新時代江河湖庫消落帶生態(tài)修復(fù)技術(shù)體系研發(fā)、實踐與成效

張利超　于長俊　葉玉成　李梅　馮激　金志偉　周廣天　吳桐菲

［關(guān)鍵詞］ 消落帶；江河湖庫；水土保持；水生態(tài)；修復(fù)治理；“雙碳”目標(biāo)；新時代

［摘 要］ 近年來江河湖庫消落帶出現(xiàn)了包括水土流失、植被退化、近岸水體水質(zhì)富營養(yǎng)化等生態(tài)功能明顯退化問題，嚴(yán)重影響了江河湖庫生態(tài)系統(tǒng)的功能。南昌工程學(xué)院張利超博士團(tuán)隊依托國家水利風(fēng)景區(qū)、國家濕地公園及大中型水庫工程建設(shè)，在江西及全國率先系統(tǒng)性地成功構(gòu)建了一整套基于多維立體林草復(fù)合生態(tài)修復(fù)與重建理論的新時代“江河湖庫消落帶多維立體林草復(fù)合生態(tài)修復(fù)體系（林澤系統(tǒng)）”，在江西及全國首次系統(tǒng)性地成功研發(fā)并實地應(yīng)用了修復(fù)效果顯著、成本低廉、推廣性強(qiáng)的“江河湖庫消落帶多維立體林草復(fù)合生態(tài)修復(fù)與重建關(guān)鍵技術(shù)體系”，讓生態(tài)退化的消落帶變成了色彩繽紛美麗的“水上森林”景觀帶，在江西省成功建成了四大技術(shù)應(yīng)用示范點，取得了顯著的應(yīng)用示范成效，可為國家生態(tài)文明試驗區(qū)（江西）、生態(tài)鄱陽湖流域、南方紅壤區(qū)等區(qū)域生態(tài)環(huán)境復(fù)蘇、實現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”的“雙碳”目標(biāo)提供重要的科技支撐。

［中圖分類號］ S157[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]CDOI：10.3969/j.issn.1000-0941.2024.06.003

［引用格式］ 張利超，于長俊，葉玉成，等.新時代江河湖庫消落帶生態(tài)修復(fù)技術(shù)體系研發(fā)、實踐與成效[J].中國水土保持，2024（6）：8-11.

黨的二十大報告強(qiáng)調(diào)，“統(tǒng)籌水資源、水環(huán)境、水生態(tài)治理，推動重要江河湖庫生態(tài)保護(hù)治理”。水利部黨組書記、部長李國英在水利部2022年水利科技工作會議上強(qiáng)調(diào)，要深入貫徹落實習(xí)近平總書記“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”治水思路和關(guān)于治水重要講話指示批示精神、關(guān)于科技創(chuàng)新重要論述精神，要加快重大問題科技攻關(guān)，指出推動新階段水利高質(zhì)量發(fā)展，比以往任何時候都更需要水利科技創(chuàng)新支撐和引領(lǐng)，在河湖保護(hù)治理方面，重點開展河湖生態(tài)廊道退化與復(fù)蘇機(jī)理等研究。

江河湖庫消落帶是水生生態(tài)系統(tǒng)與陸地生態(tài)系統(tǒng)之間的功能界面，也是健康江河湖庫生態(tài)系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分。水庫的調(diào)度引起水庫水位變動，使得周圍庫岸形成了一定高差的消落帶。庫區(qū)消落帶是水位反復(fù)周期變化的干濕交替區(qū)，是庫區(qū)水域與周邊陸地環(huán)境的過渡地帶，同時具有水、陸兩個環(huán)境的特點[1]。江河湖庫消落帶是水陸生態(tài)系統(tǒng)能量、物質(zhì)和信息轉(zhuǎn)換的交錯地帶，具有緩沖帶和護(hù)岸的重要生態(tài)功能，該區(qū)域?qū)ν饨绛h(huán)境的變化十分敏感，是生態(tài)環(huán)境容易被破壞、較難恢復(fù)的一個重點保護(hù)區(qū)域[2]。消落帶生態(tài)環(huán)境由其地貌形態(tài)、組成物質(zhì)、土壤、地下水、氣候和植被等要素組成，由于其特殊性、不穩(wěn)定性、脆弱性，且易受到外界環(huán)境的干擾，因此消落帶出現(xiàn)的一系列生態(tài)環(huán)境問題日益明顯和突出[3]。

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的推進(jìn)，江河湖庫消落帶區(qū)域的生態(tài)環(huán)境問題日益凸顯，如水土流失、水體污染、生物多樣性下降等。據(jù)江西省水文監(jiān)測中心統(tǒng)計顯示，2022年6月下旬以來，受降雨持續(xù)偏少的影響，我國第一大淡水湖鄱陽湖水位持續(xù)走低，2022年11月17日出現(xiàn)有記錄以來最低水位6.46 m，低于原最低水位0.65 m，區(qū)內(nèi)土壤養(yǎng)分流失嚴(yán)重、植被發(fā)育不良等問題突出，對區(qū)域生態(tài)安全和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成了嚴(yán)重影響。未來建議加強(qiáng)區(qū)域植被管理，根據(jù)退化情況補(bǔ)植適宜濕地生長的植物來提高植被豐富度，重塑濕地動物棲息環(huán)境，進(jìn)而推動食物網(wǎng)復(fù)雜化，使?jié)竦厣鷳B(tài)系統(tǒng)趨向穩(wěn)定化[4]。

因此，開展江河湖庫消落帶生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究，服務(wù)于消落帶生態(tài)環(huán)境建設(shè)和保護(hù)，深入踐行新發(fā)展理念，堅持生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展，保障江河湖庫區(qū)生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定安全，對于促進(jìn)江河湖庫區(qū)經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展有重大的現(xiàn)實和深遠(yuǎn)意義。

1 技術(shù)體系研發(fā)

南昌工程學(xué)院張利超博士團(tuán)隊依托國家水利風(fēng)景區(qū)、國家濕地公園及大中型水庫工程建設(shè)，結(jié)合國家自然科學(xué)基金、江西省水利科技計劃等項目的科學(xué)研究、技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用示范，經(jīng)過5 a多的艱辛探索、技術(shù)研發(fā)與工程建設(shè)實踐，緊緊圍繞貫徹落實中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《關(guān)于加強(qiáng)新時代水土保持工作的意見》，在江西及全國率先系統(tǒng)性地成功構(gòu)建了一整套基于多維立體林草復(fù)合生態(tài)修復(fù)與重建理論的新時代“江河湖庫消落帶多維立體林草復(fù)合生態(tài)修復(fù)體系（林澤系統(tǒng)）”，在江西及全國首次系統(tǒng)性地成功研發(fā)并實地應(yīng)用了修復(fù)效果顯著、成本低廉、推廣性強(qiáng)的“江河湖庫消落帶多維立體林草復(fù)合生態(tài)修復(fù)與重建關(guān)鍵技術(shù)體系”，取得了顯著成效，讓生態(tài)退化的消落帶變成了色彩繽紛美麗的“水上森林”景觀帶?！敖雍煜鋷Ф嗑S立體林草復(fù)合生態(tài)修復(fù)體系（林澤系統(tǒng)）”是一種針對消落帶區(qū)域生態(tài)環(huán)境問題，采用多維立體林草復(fù)合的技術(shù)手段進(jìn)行生態(tài)修復(fù)的系統(tǒng)。具體來說，該體系主要是在消落帶區(qū)域，通過種植耐瘠薄、耐水淹、耐干旱、萌蘗能力強(qiáng)、成活率高、水土保持能力強(qiáng)、根系發(fā)達(dá)、固土能力強(qiáng)、耐沖刷的鄉(xiāng)土植物，并且選擇的植物無潛在生態(tài)危害[5-7]，形成多層結(jié)構(gòu)的林草復(fù)合體系。這樣采用立體布局的方式，利用消落帶地形特點，在不同高度和坡度上種植不同類型的林草植被，可以充分利用空間資源，有效提高消落帶植被覆蓋度與生態(tài)功能，減輕消落帶區(qū)域的水土流失、水體污染等生態(tài)環(huán)境問題，提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與生態(tài)服務(wù)功能，提供多樣化的生境，促進(jìn)生物多樣性保護(hù)，維護(hù)生態(tài)平衡，有利于實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會與生態(tài)的協(xié)調(diào)發(fā)展，促進(jìn)區(qū)域的高質(zhì)量發(fā)展。

2 示范點建設(shè)成效

鄱陽湖棠蔭島省水文生態(tài)監(jiān)測研究基地（大型湖泊）：通過“鄱陽湖退化湖濱帶林草復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)”典型示范，實現(xiàn)了“水生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)+湖庫濱水帶景觀美化+水利工程防沖防浪固堤安全”的三統(tǒng)一。

國家濕地公園與國家級水利風(fēng)景區(qū)景德鎮(zhèn)市玉田水庫（中型水庫）：已完成5 a多的實施、建設(shè)與相關(guān)科研工作，通過在江西典型水庫淹沒區(qū)構(gòu)建庫濱帶林草復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，實現(xiàn)了庫區(qū)“生物（植物）多樣性提升+水質(zhì)改善+美麗鄉(xiāng)村建設(shè)”的三統(tǒng)一。

景德鎮(zhèn)浯溪口水利樞紐工程（大型水庫）：通過在典型庫區(qū)村莊營造門塘水系“末端阻控減污技術(shù)”，實現(xiàn)了“面源污染防治+美麗鄉(xiāng)村建設(shè)+助力鄉(xiāng)村振興”的三統(tǒng)一。

共青城鄱陽湖支流博陽河入鄱陽湖區(qū)域（江河）：通過在典型江河濱水區(qū)推廣“末端阻控減污技術(shù)”，實現(xiàn)了“水生態(tài)修復(fù)治理+景觀提升+農(nóng)村污水處理”的三統(tǒng)一。

3 管理模式研究

水庫消落帶管理模式研究主要關(guān)注如何實現(xiàn)水庫消落帶的科學(xué)管理，以保護(hù)消落帶生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展。一是對水庫消落帶生態(tài)環(huán)境特征進(jìn)行研究，分析水庫消落帶的地理位置、地形地貌、土壤類型、氣候條件、植被覆蓋等特點，揭示消落帶生態(tài)環(huán)境的演變規(guī)律[8]，為科學(xué)管理提供依據(jù)；二是建立水庫消落帶生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標(biāo)體系，對消落帶的生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)進(jìn)行評價，為制定針對性管理措施提供參考與指導(dǎo)；三是分析現(xiàn)有水庫消落帶管理模式的優(yōu)勢和不足，探討適應(yīng)不同地區(qū)與水庫特點的管理模式，提高消落帶管理效果；四是針對消落帶生態(tài)環(huán)境問題，研究相應(yīng)的生態(tài)修復(fù)與重建技術(shù)，如土壤改良、植被恢復(fù)、水資源調(diào)控等，以實現(xiàn)消落帶生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)和改善[9]；五是探討水庫消落帶在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、旅游業(yè)等領(lǐng)域的綜合利用途徑，實現(xiàn)資源優(yōu)化配置，提高消落帶的經(jīng)濟(jì)效益。

3.1 日常管理與維護(hù)

水庫生態(tài)修復(fù)日常管理與維護(hù)措施是一項系統(tǒng)工程，需要多部門協(xié)同合作，共同維護(hù)水庫水體的水質(zhì)與生態(tài)環(huán)境。應(yīng)加強(qiáng)對水庫流域內(nèi)污染源的管理，限制有毒有害物質(zhì)的排放；對于農(nóng)業(yè)、工業(yè)與生活污水排放，應(yīng)設(shè)立污水處理設(shè)施，確保其達(dá)標(biāo)排放。同時，根據(jù)水庫的調(diào)度運(yùn)行規(guī)程，合理控制水庫水位，確保水庫在枯水期有一定的水量，以便于進(jìn)行污染物降解與生態(tài)修復(fù)[10]。通過環(huán)保宣傳教育，提高水庫流域內(nèi)居民和企業(yè)的環(huán)保意識，使其積極參與到水庫生態(tài)修復(fù)工作中，共同維護(hù)水庫生態(tài)環(huán)境。

3.2 加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測

通過資料收集和現(xiàn)場調(diào)查，掌握消落帶水位變化、地形地貌與土地利用方式、水環(huán)境質(zhì)量等生境因素，統(tǒng)計消落帶面積和岸線長度，確定消落帶修復(fù)區(qū)域范圍，了解其保護(hù)與管理的總體情況。定期對水庫水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測，了解水庫水質(zhì)狀況，及時發(fā)現(xiàn)水質(zhì)問題。監(jiān)測項目包括水溫、pH值、氧化還原電位、透明度、總氮含量、總磷含量、化學(xué)需氧量等。此外，還要監(jiān)測土壤狀況和植被狀況，重點調(diào)查周圍污染源[11]。監(jiān)測時間及頻次，原則上應(yīng)在每年5月、8月開展。

3.3 植物群落日常管理

定期對植物群落進(jìn)行巡查，觀察植物生長狀況，及時發(fā)現(xiàn)和處理病蟲害、生長異常等問題。保持植物群落土壤的肥沃和通氣性，定期進(jìn)行松土、施肥和澆水。根據(jù)植物生長需求，合理施用有機(jī)肥、化肥和微量元素肥料。采用生物防治和化學(xué)防治相結(jié)合的方式，預(yù)防和控制植物群落的病蟲害，如定期噴灑生物農(nóng)藥、利用昆蟲天敵進(jìn)行生物防治等。根據(jù)植物生長狀況，定期進(jìn)行修剪和整枝，適時對枯萎的植被進(jìn)行補(bǔ)植，以保持植物群落的生長活力和良好的景觀效果。加強(qiáng)植物群落所在地的生態(tài)環(huán)境保護(hù)，防止水土流失、水源污染等環(huán)境問題，維護(hù)植物群落的生存環(huán)境[12]。及時清除外來入侵物種，防止對消落帶生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生危害。

3.4 創(chuàng)新管理模式與實踐

江西省立足標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、信息化“三化”建設(shè)，探索出了一系列具有區(qū)域特色的水庫管理創(chuàng)新模式，為全省水利高質(zhì)量跨越式發(fā)展貢獻(xiàn)了智慧和力量。具體有“產(chǎn)權(quán)國有+區(qū)域集中管護(hù)”模式、“以大帶小”管護(hù)模式[13]、“托管+第三方管護(hù)”物業(yè)化模式、專業(yè)信息化管理模式等。

3.5 完善管理機(jī)制研究

確立負(fù)責(zé)水庫消落帶管理的政府部門或機(jī)構(gòu)，明確其職責(zé)和權(quán)限，以確保消落帶管理工作的順利進(jìn)行。制定和完善有關(guān)水庫消落帶管理的法規(guī)和政策，為消落帶管理提供法律依據(jù)，如制定有關(guān)消落帶生態(tài)環(huán)境保護(hù)、水資源利用和土地管理等方面的法規(guī)。建立水庫消落帶監(jiān)測與評估體系，定期對消落帶的水質(zhì)、生態(tài)環(huán)境、土地利用等進(jìn)行監(jiān)測和評估，及時發(fā)現(xiàn)問題并采取相應(yīng)措施。采取生態(tài)修復(fù)和保護(hù)措施，改善水庫消落帶的生態(tài)環(huán)境，如實施水土保持工程、植被恢復(fù)工程、生態(tài)廊道建設(shè)等。對水庫消落帶區(qū)域內(nèi)的水資源進(jìn)行合理利用，如發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)、生態(tài)旅游等，以促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展。建立跨部門協(xié)同與合作機(jī)制，加強(qiáng)各部門間的信息溝通和資源共享，共同推進(jìn)水庫消落帶管理工作。通過實施這些措施，有助于實現(xiàn)水庫消落帶管理的目標(biāo)，保障水庫的可持續(xù)利用與生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

3.6 加強(qiáng)監(jiān)督，強(qiáng)化消落帶突發(fā)事件處置能力

在水庫消落帶設(shè)置水質(zhì)、生態(tài)環(huán)境、氣象等監(jiān)測站點，收集實時數(shù)據(jù)，建立監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。通過對數(shù)據(jù)的分析和處理，及時發(fā)現(xiàn)和預(yù)測可能出現(xiàn)的突發(fā)事件，為提前采取措施提供科學(xué)依據(jù)。建立對地方政府、相關(guān)部門、企事業(yè)單位和公眾的信息發(fā)布和溝通渠道，定期發(fā)布水庫消落帶監(jiān)測數(shù)據(jù)和預(yù)警信息，提高信息透明度，確保各方及時了解和應(yīng)對突發(fā)事件[14-15]。針對可能出現(xiàn)的突發(fā)事件，多部門協(xié)同合作，制定應(yīng)急預(yù)案，明確應(yīng)急處置的組織結(jié)構(gòu)、職責(zé)分工、預(yù)警級別、應(yīng)急措施和救援流程等。定期組織應(yīng)急演練，提高應(yīng)急響應(yīng)能力和協(xié)同處置能力，建立跨部門協(xié)同與合作機(jī)制，加強(qiáng)各部門間的信息溝通、資源共享和協(xié)同處置，確保突發(fā)事件得到快速、有效處置。建立專業(yè)的應(yīng)急隊伍，配備先進(jìn)的監(jiān)測設(shè)備、救援設(shè)備和防護(hù)設(shè)備，提高應(yīng)急響應(yīng)能力。同時，加強(qiáng)對應(yīng)急隊伍的培訓(xùn)和演練，提高其專業(yè)技能和救援能力。加強(qiáng)與科研院所的合作，針對水庫消落帶突發(fā)事件的成因、演變和處置方法等開展研究，為突發(fā)事件處置提供科技支持。通過實施上述措施，有助于提高監(jiān)督預(yù)警能力和強(qiáng)化水庫消落帶突發(fā)事件處置能力，實現(xiàn)水庫消落帶管理的目標(biāo)，保障水庫的可持續(xù)利用與生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

3.7 設(shè)立消落區(qū)、保留保護(hù)區(qū)與生態(tài)修復(fù)區(qū)

根據(jù)水庫的地理位置、水文特征、生態(tài)環(huán)境等因素，合理劃定消落區(qū)、保留保護(hù)區(qū)與生態(tài)修復(fù)區(qū)的范圍[16]。在實際工作中，可以參考相關(guān)法律法規(guī)和政策文件，結(jié)合實地調(diào)查和專家意見，確保區(qū)域劃定的科學(xué)性和合理性。針對消落區(qū)、保留保護(hù)區(qū)和生態(tài)修復(fù)區(qū)的特點和功能，制定相應(yīng)的管理措施。例如，在消落區(qū)加強(qiáng)水資源管理，合理調(diào)控水庫水位；在保留保護(hù)區(qū)限制人類活動，保護(hù)水源地和濕地生態(tài)環(huán)境；在生態(tài)修復(fù)區(qū)實施生態(tài)修復(fù)和保護(hù)工程，維護(hù)生物多樣性。建立水庫消落帶監(jiān)測與評估體系，定期對消落區(qū)、保留保護(hù)區(qū)與生態(tài)修復(fù)區(qū)的水質(zhì)、生態(tài)環(huán)境、土地利用等方面進(jìn)行監(jiān)測和評估，及時發(fā)現(xiàn)問題并采取相應(yīng)措施。加強(qiáng)各部門間的信息溝通、資源共享和協(xié)同處置，確保消落帶管理工作的高效開展。例如，在政策制定、生態(tài)保護(hù)、水資源管理等方面，與相關(guān)部門共同研究、共同推進(jìn)。

4 結(jié)束語

南昌工程學(xué)院張利超博士領(lǐng)銜的團(tuán)隊在江西及全國率先系統(tǒng)性地成功研發(fā)并實地應(yīng)用了“江河湖庫消落帶多維立體林草復(fù)合生態(tài)修復(fù)與重建關(guān)鍵技術(shù)體系”，該體系可以有效預(yù)防和治理水土流失、解決水體污染等生態(tài)環(huán)境問題，提高區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和生態(tài)安全水平。加強(qiáng)消落帶水土保持與水生態(tài)保護(hù)修復(fù)治理，可以促進(jìn)生態(tài)改善，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會與生態(tài)的協(xié)調(diào)發(fā)展。通過生態(tài)技術(shù)手段，能提高水資源利用效率與效益，降低環(huán)境污染，有助于優(yōu)化水資源管理與合理調(diào)配水資源，保障水資源供給與需求平衡，可為國家生態(tài)文明試驗區(qū)（江西）、生態(tài)鄱陽湖流域等區(qū)域?qū)崿F(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”的“雙碳”目標(biāo)提供重要的科技支撐。此外，開展新時代江河湖庫消落帶水土保持與水生態(tài)保護(hù)修復(fù)治理關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用，有助于豐富我國生態(tài)環(huán)境保護(hù)技術(shù)體系，為其他類似區(qū)域的生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作提供借鑒和參考。同時，在研究的過程中可能產(chǎn)生新的理論、方法和技術(shù)，有助于推動科技創(chuàng)新，提升我國在生態(tài)環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的國際競爭力。

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收稿日期： 2024-03-06

基金項目： 國家自然科學(xué)基金項目（41967012）；江西省水利科技計劃項目（202324TGKT11，202425TGKT10，202224ZDKT17，202324TGKT08，202425TGKT08）

第一作者： 張利超（1983—），男，黑龍江佳木斯人，高級工程師，博士，江西水土保持規(guī)劃與設(shè)計、生態(tài)建設(shè)與發(fā)展戰(zhàn)略研究領(lǐng)域權(quán)威知名專家，主要從事水土保持科研、規(guī)劃設(shè)計、技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用示范、生態(tài)建設(shè)與發(fā)展戰(zhàn)略研究等方面工作。

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（責(zé)任編輯 徐素霞）