。

關(guān)鍵詞：西藏；雅魯藏布大峽谷；植被；垂直分布；多雄河

中圖分類號(hào)：S759.93文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1001-2443（2024）02-0146-06

引言

雅魯藏布大峽谷北起米林縣派鎮(zhèn)大渡卡村（海拔2880m），經(jīng)排龍鄉(xiāng)的雅魯藏布江大拐彎，南到墨脫縣巴昔卡村，主體在墨脫縣。雅魯藏布大峽谷是世界上最深的峽谷，全長(zhǎng)504.6 km，河谷最深處達(dá)6009 m，平均深度2268 m。受沿水氣通道北上高原的印度洋暖濕氣流的強(qiáng)烈影響，雅魯藏布大峽谷區(qū)域發(fā)育著我國(guó)僅有的以熱帶為基帶，經(jīng)山地亞熱帶、山地溫帶一直到高山寒帶的完整的立體氣候類型。水平分布上，從南到北，河谷基部植被從喜濕熱的熱帶季節(jié)性雨林、常綠闊葉林逐步變?yōu)橐酝湙盗譃橹鞯南鄬?duì)耐干旱的半常綠闊葉林。東喜馬拉雅—崗日嘎布山脈對(duì)氣流的阻擋作用，使當(dāng)?shù)氐臍夂蛟谒椒较蛏袭a(chǎn)生明顯的區(qū)域分異，以山脈為界形成了南翼濕潤(rùn)氣候區(qū)和北翼半濕潤(rùn)氣候區(qū)。大峽谷成為印度洋暖濕氣流北進(jìn)青藏高原的重要通道，溝通了喜馬拉雅山的南北坡。根據(jù)野外實(shí)際考察情況，結(jié)合《中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)》［1］以及該區(qū)域已發(fā)表的生態(tài)系統(tǒng)論述文獻(xiàn)［2］，將其細(xì)分為以下8個(gè)植被垂直分布帶，分別為熱帶半常綠季雨林、亞熱帶常綠闊葉林、半常綠闊葉林、山地針葉林、亞高山溫帶常綠針葉林、高山灌叢、高山草甸和流石灘植被帶。

多雄河及鄰近區(qū)域位于雅魯藏布大峽谷范圍內(nèi)，屬于白馬西路河流域，其植被類型豐富，植被垂直分布帶較為完整。白馬西路河為雅魯藏布江下游河段右岸一級(jí)支流，河流發(fā)源于喜馬拉雅山東段北麓海拔高程為5542 m的多雄拉山，自河源大體由北向南流，始為弄加曲，到拉格轉(zhuǎn)向東南流，始稱多雄河。流經(jīng)大巖洞、日扎魯、汗密等地，至阿尼橋納白母西日河后折向南流，改稱白馬西路河，后陸續(xù)納入根阿日河、比西日河、丹戈著河，經(jīng)馬尼翁等地，在背崩解放橋附近匯入雅魯藏布江。多雄河、比西日河和丹戈著河為雅魯藏布江一級(jí)支流白馬西路河的支流，3條河流基本平行分布，且距離較近，適合進(jìn)行生境相似性分析。由于比西日和丹戈著河谷無(wú)道路通行條件，交通不便，其生物多樣性目前所知甚少。本研究在遙感影像解譯的基礎(chǔ)上，還對(duì)白馬西路河3條支流開展了專項(xiàng)調(diào)查，從植被類型、群落結(jié)構(gòu)和植物多樣性等多個(gè)方面對(duì)比西日河和丹戈著河與多雄河的生境相似性進(jìn)行了分析。

1 研究區(qū)概況與研究方法

2.1 研究區(qū)概況

本研究區(qū)域?yàn)槎嘈酆蛹班徑鼌^(qū)域，包括多雄河、白馬西路河、比西日河以及丹戈著河左右岸一級(jí)嶺脊線以下區(qū)域，共589.74 km2。多雄河為雅魯藏布江下游右岸二級(jí)支流，與比西日河、丹戈著河同為白馬西路河支流。多雄河位于大峽谷保護(hù)區(qū)實(shí)驗(yàn)區(qū)，干流全長(zhǎng)35.7 km，流域面積148 km2，天然落差4512 m（5542m～1030m），平均比降126.4‰，河口多年平均流量10.6 m3/s。多雄河在拉格以上的源頭段，河谷較寬闊，局部河段可見跌水瀑布；中游的拉格—日扎魯—汗密河段，長(zhǎng)約19 km，海拔3220～2100 m，天然落差1120 m，平均比降59.0‰，該段河道平直，為“U”形寬谷，水流較平緩；下游的汗密—阿尼橋河段，長(zhǎng)約7 km，海拔2100～1030 m間，天然落差1070 m，平均比降達(dá)152.9‰，該段河谷陡峻，谷底狹窄（最窄處老虎嘴不到30 m）。

2.2 研究方法

根據(jù)《中國(guó)植被》［3］《西藏植被》［4］等的植被分區(qū)原則、依據(jù)和系統(tǒng)，結(jié)合實(shí)地調(diào)查、文獻(xiàn)資料記載及衛(wèi)星資料，分析植被垂直分布規(guī)律，并結(jié)合遙感解譯數(shù)據(jù)，對(duì)研究區(qū)主要植被類型的面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析，并得出其占研究區(qū)域面積的比重。采用多元影像融合的方法進(jìn)行區(qū)域植被類型解譯，使用小波變換法進(jìn)行融合，有機(jī)地結(jié)合不同影像的信息優(yōu)勢(shì)，增強(qiáng)圖像所表達(dá)的信息的清晰度。利用ENVI平臺(tái)對(duì)影像分別進(jìn)行輻射定標(biāo)、大氣校正、正射校正、配準(zhǔn)，并利用NNDiffuse Pan Sharpening融合算法，生成多光譜遙感數(shù)據(jù)。根據(jù)調(diào)查區(qū)域植被類型的特點(diǎn)，構(gòu)建初始特征空間，采用全方位灰度共生矩陣來(lái)描述對(duì)象的紋理特征以及形狀特征。采用CFS方法對(duì)每個(gè)植物群系類型進(jìn)行特征選擇、隨機(jī)森林法進(jìn)行影像分類。最后對(duì)分類結(jié)果進(jìn)行精度驗(yàn)證和人工糾正。

本研究中樣地調(diào)查時(shí)間為2017年5月27日—6月21日，10月11日—10月31日，共計(jì)47天。調(diào)查典型樣方設(shè)置面積大小均以種-面積曲線為基準(zhǔn)確定群落最小樣地面積，根據(jù)實(shí)際樣地環(huán)境以及群落分布情況進(jìn)行具體的樣方面積調(diào)查，典型的熱帶季雨林樣方面積不小于400 m2（20 m×20 m），針葉林、落葉闊葉林、常綠闊葉林以及次生性森林群落樣方面積不小于100 m2（10m×10m），灌叢群落類型的樣地面積不小于25 m2（5 m×5 m）、草叢群落類型的樣地面積不小于4 m2（2 m×2 m）、草地植被群落類型樣方面積不小于1 m2（1 m×1 m），記錄樣方內(nèi)所有植物的種類、高度以及多度等指標(biāo)，樣地詳細(xì)信息見表1。

2 結(jié)果

多雄河及鄰近區(qū)域分布的植被主要類型包括熱帶季雨林、亞高山闊葉林、亞高山針葉林、高山草甸灌叢等。植被類型分布如圖2所示，各植被區(qū)域面積及占研究區(qū)域的比重見表2。

2.1 多雄河及鄰近區(qū)域植被垂直分布概況

根據(jù)對(duì)研究區(qū)山地植被的實(shí)地考察，參照姚永慧、李渤生、梁紅柱等對(duì)長(zhǎng)江上游山地、橫斷山區(qū)植被垂直帶譜的劃分方法［5-8］，研究區(qū)山地植被帶譜可分為6個(gè)：I. 熱帶季雨林帶，海拔1300 m以下；II. 亞高山常綠、半常綠闊葉林帶，海拔1300～2400 m；III. 亞高山針葉林帶，海拔2400～3200 m；IV. 高山草甸灌叢帶，海拔3200～3600 m；V. 流石灘植被帶，海拔3600～4500 m，VI. 永久冰雪帶，海拔4500 m以上。

2.2 多雄河及鄰近區(qū)域植被垂直分布規(guī)律

2.2.1 多雄河 發(fā)源于南迦巴瓦冰川，植被類型從分布最高的風(fēng)毛菊（Saussurea japonica）、綿參（Eriophyton wallichii）等組成的流石灘植被往下依次有：分布于4200 m以上的高山灌叢、草甸，主要由杜鵑屬、委陵菜屬、柳屬、蓼屬、嵩草屬等優(yōu)勢(shì)植物組成；分布于海拔3000～4200 m的亞高山針葉林，主要由蒼山冷杉、怒江紅杉、墨脫冷杉（Abies d. var. motuoensis）等作為建群種組成；分布于海拔2400～3000 m的山地針葉林，主要由高大稀疏的云南鐵杉林組成，在不同地段與不同的其他種類進(jìn)行混交過渡，形成云南鐵杉、槭樹、樺木林或者云南鐵杉、俅江青岡、薄片青岡林；分布于海拔1100～2400 m的常綠闊葉林，主要由紅錐、曼青岡、毛曼青岡、西藏櫟、俅江青岡、薄片青岡等建群種組成，其中俅江青岡和薄片青岡通常混生，并與較高海拔處的云南鐵杉林相接；在海拔1100 m以下則主要分布有熱帶季雨林，千果欖仁、細(xì)青皮、榕屬、野桐屬、潤(rùn)楠屬植物作為建群種或者優(yōu)勢(shì)種。本河段由于處于海拔1100 m以下的河段較短，并且人為活動(dòng)相對(duì)較大，原生性的季雨林植被比較缺乏，多分布破壞后的次生類型，如尼泊爾榿木林、水東哥（Saurauia tristyla）、野桐（Mallotus japonicus）、雞嗉子榕林（Ficus semicordata）等。在海拔較低區(qū)域由于有村莊，在低洼平坦處常開墾有農(nóng)田，種植水稻、玉米，村落周圍栽種柑橘、香櫞、野蕉等果樹。

2.2.2 比西日河 比西日河是多雄河右岸一山之隔且與多雄河平行的白馬西路河支流，基本無(wú)人為活動(dòng)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查成果，并結(jié)合低空航飛、無(wú)人機(jī)等資料分析，比西日河植被和生態(tài)類型跟多雄河相似性很高，且因人為干擾較多雄河和白馬西路河更小，流域植被垂直帶譜較多雄河更明顯。根據(jù)比西日河匯口、比西日河中游、比西日河上游三個(gè)植被垂直斷面調(diào)查成果，比西日河植被分布規(guī)律如下：

比西日河河口水熱條件豐富，兩岸植被均以原生的半常綠季雨林為主。海拔1100 m以下除分布有次生性喬木群落以外，還有部分以細(xì)青皮、千果欖仁為優(yōu)勢(shì)種組成的半常綠季雨林混雜其間，河岸散布有零星的桫欏植株，海拔1100～1700m主要為常綠的紅錐林，1700～2300m之間為薄片青岡和俅江青岡組成的低山常綠闊葉林，2300 m以上主要為以云南鐵杉為主的山地針葉林地。

比西日河中游段人跡罕至，兩岸植被類型基本一致，且基本為原生植被。海拔2400 m以下的溝谷地段分布有以薄片青岡和俅江青岡為主的闊葉林，左岸在此地段以上至3100 m以下主要分布有云南鐵杉林和竹林，到3300 m分布有墨脫冷杉和西藏紅杉混交形成的亞高山針葉林，3300 m以上為杜鵑灌叢和禾草草甸構(gòu)成的灌草叢帶；右岸在海拔2400～3000 m之間基本為純?cè)颇翔F杉林，3000 m以上演替為亞高山的墨脫冷杉林，林下則為高山杜鵑灌叢。

比西日河上游亦無(wú)人類活動(dòng)，山坡下側(cè)2500 m以下主要分布以云南鐵杉、薄片青岡和俅江青岡為主的山地針闊葉混交林，隨著海拔上升，兩岸陰陽(yáng)坡的植被類型出現(xiàn)了分化和差異：左岸2500～3200 m之間幾乎為純?cè)颇翔F杉林，3200～3700 m之間為墨脫冷杉和西藏紅杉混交構(gòu)成的亞高山針葉林，林下主要為杜鵑灌叢，3700 m以上主要是高山草甸和稀疏植被；右岸在2550～3600 m之間主要為云南鐵杉林和墨脫冷杉林構(gòu)成的亞高山針葉林帶，3600 m以上主要為多種杜鵑構(gòu)成的高山灌叢，超過3800m則為高山稀疏植被，再往上進(jìn)入冰雪帶。

2.2.3 丹戈著河 丹戈著河是多雄河右岸與多雄河、比西日河平行的白馬西路河支流，基本無(wú)人類活動(dòng)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果，海拔1300 m以下除分布有次生性喬木群落以外，還有部分以細(xì)青皮、千果欖仁、野桐、水東哥等為優(yōu)勢(shì)種組成的半常綠季雨林混雜其間，海拔1100～1700 m主要為常綠的紅錐林，1700～2300 m之間為薄片青岡和獨(dú)龍江青岡組成的低山常綠闊葉林，2300 m以上主要為以云南鐵杉為主的山地針葉林地。海拔2700～3500 m之間為墨脫冷杉和西藏紅杉混交構(gòu)成的亞高山針葉林，林下主要為杜鵑灌叢，3700 m以上主要是高山草甸和稀疏植被，再往上進(jìn)入冰雪帶。

結(jié)果表明，多雄河及鄰近區(qū)域植被垂直分布規(guī)律明顯，從上至下依次為流石灘植被帶、高山草甸灌叢帶、亞高山針葉林帶、亞高山常綠、半常綠闊葉林帶和熱帶季雨林帶。

2.3 多雄河及鄰近區(qū)域植被類型相似性結(jié)果

通過對(duì)白馬西路河的三條支流多雄河、比西日河和丹戈著河各類似生態(tài)位和相近海拔高度的若干樣地的斷面和樣方調(diào)查，并對(duì)調(diào)查結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析研究發(fā)現(xiàn)，丹戈著河與基本平行分布、河口直線距離約4 km的多雄河在植被類型、群落結(jié)構(gòu)和喬、灌、草各層的植物種類組成上相似度高達(dá)70.00%以上，而與相距更近（河口直線距離約3 km）的比西日河的植被類型和物種組成相似度更高達(dá)85.00%以上（見表3）。分析結(jié)果表明，白馬西路河這三條基本平行分布且相距很近的支流在植被類型、群落外貌和建群種的構(gòu)成上有較高的相似性和可替代性。

3 討論

多雄河及鄰近區(qū)域位于南迦巴瓦峰西南側(cè)，屬山地?zé)釒駶?rùn)氣候區(qū)、山地亞熱帶濕潤(rùn)氣候區(qū)、高原溫帶濕潤(rùn)氣候區(qū)，垂直高度從7782 m到650 m左右，呈現(xiàn)出明顯的6個(gè)植被垂直分布帶。此植被垂直分布帶（藏東南）與登曲（藏東）的植被垂直分布帶存在一定的差異，登曲的植被垂直分布帶為從江面往上依次可劃分為干旱河谷灌叢帶、山地常綠闊葉林帶、高山灌叢草甸帶、流石灘植被帶以及永久冰雪帶5個(gè)自然帶譜［8］。說(shuō)明西藏東部和藏東南部的植被垂直分布格局存在一定的差異，氣候和水分的差異可能是造成植被垂直分布帶差異的主要原因。

雅魯藏布江河谷不僅是水汽輸送的通道，同時(shí)還對(duì)動(dòng)植物南來(lái)北往、遷徙變異起著重要的作用，這對(duì)南北兩坡自然景觀的形成產(chǎn)生巨大的影響［9］。而山地隨著海拔的增加，氣候、水分發(fā)生明顯的變化，從而制約著植被、土壤等的垂直分布，形成南迦巴瓦峰南北兩坡以一定景觀類型為主的垂直自然帶。多雄河及鄰近區(qū)域植物資源種類豐富，蘊(yùn)藏量大，其原因極有可能與雅魯藏布大峽谷奇特的峽谷地貌有關(guān)，南迦巴瓦峰山地的形成對(duì)來(lái)自印度洋的濕潤(rùn)氣流具有較明顯的阻擋作用，使得大峽谷地區(qū)成為西藏最濕潤(rùn)的區(qū)域，因此該地區(qū)植被垂直分布帶譜完整，物種資源豐富［10］。

白馬西路河這三條基本平行分布且相距很近的支流，在植被類型、群落結(jié)構(gòu)和建群種的構(gòu)成上具有較高的相似性和可替代性。尤其以中上游河段相似性更高，在下游段略有差異：多雄河匯口附近受過路的馬幫、游客等干擾較大，植被以次生性季雨林為主，間或有成片的尼泊爾榿木林；比西日河和丹戈著河匯口附近幾乎沒有外界干擾，植被以原生性季雨林為主，分布面積也比多雄河匯口區(qū)域更大，林內(nèi)結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，生物多樣性也相對(duì)更高。三條支流之間的生境相似性程度與地理距離呈現(xiàn)出顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。

4 結(jié)論與展望

由現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及分析結(jié)果可知，多雄河及鄰近區(qū)域從河面至山頂?shù)闹脖怀尸F(xiàn)為熱帶季雨林帶、亞高山常綠、半常綠闊葉林帶、亞高山針葉林帶、高山灌草叢帶、流石灘植被帶以及永久冰雪帶等6個(gè)垂直分布帶。通過對(duì)白馬西路河3條支流的相似性比較分析發(fā)現(xiàn)，這3條支流在植被類型、群落外貌和建群種的構(gòu)成上有較高的相似性和可替代性，比西日河與多雄河的植被類型相似性比丹戈著河與多雄河的植被類型相似性更高。

隨著派墨公路的通車，大峽谷地區(qū)交通條件得到明顯改善，未來(lái)多雄河谷可能成為墨脫對(duì)外聯(lián)系的重要通道，人類干擾會(huì)隨之增大，應(yīng)加強(qiáng)多雄河谷基礎(chǔ)研究以及相關(guān)保護(hù)措施研究。近年來(lái)，越來(lái)越多的關(guān)于植被垂直分布與氣候變化響應(yīng)機(jī)制的文章被報(bào)道［11-13］，未來(lái)可以在雅魯藏布大峽谷范圍內(nèi)深入開展植被垂直分布與氣候變化響應(yīng)機(jī)制、植被垂直分布與坡向效應(yīng)等方面的調(diào)查研究，進(jìn)一步加深對(duì)大峽谷地區(qū)植被的認(rèn)知，為深入進(jìn)行相關(guān)機(jī)制研究奠定基礎(chǔ)。

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Study on the Vertical Distribution Pattern of Vegetation in Yarlung Zangbo Grand Canyon——Take the Duoxiong River and its Adjacent Areas as an Example

CHEN Lin1， LIU Meng2， LI Kun2， WANG Wei-ying3， ZUO You-lu1， LUAN Li1， JIANG Yue-liang1， LUO Yao4

（1. Chengdu Engineering Corporation Limited， PowerChina Chengdu 611130， China； 2. Yajiang Clean Energy Ecological and Environment Chengdu Corporation Limited， Chengdu 610000， China； 3. China Renewable Energy Engineering Institute， Beijing 100120， China；

4.Chengdu Institute of Biology， Chinese Academy of Science， Chengdu 611130， China）

Abstract： A preliminary study on the vertical distribution pattern of vegetation in Yarlung Zangbo? Grand Canyon Basin was carried out based on the field survey of the Duoxiong River and its adjacent areas and 3S remote sensing interpretation technology， and the habitat similarity of three tributaries （the Duoxiong River， the Bixiri River and the Dangezhuo River） of the Baimaxilu River was analyzed. The results showed that the vegetation in the Duoxiong River and its adjacent areas can be devided into six vertical distribution in sequence from the river surface upwards ： tropical monsoon rainforest zone， subalpine evergreen and semi-evergreen broadleaved forest zone， subalpine coniferous forest zone， alpine shrub zone， and flowstone beach vegetation zone and permanent ice and snow zone; the habitat similarity between the Bixiri River and the Duoxiong River is higher than that of the Dangezhuo River and the Duoxiong River.

Key words： Xizang; Yarlung Zangbo Grand Canyon; vegetation; vertical distribution; the Duoxiong River

（責(zé)任編輯：鞏 劼）