千岛湖国家森林公园消落带生态问题与对策研究

徐高福，余梅生，方炳富，余世成，许梅琳，叶小青

(1.淳安县千岛湖国家森林公园，浙江 杭州 311700； 2.浙江大学，浙江 杭州 310058)

千岛湖国家森林公园消落带生态问题与对策研究

徐高福1，余梅生1，方炳富1，余世成1，许梅琳1，叶小青2

(1.淳安县千岛湖国家森林公园，浙江 杭州 311700； 2.浙江大学，浙江 杭州 310058)

库区消落带保护建设是世界级生态难题。千岛湖国家森林公园消落带淹水、浪蚀、冲刷引起土壤裸露、生物多样性缺乏、环境与视觉污染等生态问题。必须从水源源头严格管控和整治，采取必要的工程护岸措施，积极开展土壤环境、生态模型等基础与应用相结合研究，进而开拓千岛湖消落带湿地植被恢复与重建视野，提升千岛湖生态系统服务功能。

消落带；生态环境；千岛湖国家森林公园

1959年9月新安江水库大坝蓄水，海拔108 m高程以下的河谷、低丘全被淹没，湖内形成2 500 m2以上的姿态各异的大小岛屿1078个，故名千岛湖。沿湖及湖中岛屿权属为20个国有林场，总面积923.23 km2划为千岛湖国家森林公园，其中108 m高程以上陆域面积379.25 km2，占41.08%，水域面积543.99 km2，占58.92%。千岛湖国家森林公园拥有“天下第一秀水”，是以良好森林景观和生态环境为主体，集游览、度假、保健养生、科普教育、文化娱乐等多种服务功能于一体的滨湖国家级森林公园[1,2]。

消落带是多指水库季节性水位涨落而使周边被淹没土地周期性出露水面形成的线型带状特殊区域[3]。千岛湖蓄水50多年来，水位潮起潮落，与不同海拔高度土壤、植被等生态因子产生直接作用。在重视生态文明建设、强调绿色发展的当下，分析千岛湖消落带生境问题，进而提出千岛湖消落带保护建设相应策略，特别是解决千岛湖消落带植被恢复与重建的关键技术具有重要意义。

1 消落带生境现状

1.1 消落带不同海拔高度面积分布

千岛湖森林资源统计口径一般将海拔100～108 m视为消落带区域。根据2009年淳安县千岛湖国家森林公园的规划文本，利用15 m分辨率的DEM(数字高程模型)通过水文分析获取淹没区面积及108 m标高湖岸线，通过插值计算得出：淳安县千岛湖国家森林公园经营范围(千岛湖湖中岛屿与周边国有山林)内海拔100～108 m标高消落区面积为3 934.69 hm2。千岛湖常见的海拔100～108 m消落带区域中，海拔106～108 m的上坡与海拔100～102 m的下坡面积相对较小，分别占18.20% 和16.23%，说明这两个地段坡度相对较陡；而海拔102～106 m的中坡地段面积较大，占65.57%，说明千岛湖消落带中部相对坡度不大。

1.2 千岛湖消落带土壤状况

1.2.1 千岛湖消落区土壤分布 千岛湖消落带土壤主要有红壤和岩性土两个土类。地带性山地土壤类型有4个亚类，分别是黄红壤、侵蚀性黄壤、钙质紫砂土和石灰岩土[4]。由黄泥土、黄红泥土、粉红泥土、红砂土4个土属构成的黄红壤是酸性岩浆岩及砂岩的风化体，占86.65%；仅有片石砂土属的侵蚀性红壤为页岩、片板岩的半风化体，占2.71%；由紫砂土、红紫砂土土属构成的钙质紫砂土是石灰性紫砂岩之风化体，占7.81%；石灰岩土则是钙质页岩和泥灰岩的风化体，包括钙质页岩土属与油黄泥土属，占2.83%。

1.2.2 千岛湖消落区土壤基本理化性质 2017年7月采集了千岛湖区梅峰孤松岛、黄家、星星岛的消落带、非消落带(对照区)土壤样品，测定了土壤样品中全氮、全磷、全钾、速磷、速氮、速钾及有机质含量等基本理化性质，结果表明：消落带区域土壤样品中全氮、速氮及有机质含量低于相同区域非消落带土壤(对照)。其中，三个消落带区域土壤有机质含量分别只有对照的4.56%、10.81%及4.57%。全磷含量在消落带和非消落带区域含量差不多。而梅峰孤松处速磷含量对照明显高于消落带土壤，其余两处速磷含量差不多。全钾含量在对照和消落带区域土壤没有明显差异。在梅峰孤松和黄家消落带土壤中，速钾含量高于各自对照土壤，但在星星岛消落带土壤速钾含量低于对照土壤，这是由于星星岛消落带土壤为黄红壤，而上部非消落带嵌镶分布着紫砂土，一般紫砂土速效钾高于黄红壤。

1.3 千岛湖消落带植被分布

经过50多年来的适应与发展，千岛湖消落带主要由于水淹时间不同等因素分别形成裸露(无植被)、草本、灌草、乔灌草等不同地貌类型的植被群落带(表1)。根据2008-2016年统计，海拔106～108 m 9年累计被淹天数仅有2 d，海拔104～106 m年均被淹天数为23.4 d, 海拔102～104 m年均被淹天数115.3 d，海拔100～102 m年均被淹天数达到253.3 d，而海拔99 m以下大多几乎全年被淹。海拔106～108 m消落带区域由于极少水淹形成了千岛湖库区特色的自然植被，高大乔木如枫香(Liquidambarformosana)、麻栎(Quercusacutissima)等，林下灌木有格药柃(Euryamuricata)、檵木(Loropetalumchinense)等，草本有五节芒(Miscanthusfloridulus)、狗脊(Woodwardiajaponica)等；该区域环境条件适宜多种植物生长，可以通过抚育、补植等手段人工促进自然恢复成乔灌草森林。海拔104～106 m区域以灌草植物为主，灌木如山莓(Rubuscorchorifolius)、蓬蘽(Rubushirsutus)、刚竹(Phyllostachyssulphureavar.viridis)等，草本如大狼把草(Bidensfrondosa)、鼠麹草(Gnaphaliumaffine)等；海拔102～104 m区域以毛茛(Ranunculusjaponicus)、狗牙根(Cynodondactylon)、粉被薹草(Carexpruinosa)等草本为主，缺少乔灌植物；海拔102～106 m区间，可以种植耐水湿的乔木植物，如银叶柳(Salixchieni)、池杉(Taxodiumascendens)等，形成人工乔草乃至乔灌草植被带。海拔100～102 m及以下区间由于水淹时间长、波浪冲刷严重、土壤瘠薄等，目前无植物种类生长，成为无植被带，这一带残坡积土消落带以及所有的岩质消落带依然是千岛湖消落带湿地植被恢复与重建的难点。

表2 千岛湖常见高程区间消落区植被分布

高程区间/m年均水淹天数植被类型常见植物106～1080．2乔灌草植被带枫香、麻栎、木荷、马尾松、苦竹、格药柃、檵木、五节芒、狗脊104～10623．4灌草植被带苦竹、刚竹、山油麻、山莓、蓬蘽、大狼杷草、鼠麹草102～104115．3草本植被带毛茛、酸模、泥胡菜、狗牙根、类芦、粉披苔草100～102253．3无植被带无

2 千岛湖消落带存在的生态问题

由于长期没有得到有效保护，人类活动与消落带相互作用影响最为频繁与强烈，消落带的生态条件十分脆弱。

2.1 水位涨落引起水土流失

浙江农林大学的研究论文[5]表明，浪蚀与冲刷作用对千岛湖消落带土壤中全氮和碱解氮流失贡献分别为80.13万t和10.95 t；硝态氮在消落带综合富积量913.39t，水位涨落造成大量土壤裸露而致使严重水土流失。

2.2 生物多样性缺乏

据新版《淳安县志》[6]记载，全县已鉴定的维管束植物195科2 002种，而根据近年来对千岛湖岛屿和周边大陆的植物调查记录，千岛湖库区有114科666种维管植物，种类仅为全县的1/3。淳安县境内公布有兽类66种、鸟类224种、两栖类24种，而最近10多年的长期观察，千岛湖区域共记录兽类20种、鸟类177种、两栖类9种，种类偏少[7]。生物多样性指数明显偏低，生物圈功能破坏严重。直接影响水、陆生态系统间的物质循环和能量流动，影响动、植物的迁徙和浮游生物、螺类和蚌类等生物的生存环境[8]。

2.3 环境与视觉污染

湖岸上和水中的污染物反复冲刷、积留和多次污染，消落带污染物含量明显增多，成为各类病菌的温床，垃圾打捞等费用陡增，2004年曾报道，千岛湖流域内日生产垃圾总量250 t，全年近9万t[9]。近几年千岛湖每年需投入资金数百至上千万元，年打捞垃圾5万～12万m3。周边人类活动频繁，山体滑坡等地质灾害频发，加之防洪硬化、植物枯死、岩石裸露，湖区旅游景观大打折扣。千岛湖消落带湿地的生态环境还直接关系到沿岸城乡的社会经济发展和数千万人口的生活健康。

2.4 消落带湿地保护建设技术研究、推广严重滞后

致力于消落带植被保护与重建，构建亲水库岸，是恢复消落带湿地生态系统功能的关键[10]。水库消落带由于地形、水文条件情况复杂，受自然影响大，人为难以控制，因而其植被保护建设一直是世界性技术难题。相关研究很少，大多数是针对三峡水库消落带。三峡水库自1994年12月正式开工建设，到2009年8月完工，建设初期着重于土地利用规划和渔业利用等，有关消落带植被恢复与重建的设计探讨起步相对滞后，其内容从泛指的消落带生态恢复和植被重建到具体的湿地生态功能建设、水分梯度植被建设、两栖林业建设，以及工程措施与生态措施相结合的设计与探讨[11-13]。成熟技术一直未被创新突破，水库消落带湿地植被保护建设推广应用乏力。

随着以湿地生态系统保护为目的的法律法规建立与完善，人类对湿地保护行动的复苏[14]，科技工作者乃至社会各界都十分关注千岛湖消落带保护与植被恢复、重建研究。探索千岛湖消落带生态保护建设措施，建立湖岸经济社会发展建设与千岛湖及其消落带生态保护和谐关系的途径，意义深远。

3 千岛湖消落带生态保护措施

千岛湖属库塘湿地，系山地型人工湖泊生态系统，50余年的实践探索，使千岛湖的经营者充分认识了森林与水体的一致性和复杂性，在千岛湖消落带保护建设中牢固树立自然循环生态系统保护理念，通过水环境治理、护岸、植被恢复等多方面措施试图应对千岛湖消落带的生态问题。

3.1 强化千岛湖水环境保护

随着《千岛湖及新安江上游流域水资源与生态环境保护综合规划》的编制与实施，水资源综合治理和环境保护被提到国家层面。千岛湖生态系统还比较脆弱，生活源和农业源污染治理成为千岛湖水环境保护的薄弱环节。同时受上游来水水质不能稳定达标，污染物排放居高不下，对千岛湖水资源和生态环境保护影响较大。一是加大污染源控制，对库区周边工业、农业、生活污染源等进行严格管控和整治，从源头上最大限度减少污染源；二是加强库区环境保护宣传、执法力度，建立更为完善的生态补偿机制，出台更加详细的流域综合管理体系，鼓励普通大众和社会资本参与库区保护建设中来。

3.2 采取分类护岸措施

坡度小于35°的土质消落带，乡村区段部分建议维持原有良好景观，或在景观蜕化区段采用非结构性护岸模式，尽可能采用自然缓坡式水系护岸，按土壤的自然稳态角进行放坡，最终形成自然草坡到水生植物的生态过渡结构。在城镇或是旅游度假区重点部分，建议采用结构性柔性护岸模式，运用合成塑料(或金属)三维固土网垫，容纳并存储泥土和沙砾，达到固土植草、防治水土流失的功能。坡度大于35°的土质消落带，对于自然形成的、富于韵律变化的湖岸带，以水土保护为主，禁止在其沿岸进行各种形式的开发建设；对于已被破坏的重点地区湖岸区段，应进行人工整治，建议使用“坡改梯”+“三维固土网垫”的结构性柔性护岸，非重要地区湖岸区段则使用工程量小，取材本土化的自然护岸或生物工程护岸。

3.3 分析选择适种植被

水库消落带是一个生态系统十分脆弱的区域，植被建设是改善消落带生态环境的重要途径[15]。淳安县新安江开发总公司在千岛湖库区消落带上进行了营造挺水树种试验[16]，通过构建亲水库岸，恢复消落带湿地生态系统功能。试验调查分析千岛湖消落带自然植被的群落结构和垂直分布特征[17]，筛选出银叶柳、池杉、栀子(Gardeniajasminoides)等16种消落带植被恢复重建优良乔灌木树种，提出了消落带湿地植被恢复重建的3种优良配置模式，建立了消落带湿地植被恢复重建示范样板[18-19]。

3.4 强化土壤环境研究

消落带土壤环境研究是消落带适生植物筛选、生态重建的基础。目前, 国内在该领域的研究主要集中在库区消落带土壤水分变化对适生植物生理生化的影响、消落带即将被淹没土壤的重金属元素分析、消落带土壤对氮磷元素的吸附与释放特征等方面[10]。

由于千岛湖消落带水位常年的变化，其土壤水分、元素、湿度等都呈梯度性变化，因此加强土壤环境研究，进而分析适生植物生理生化适应性机制，为挑选合适的植物种类提供重要的理论和实践价值。

3.5 加强生态模型研究

根据历年来对于千岛湖风化基岩消落带水位特征、气象特征、土壤检测、水质特征、适生植被筛选等研究，在人为影响的基础上，建立生态管理模型，借助计算机技术建立环境管理信息系统和决策支持系统，对研究区的生态环境进行更好的管理。

4 结论与讨论

4.1 千岛湖国家森林公园常见的海拔100～108 m标高消落区面积为3 934.69 hm2。消落带区域自上而下2 m区域分别为乔灌草、灌草、草本及无植被类型，与水位落差变化紧密相关，水淹时间越短，植被越丰富；中间4 m区域相对平缓，上下两端坡度较大，高水位宜封山育林为主促进植被恢复，而接近年平均最高水位的海拔102 m以下目前无植被区域,则是有待深入研究的难点。

4.2 千岛湖由酸性岩浆岩及砂岩的风化而成的黄红壤占86.65%。根据对千岛湖梅峰孤松岛、黄家、星星岛土壤样品成分分析，发现消落带区土壤样品中全氮、速氮、有机质含量低于相同区域非消落带土壤。尤其是消落带区有机质含量只有对照的4.56%～10.81%。

4.3 千岛湖消落带水陆界面亲和性差，形成水生生态系统与陆生生态系统之间的隔离带，因此在50多年的植被恢复重建中，出现了水位涨落引起水土流失、生物多样性缺乏、环境与视觉污染、植被重建推广滞后等生态问题，因此从水源源头严格管控和整治，采取必要的工程护岸措施，特别是加强植被重建和筛选工作等保护建设措施，对加快水源涵养建设、防止水土流失，修复湿地生态系统，进一步营建库岸亲水型湿地森林植被带，为库岸水土保持和美化增益库区生态环境等提供可操作性的应用技术。

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1005-5215(2017)10-0066-03

2017-09-07

杭州市社会发展科技计划项目(201713)

徐高福(1963-)，男，浙江淳安人，教授级高级工程师，从事风景园林与森林经营技术研究.

S759.91

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2017.10.024