三峡库区消落带生态修复文献综述

卢 彬

（重庆交通大学，重庆400000）

水库消落带是因为水库蓄水或者泄洪而使土地周期性被水淹没或出露水面的特殊区域，消落带具有特殊的能量交换、物质循环和生态格局动态特征，对水库工程安全和水生态环境具有重要作用。国内有关消落带的研究起步比较晚，早期消落带的研究，主要是以水库岸线稳定、泥沙淤积、水库工程以及水质安全问题为侧重点。伴随三峡水电站建设形成了消落带，学者们才开始关注库区消落带生态系统，推进库区生态修复。因而，近几年研究主要以水库消落带生态系统的健康、变化机制为主，研究方向主要集中在植被干湿交替、土壤微生物作用、生态格局演化等方面。

随着水库对区域环境的作用和影响增加，其消落带生态系统的脆弱性、边缘性和过渡性极易引发水土流失、泥沙淤积、水陆地交叉污染、生境退化、生物多样性锐减等问题。消落带是陆域集水区泥沙、有机物、化肥和农药进入水域前的最后一道生态屏障，也是水体循环调节的缓冲带，在净化陆域集水区面源污染、稳定库岸、防止水土流失、提供生物生境、维持水陆动态平衡等方面都提供了不可替代的生态服务功能。三峡库区两岸由于两季水位的巨大落差，常年秃露，严重影响消落带生态功能，所以研究消落带的生态修复具有非常重要的现实意义。

国内学者围绕三峡库区消落带的生态修复开展了深入且广泛的研究工作，本文通过查阅消落带生态修复相关的发表文献，对现有的研究方向进行了提炼与总结，对现有的成果技术进行综述，为今后的研究工作提供参考和借鉴。

1 消落带修复研究概况

1.1 早期研究

早期研究未深入到生态修复方面，主要包括水库岸线稳定、泥沙淤积、水库工程以及水质安全问题等。水库消落带对于水库两岸的稳定性、入库泥沙和水库水质具有重要的意义，与普通河流面临的环境问题相似，比如，生活垃圾、工业固体废物在三峡水库消落带中随意堆放，沿岸地区向三峡水库中大量排放污水废水，严重影响了三峡水库的水质健康，水库消落带农田和工厂密集，导致水库水体多项水质指标超标，水库消落带的植物群落退化，库区环境污染严重。

1.2 消落带土壤

张淑娟通过长达10年的研究，发现周期性的水位涨落和反复干湿交替作用对土壤的结构影响显著，其改变了土壤抗剪强度，加速了团聚体破碎，显著降低了团聚体的稳定性。水位高程越低，抗剪强度指标变化越显著，淹水时间越长，团聚体越不稳定。因而，在水位上升和骤降过程及反复干湿交替作用下，消落带土壤物理、化学和力学特性将发生巨大变化，降低了消落带坡地土体稳定性，往往导致土壤侵蚀加剧，植物生长基质流失。现有的相关研究方向主要包括土壤结构破坏、土壤侵蚀、金属污染等。就土壤侵蚀问题，现存技术主要有混凝土、半混凝土以及土质-植物工程技术。钢筋混凝土工程虽然可以有效固坡，但成本高、景观效果差、不利于植物生长，而半混凝土或土质-植物工程技术可以促进植物与土壤的良性互动。因而，目前最佳的治理措施是植物护坡。就植物方面，学者们展开了广泛研究。土壤侵蚀的治理是植被恢复研究开展的起源。对于植物的选择，朱凯等人提出主动修复，即种植适应性强的植物，对于土壤饱和导水率的影响大于被动修复（修复自然草地）。对于土壤基质的运用，贺秀斌等人提到水库有62%左右<15°的旱地与台地，容易形成局部性滞留水体，自然排水缓慢，妨碍植被恢复的有效利用，需挖掘快速排水沟渠排干。

土壤中金属元素带来的潜在生态环境风险不容小觑，重金属的积累会影响土壤中的生物活性以及营养供给。李艳艳等人调查发现目前金属含量分布呈现上游及下游较高，库区中游较低的空间分布格局，且随淹没周期增加，金属元素存在向江水中迁移的环境风险。该方向的发表文献主要围绕三峡库区土壤中氮、磷元素、重金属元素含量和其间的循环对生态环境的影响，而现有研究仍然存在一些问题，如对于多种金属元素的复合污染研究相对缺乏、各金属元素背景值的科学确立仍待商榷、金属元素动态影响机理缺乏系统性研究、重金属在土壤-水体-植物系统中迁移变化等的研究较少。

1.3 植被恢复

现有库区消落带治理多采用植被修复技术，该方向研究主要从稳固消落带边坡、筛选适生植物方面出发，分为生物技术措施和生物结合工程技术措施，主要依靠植物自身生长起到防止水土流失的作用。为此，国内外学者从消落带植被出发做了大量研究，主要集中在消落带植被演替、消落带植被构成、消落带适生植物筛选、消落带植被恢复限制因素以及恢复模式等方面。杨好星等人指出消落带植被恢复受水位节律、浪涌、气候以及降雨等因素的影响。因而，进行植被恢复，必须注重消落带类型的归类合理性以及植物选择的匹配度，从而使植物达到最佳的生长状态，提高消落带植被的恢复效果。现如今，消落带的适生植被主要包括狗牙根、香草根、桑树、落羽杉、苍耳等乔灌草本植物，但因地制宜，应根据各类消落带的具体情况通过栽培引种、结合生理生态指标测量等方式，统计植物保存率和生长量来筛选具体的适宜物种。除此之外，一些学者还考虑到恢复模式选择的影响，即消落带各区域上下段的植被种类以及层次的安排。

所谓生物技术，即根据消落带的坡度、土壤、海拔等环节条件构建多种复合植被的技术，利用这类种植模式达到效果。而生物结合工程技术就是利用植物生长和工程改造，在保护水土的同时提高消落带生态功能。现有的工程辅助技术包括唐定丹等人提出的复合锚垫生态修复技术、钟荣华等人提出的消落带串珠式柔性护岸技术、简尊吉等人提出的生态袋护坡技术等。

该研究方向虽然被广泛利用，但仍然存在植物的生理生态响应与适应机制不明确、植物生长长期监测不力、生态系统发展演变难以明了、实践周期长等难题。

2 现存研究成果技术

现有相关研究技术较多，主要围绕土壤侵蚀及植被恢复展开研究，挑选以下几个技术代表进行讨论。

2.1 混凝土菱形框格梁

该技术主要利用混凝土菱形框对边坡进行防护，然后通过覆盖草皮的方式从外观上达到绿化效果。该技术需要大量使用混凝土、钢筋等建筑材料，且施工难度大、成本高，虽然从外观上考虑了一定的景观效果，但并未从根源解决问题，与生态修复理念并不契合。

2.2 串珠式柔性护岸技术

该技术从消减波浪冲刷、固持消落带土壤为目的出发，提出依靠钢筋相互串联和构件体自嵌衔接铰链式覆盖消落带坡面，在砖体种植穴中种植耐湿植物的自锁定消浪植生型生态护坡技术和串珠式柔性护岸技术。通过灌木和草本植被地上茂密茎叶的水文效应和地下根系缠绕对土壤的锚固力学效应来实现固土护坡，使之既稳定消落带表层，又能恢复遭破坏的自然生态环境，印证了植物-工程相结合的消落带生态护坡理念。

2.3 生态袋护坡技术

该技术主要是将生态袋堆叠在消落带上，各袋体联结相扣，在袋中种植植被，从而解决土壤流失带来的植被难以恢复的问题。生态袋由聚丙烯或聚酯纤维材料制成，性能良好，对于土壤基质可以就地取材，避免了能源高消耗、建筑材料高污染。但该技术受土壤营养成分持久力的制约，且对植物耐旱耐淹性能具有较高的要求。

2.4 复合锚垫生态护坡技术

该锚垫主要由土壤固化垫、植物海绵、植物保护垫以及锚索四部分组成。通过植物海绵这种新型的栽培基质代替土壤基质，保护垫增强植物抗冲刷能力与生长能力，固化垫提供坡面防护、解决排水问题，箭头锚固定物件以及坡面浅层，它们各司其职、共同作用，为植物的适应生长创造一定的可能性。就目前看来，消落带的土壤存在是是否制约消落带植被恢复的瓶颈。这种技术减少了植被恢复对于土壤基质的依赖性，创造了更高的利用价值、更好的利用性能。

3 展望与讨论

本文从三峡库区消落带目前所面临的问题出发，对消落带生态修复相关的研究概况进行了总结。针对消落带生态修复研究方法，国内学者展开了广泛研究，并不断进行优化，本文围绕几个具有代表性的技术成果进行了整理与总结。经过多年的优化调整，在消落带生态修复方面取得了丰硕成果，然而研究仍有不足之处，需要进一步讨论。

（1）现有研究中对土壤本身的研究较少。消落带水位涨落、干湿交替，对土壤的影响是巨大的，然而消落带土壤研究比较困难，目前仍然缺少系统性研究，生态影响机制的研究并不完善。

（2）植被恢复方面研究较多，其解决方案也是在逐步优化，但就目前而言，恢复技术大多依赖土壤，植被在土壤中生长的长期监测并未实现，生态机理的发展尚未明确。

（3）现存技术中尚未出现两全的方案，造价低的技术，依赖土壤的营养基质的持久度且对植物有较高要求。不依赖土壤中营养成分的技术，则需要利用高分子材料，造价较高。

4 结束语

总的来说，通过对三峡库区消落带研究概况以及相应技术的探讨与总结，当下应该优化对植物的选取布置，明晰植物与土壤的作用机制，考虑各地区消落带的差异，研究适应性较强、造价较低的生态修复技术。