水库消落带植物措施设计建议

文小平，胡红亮

(1.珠江水资源保护科学研究所，广东 广州 510611； 2.湖南水利水电职业技术学院，湖南 长沙 410131)

水库消落带植物措施设计建议

文小平1，胡红亮2

(1.珠江水资源保护科学研究所，广东 广州 510611； 2.湖南水利水电职业技术学院，湖南 长沙 410131)

[关键词]水库消落带；植物措施；生态修复

[摘要]水库消落带周期性淹没与出露形成的干湿交替区域，是水生和陆生生态系统的过渡地带，对水土涵养、水库水质起着非常重要的作用，因此水库消落带的植物措施设计是水土保持方案设计的重中之重。通过搜集已有的水库消落带植被研究情况，对不同高程、不同水淹时间下消落带适宜生长的植被进行了总结，提出将消落带按边坡分为缓坡区和陡坡区两大类，缓坡区再按出露时间分为上、中、下三个区域，并针对不同边坡、不同区域给出了适宜栽种的植被建议，以期为水保方案中水库消落带的植物措施设计提供参考。

水库消落带(又称消涨带)是指水利工程因防洪与发电需要而调节水位消涨，在水库四周形成的涨水期最高水位线与枯水期最低水位线之间的水面消落区域，是生态脆弱的敏感带和易污染、易破坏带[1]。因此，水库消落带植物措施研究具有较强的实际意义。设计得好，不仅可以减少水土流失，还可以缓解水质污染；而设计得不好，则会造成植物死亡、腐烂，不仅达不到保持水土的目的，而且还会加剧水质污染。

现有的水库消落带水土保持方案设计中，对植物措施要么不提及，要么就直接建议种柳树。而实际情况是水库消落带种柳树成活率非常低。为了加强对水库消落带植物措施的研究，增强水土保持方案植物措施设计的指导意义，笔者搜集了大量的研究实例，并进行了归纳整理，以期对水库消落带植物措施设计提供依据。

1部分已建水库消落带研究

1.1丹江口水库

丹江口水库位于鄂豫交界处，是亚洲第一大人工湖[2]。随着水库的运行调度，在库周形成了带状消落区，落差达20 m。

曾祉祥等[3]曾对丹江口水库消落带进行采样调查，消落带情况见表1。任建武等[4]在丹江口水库消落带生态修复植物选择研究中，进行了一系列试验，最终选择出了适合不同高程的植被，详见表1。

表1　丹江口水库消落带不同高程植被情况

从表1可以看出，水淹情况下，草本植物狗牙根适应性最强。任建武的试验证明饲料桑、芦竹、金丝垂柳、意大利杨是最适宜物种,其中饲料桑和意大利杨是库区常见物种，但芦竹在库区并不常见，属引进物种，其适应性有待考察。

1.2梅山水库

梅山水库位于安徽省，其消落带库岸坡度大、土层薄、裸岩率高、库区水位变幅大。章珊珊等[5]研究梅山水库消落带绿化植物选择与配置得到的结果见表2。

表2　梅山水库消落区不同高程植被情况

研究还指出，狗牙根和黑麦草这两种两栖草种非常耐水淹，在水淹后能迅速适应、恢复生长；在海拔119 m处，树种的成活率达到最高，长势最好。

1.3瀑布沟水电站

瀑布沟水电站运行期间在汉源县城库区形成了60 m的消落带，带来了非常严重的生态环境问题。兰惠娟等[6]在瀑布沟库区汉源县城消落带生态治理综合研究中得到的结果见表3。

从表3可以看出，由于瀑布沟水电站形成的消落带落差大、范围广，消落带内有大量农田，因此植被恢复优先考虑免耕和少耕经济作物。

1.4三峡水库

三峡水库运行期间形成了落差30 m的消落带，每年循环地放水蓄水使得消落带频繁经历干湿交替的变化，这种短时间内的水涨水落，使得消落带水土流失特别严重。有很多学者[7-9]对三峡库区消落带植被情况进行了研究，研究结果见表4。

表3　瀑布沟水电站消落带不同高程植被情况

注：当土层较薄或裸露基岩较多时，可采用生态混凝土护坡。

表4　三峡水库消落带不同高程植被情况

三峡库区消落带大部分陆生植物对淹水环境敏感，经过多次淹水后无法生存，植物群落的物种多样性急剧降低，一年生草本植物占绝对优势。

2水库消落带水保措施

从现有的消落带植被生长情况来看，多呈斑块集中分布，生物量、植被覆盖率和生物多样性沿水位从低到高呈现先增加后减少的抛物线变化[7]，即消落带下部<消落带上部<消落带中部。这是因为消落带下部淹水时间最长，且频繁受到水位涨落波动对库岸冲击的影响，生活环境恶劣，所以生物多样性最低；消落带中部土壤含水量适中，适合不同习性的物种并存，因此植被组成较上部和下部复杂，物种多样性也稍丰富；上部淹水时间虽短，但季节性干旱导致土壤水分含量低，有些地方人为干扰也比较严重，因此物种多样性较中部偏低[10]。现状调查表明，在所有的消落带中，草本植物占据绝对优势，导致生物物种逐渐单一，即使有灌、乔木能生长，也逐渐呈现矮化趋势。

在进行水土保持方案植物措施设计时，应考虑在不同的立地条件下，植物选择的不同。从上述分析以及表1～4情况来看，水库消落带植物措施设计大体上可按边坡情况分为两大类，即缓坡区和陡坡区。陡坡区以混凝土框架植草护坡或喷播植草为主，草种优选香根草、狗牙根、牛鞭草、黑麦草等耐淹品种，土层较厚、有条件的地方可在消落带中上部区域考虑种植一些经济作物。有关研究[11-13]表明，香根草、狗牙根、牛鞭草等耐淹草种可在水淹条件下生长5～6个月不死亡。缓坡区则划分为上、中、下三个部分：消落带下部宜种植狗牙根、香根草、牛鞭草、黑麦草等两栖草种；消落带中部宜栽植旱柳、饲料桑、杞柳、水杉、竹柳等耐淹乔、灌木，首选当地物种，生长能力较弱的则栽植在较高水位处，并结合播草种；消落带上部则推荐种植一些当地的经济作物，以提高土地生产力，同时为了保持水土，建议种植免耕或者少耕作物，如花椒、梨树、樱桃等(详见表5)。

表5　水库消落带植物措施布设建议

注：①物种选择均首选当地物种；②如不适宜栽种经济作物则可考虑耐2个月水淹的乔木+披挂藤本植物组合；③水库消落带多坡陡且瘠薄，很多水源保护区又对施肥进行控制，因此耐瘠性植物应优先考虑。

以出露时间大于60 d(水淹超过300 d)为界限，是因为有相关研究表明在全淹300 d以上鲜有能存活的植物[14]。消落带植被恢复时，虽然当地物种有较快的生长速率，但在环境变化(干湿交替、盐分变化)下其耐受能力却不如外来物种[15-16]，因此当本地植被不适宜在消落带生长时，也可考虑引进外来物种，随着时间推移，外来物种也会逐渐发展成为当地优势物种。

3结语

植被在水库消落带生态系统中充当生产者角色，是整个系统其他生物生长和新陈代谢所需物质和能量的主要来源，在库岸污染物净化、防止水土流失、美化环境、维持生态系统稳定性和功能完整性等方面发挥着重要作用[17]。笔者搜集已有的水库消落带植被生长情况，对其进行了分析总结，并在此基础上提出了消落带不同出露时间下适宜栽植的物种，以期给水保设计工作者提供参考。

虽然我们从宏观的方向上推荐了适宜水库消落带种植的物种，但在实际工作中如何筛选出水位回落时耐干旱、耐土壤瘦瘠，水位回升后又耐淹没的适生植物(存活率超过80%)，是非常困难的。在未来的研究中，希望通过试验发现或者培育出更多的抗逆性与固土护坡能力强的植物，为我国消落带生态恢复做出贡献。

[参考文献]

[1] 郑海金,金一,杨洁,等.我国水库消落带研究概况[J].中国水土保持,2010(6):26-29.

[2] 上官铁梁,贾志力,张金屯,等.汾河太原段河漫滩草地植被的数量分类与排序[J].草业学报,2001,10(4):31-39.

[3] 曾祉祥,雷沛,张洪,等.丹江口水库典型消落区土壤氮磷赋存形态及释放特征研究[J].环境科学学报,2015,35(5):1383-1392.

[4] 任建武,任志远,任海,等.丹江口水库消落区生态修复植物选择[J].林业资源管理,2015(1):88-94.

[5] 章珊珊,李若男,王伟,等.梅山水库消落带绿化植物选择与配置[J].安徽农业大学学报,2015,42(3):357-362.

[6] 兰惠娟,刘登禹,杨欣伟,等.瀑布沟库区汉源县城消落带生态治理综合研究[J].赤峰学院学报,2015,31(4):68-71.

[7] 王建超,朱波,汪涛.三峡库区典型消落带淹水后草本植被的自然恢复特征[J].长江流域资源与环境,2011,20(5):603-610.

[8] 刘明芹.三峡库区澎溪河流域消落带植物群落特征及优势种群生态位研究[D].武汉:华中农业大学,2010：43.

[9] 樊大勇,熊高明,张爱英,等.三峡库区水位调度对消落带生态修复中物种筛选实践的影响[J].植物生态学报,2015,39(4):416-432.

[10] 付娟,李晓玲,戴泽龙,等.三峡库区香溪河消落带植物群落构成及物种多样性[J].武汉大学学报:理学版,2015,61(3):285-290.

[11] 靖元孝,陈兆平,杨丹菁.香根草(Vetiveriazizanioides)对淹水的反应和适应初报[J].华南师范大学学报:自然科学版,2001(4):40-43.

[12] 王海峰.不同季节长期水淹对几种陆生植物的存活、生长和恢复生长的影响[D].重庆:西南大学,2008:27.

[13] 王海锋,曾波,李娅,等.长期完全水淹对4种三峡库区岸生植物存活及恢复生长的影响[J].植物生态学报,2008,32(5):977-984.

[14] 褚会丽.几种培育的耐淹草本植物对消落区水淹胁迫的形态适应研究[D].重庆:西南大学,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] 王强,袁兴中,刘红,等.三峡水库初期蓄水对消落带植被及物种多样性的影响[J].自然资源学报,2011,26(10):1680-1691.

(责任编辑徐素霞)

[中图分类号]S157.431

[文献标识码]C

[文章编号]1000-0941(2016)05-0055-03

[作者简介]文小平(1985—)，女，四川丹棱县人，工程师，硕士，主要从事水文水资源研究工作。

[收稿日期]2015-12-30