水庫消落帶植物措施設(shè)計(jì)建議

文小平，胡紅亮

(1.珠江水資源保護(hù)科學(xué)研究所，廣東 廣州 510611； 2.湖南水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 410131)

水庫消落帶植物措施設(shè)計(jì)建議

文小平1，胡紅亮2

(1.珠江水資源保護(hù)科學(xué)研究所，廣東 廣州 510611； 2.湖南水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 410131)

[關(guān)鍵詞]水庫消落帶；植物措施；生態(tài)修復(fù)

[摘要]水庫消落帶周期性淹沒與出露形成的干濕交替區(qū)域，是水生和陸生生態(tài)系統(tǒng)的過渡地帶，對(duì)水土涵養(yǎng)、水庫水質(zhì)起著非常重要的作用，因此水庫消落帶的植物措施設(shè)計(jì)是水土保持方案設(shè)計(jì)的重中之重。通過搜集已有的水庫消落帶植被研究情況，對(duì)不同高程、不同水淹時(shí)間下消落帶適宜生長的植被進(jìn)行了總結(jié)，提出將消落帶按邊坡分為緩坡區(qū)和陡坡區(qū)兩大類，緩坡區(qū)再按出露時(shí)間分為上、中、下三個(gè)區(qū)域，并針對(duì)不同邊坡、不同區(qū)域給出了適宜栽種的植被建議，以期為水保方案中水庫消落帶的植物措施設(shè)計(jì)提供參考。

水庫消落帶(又稱消漲帶)是指水利工程因防洪與發(fā)電需要而調(diào)節(jié)水位消漲，在水庫四周形成的漲水期最高水位線與枯水期最低水位線之間的水面消落區(qū)域，是生態(tài)脆弱的敏感帶和易污染、易破壞帶[1]。因此，水庫消落帶植物措施研究具有較強(qiáng)的實(shí)際意義。設(shè)計(jì)得好，不僅可以減少水土流失，還可以緩解水質(zhì)污染；而設(shè)計(jì)得不好，則會(huì)造成植物死亡、腐爛，不僅達(dá)不到保持水土的目的，而且還會(huì)加劇水質(zhì)污染。

現(xiàn)有的水庫消落帶水土保持方案設(shè)計(jì)中，對(duì)植物措施要么不提及，要么就直接建議種柳樹。而實(shí)際情況是水庫消落帶種柳樹成活率非常低。為了加強(qiáng)對(duì)水庫消落帶植物措施的研究，增強(qiáng)水土保持方案植物措施設(shè)計(jì)的指導(dǎo)意義，筆者搜集了大量的研究實(shí)例，并進(jìn)行了歸納整理，以期對(duì)水庫消落帶植物措施設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

1部分已建水庫消落帶研究

1.1丹江口水庫

丹江口水庫位于鄂豫交界處，是亞洲第一大人工湖[2]。隨著水庫的運(yùn)行調(diào)度，在庫周形成了帶狀消落區(qū)，落差達(dá)20 m。

曾祉祥等[3]曾對(duì)丹江口水庫消落帶進(jìn)行采樣調(diào)查，消落帶情況見表1。任建武等[4]在丹江口水庫消落帶生態(tài)修復(fù)植物選擇研究中，進(jìn)行了一系列試驗(yàn)，最終選擇出了適合不同高程的植被，詳見表1。

表1　丹江口水庫消落帶不同高程植被情況

從表1可以看出，水淹情況下，草本植物狗牙根適應(yīng)性最強(qiáng)。任建武的試驗(yàn)證明飼料桑、蘆竹、金絲垂柳、意大利楊是最適宜物種,其中飼料桑和意大利楊是庫區(qū)常見物種，但蘆竹在庫區(qū)并不常見，屬引進(jìn)物種，其適應(yīng)性有待考察。

1.2梅山水庫

梅山水庫位于安徽省，其消落帶庫岸坡度大、土層薄、裸巖率高、庫區(qū)水位變幅大。章珊珊等[5]研究梅山水庫消落帶綠化植物選擇與配置得到的結(jié)果見表2。

表2　梅山水庫消落區(qū)不同高程植被情況

研究還指出，狗牙根和黑麥草這兩種兩棲草種非常耐水淹，在水淹后能迅速適應(yīng)、恢復(fù)生長；在海拔119 m處，樹種的成活率達(dá)到最高，長勢最好。

1.3瀑布溝水電站

瀑布溝水電站運(yùn)行期間在漢源縣城庫區(qū)形成了60 m的消落帶，帶來了非常嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題。蘭惠娟等[6]在瀑布溝庫區(qū)漢源縣城消落帶生態(tài)治理綜合研究中得到的結(jié)果見表3。

從表3可以看出，由于瀑布溝水電站形成的消落帶落差大、范圍廣，消落帶內(nèi)有大量農(nóng)田，因此植被恢復(fù)優(yōu)先考慮免耕和少耕經(jīng)濟(jì)作物。

1.4三峽水庫

三峽水庫運(yùn)行期間形成了落差30 m的消落帶，每年循環(huán)地放水蓄水使得消落帶頻繁經(jīng)歷干濕交替的變化，這種短時(shí)間內(nèi)的水漲水落，使得消落帶水土流失特別嚴(yán)重。有很多學(xué)者[7-9]對(duì)三峽庫區(qū)消落帶植被情況進(jìn)行了研究，研究結(jié)果見表4。

表3　瀑布溝水電站消落帶不同高程植被情況

注：當(dāng)土層較薄或裸露基巖較多時(shí)，可采用生態(tài)混凝土護(hù)坡。

表4　三峽水庫消落帶不同高程植被情況

三峽庫區(qū)消落帶大部分陸生植物對(duì)淹水環(huán)境敏感，經(jīng)過多次淹水后無法生存，植物群落的物種多樣性急劇降低，一年生草本植物占絕對(duì)優(yōu)勢。

2水庫消落帶水保措施

從現(xiàn)有的消落帶植被生長情況來看，多呈斑塊集中分布，生物量、植被覆蓋率和生物多樣性沿水位從低到高呈現(xiàn)先增加后減少的拋物線變化[7]，即消落帶下部<消落帶上部<消落帶中部。這是因?yàn)橄鋷虏垦退畷r(shí)間最長，且頻繁受到水位漲落波動(dòng)對(duì)庫岸沖擊的影響，生活環(huán)境惡劣，所以生物多樣性最低；消落帶中部土壤含水量適中，適合不同習(xí)性的物種并存，因此植被組成較上部和下部復(fù)雜，物種多樣性也稍豐富；上部淹水時(shí)間雖短，但季節(jié)性干旱導(dǎo)致土壤水分含量低，有些地方人為干擾也比較嚴(yán)重，因此物種多樣性較中部偏低[10]?，F(xiàn)狀調(diào)查表明，在所有的消落帶中，草本植物占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢，導(dǎo)致生物物種逐漸單一，即使有灌、喬木能生長，也逐漸呈現(xiàn)矮化趨勢。

在進(jìn)行水土保持方案植物措施設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮在不同的立地條件下，植物選擇的不同。從上述分析以及表1～4情況來看，水庫消落帶植物措施設(shè)計(jì)大體上可按邊坡情況分為兩大類，即緩坡區(qū)和陡坡區(qū)。陡坡區(qū)以混凝土框架植草護(hù)坡或噴播植草為主，草種優(yōu)選香根草、狗牙根、牛鞭草、黑麥草等耐淹品種，土層較厚、有條件的地方可在消落帶中上部區(qū)域考慮種植一些經(jīng)濟(jì)作物。有關(guān)研究[11-13]表明，香根草、狗牙根、牛鞭草等耐淹草種可在水淹條件下生長5～6個(gè)月不死亡。緩坡區(qū)則劃分為上、中、下三個(gè)部分：消落帶下部宜種植狗牙根、香根草、牛鞭草、黑麥草等兩棲草種；消落帶中部宜栽植旱柳、飼料桑、杞柳、水杉、竹柳等耐淹喬、灌木，首選當(dāng)?shù)匚锓N，生長能力較弱的則栽植在較高水位處，并結(jié)合播草種；消落帶上部則推薦種植一些當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)作物，以提高土地生產(chǎn)力，同時(shí)為了保持水土，建議種植免耕或者少耕作物，如花椒、梨樹、櫻桃等(詳見表5)。

表5　水庫消落帶植物措施布設(shè)建議

注：①物種選擇均首選當(dāng)?shù)匚锓N；②如不適宜栽種經(jīng)濟(jì)作物則可考慮耐2個(gè)月水淹的喬木+披掛藤本植物組合；③水庫消落帶多坡陡且瘠薄，很多水源保護(hù)區(qū)又對(duì)施肥進(jìn)行控制，因此耐瘠性植物應(yīng)優(yōu)先考慮。

以出露時(shí)間大于60 d(水淹超過300 d)為界限，是因?yàn)橛邢嚓P(guān)研究表明在全淹300 d以上鮮有能存活的植物[14]。消落帶植被恢復(fù)時(shí)，雖然當(dāng)?shù)匚锓N有較快的生長速率，但在環(huán)境變化(干濕交替、鹽分變化)下其耐受能力卻不如外來物種[15-16]，因此當(dāng)本地植被不適宜在消落帶生長時(shí)，也可考慮引進(jìn)外來物種，隨著時(shí)間推移，外來物種也會(huì)逐漸發(fā)展成為當(dāng)?shù)貎?yōu)勢物種。

3結(jié)語

植被在水庫消落帶生態(tài)系統(tǒng)中充當(dāng)生產(chǎn)者角色，是整個(gè)系統(tǒng)其他生物生長和新陳代謝所需物質(zhì)和能量的主要來源，在庫岸污染物凈化、防止水土流失、美化環(huán)境、維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性和功能完整性等方面發(fā)揮著重要作用[17]。筆者搜集已有的水庫消落帶植被生長情況，對(duì)其進(jìn)行了分析總結(jié)，并在此基礎(chǔ)上提出了消落帶不同出露時(shí)間下適宜栽植的物種，以期給水保設(shè)計(jì)工作者提供參考。

雖然我們從宏觀的方向上推薦了適宜水庫消落帶種植的物種，但在實(shí)際工作中如何篩選出水位回落時(shí)耐干旱、耐土壤瘦瘠，水位回升后又耐淹沒的適生植物(存活率超過80%)，是非常困難的。在未來的研究中，希望通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)或者培育出更多的抗逆性與固土護(hù)坡能力強(qiáng)的植物，為我國消落帶生態(tài)恢復(fù)做出貢獻(xiàn)。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 鄭海金,金一,楊潔,等.我國水庫消落帶研究概況[J].中國水土保持,2010(6):26-29.

[2] 上官鐵梁,賈志力,張金屯,等.汾河太原段河漫灘草地植被的數(shù)量分類與排序[J].草業(yè)學(xué)報(bào),2001,10(4):31-39.

[3] 曾祉祥,雷沛,張洪,等.丹江口水庫典型消落區(qū)土壤氮磷賦存形態(tài)及釋放特征研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2015,35(5):1383-1392.

[4] 任建武,任志遠(yuǎn),任海,等.丹江口水庫消落區(qū)生態(tài)修復(fù)植物選擇[J].林業(yè)資源管理,2015(1):88-94.

[5] 章珊珊,李若男,王偉,等.梅山水庫消落帶綠化植物選擇與配置[J].安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2015,42(3):357-362.

[6] 蘭惠娟,劉登禹,楊欣偉,等.瀑布溝庫區(qū)漢源縣城消落帶生態(tài)治理綜合研究[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(bào),2015,31(4):68-71.

[7] 王建超,朱波,汪濤.三峽庫區(qū)典型消落帶淹水后草本植被的自然恢復(fù)特征[J].長江流域資源與環(huán)境,2011,20(5):603-610.

[8] 劉明芹.三峽庫區(qū)澎溪河流域消落帶植物群落特征及優(yōu)勢種群生態(tài)位研究[D].武漢:華中農(nóng)業(yè)大學(xué),2010：43.

[9] 樊大勇,熊高明,張愛英,等.三峽庫區(qū)水位調(diào)度對(duì)消落帶生態(tài)修復(fù)中物種篩選實(shí)踐的影響[J].植物生態(tài)學(xué)報(bào),2015,39(4):416-432.

[10] 付娟,李曉玲,戴澤龍,等.三峽庫區(qū)香溪河消落帶植物群落構(gòu)成及物種多樣性[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào):理學(xué)版,2015,61(3):285-290.

[11] 靖元孝,陳兆平,楊丹菁.香根草(Vetiveriazizanioides)對(duì)淹水的反應(yīng)和適應(yīng)初報(bào)[J].華南師范大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2001(4):40-43.

[12] 王海峰.不同季節(jié)長期水淹對(duì)幾種陸生植物的存活、生長和恢復(fù)生長的影響[D].重慶:西南大學(xué),2008:27.

[13] 王海鋒,曾波,李婭,等.長期完全水淹對(duì)4種三峽庫區(qū)岸生植物存活及恢復(fù)生長的影響[J].植物生態(tài)學(xué)報(bào),2008,32(5):977-984.

[14] 褚會(huì)麗.幾種培育的耐淹草本植物對(duì)消落區(qū)水淹脅迫的形態(tài)適應(yīng)研究[D].重慶:西南大學(xué),2012:11.

[15] Bernard W S,Stephen J C.Riparian forest restoration:why each site needs an ecological prescription[J].Forest Ecology and Management,2004,192(2-3):361-373.

[16] Edward P G,Pamela L N.Comparative ecophysiology ofTamarixramosissimaand native trees in western U.S. riparian zones[J].Journal of Arid Environments,2005,61(3):419-446.

[17] 王強(qiáng),袁興中,劉紅,等.三峽水庫初期蓄水對(duì)消落帶植被及物種多樣性的影響[J].自然資源學(xué)報(bào),2011,26(10):1680-1691.

(責(zé)任編輯徐素霞)

[中圖分類號(hào)]S157.431

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]C

[文章編號(hào)]1000-0941(2016)05-0055-03

[作者簡介]文小平(1985—)，女，四川丹棱縣人，工程師，碩士，主要從事水文水資源研究工作。

[收稿日期]2015-12-30