三峡重庆库区城镇消落带植被生态修复示范探析

黄祁聪，周 坤，罗 睿，先旭东，

(1.重庆现代建筑产业发展研究院，重庆 401120；2.重庆市园林技工学校，重庆 400014)

1 引言

消落带是指因季节性水位涨落而使水库高低水位之间周期性出露的特殊区域[1]，属典型的生态过渡带，消落带植被具有过滤泥沙和营养物质、保持水土、稳定河岸系统、保护生物多样性等多种生态功能，并兼具景观美学功能[2,3]。自2010年10月26日三峡水库正式蓄水至175 m后，在长江两岸形成垂直落差约30 m(145～175 m)的永久消落带。三峡重庆库区城镇消落带主要分布于重庆主城区、万州、忠县、巫山、奉节、云阳等22个区(县)，面积约52 km2，占整个库区消落带总面积的15%[4]。受水文周期性节律变化、产业活动等影响，消落带面临生态系统功能退化、物种多样性降低、生态环境恶化、自然灾害频发和景观破碎化等系列生态问题。三峡库区消落带生态治理亦成为世界级难题，相关研究陆续展开。主要有从植物区系[5]、植被状况[6]、群落数量[7]、室内水淹模拟植物生理生态[8～10]等角度筛选适生植物种类，从物种组成、群落结构及分布格局等方面来分析水库蓄水对消落带植被的影响[11～13],在重庆主城嘉陵江石门段[14]、长江江北嘴段[15]和九龙外滩段[16]等区域开展生态修复示范等。位于库尾的重庆主城消落带面临着冬季深水淹没和夏季汛期频繁的含沙量洪水淹没双重影响，给生态修复示范带来严峻挑战。因此，开展重庆主城区长江消落带生态修复工程具有重要示范意义。本文以重庆主城区长江朝天门大桥段消落带为例，选择适生植物种类和实用工程措施，构建植物群落，开展朝天门大桥段1.05 hm2消落带研究示范实践，从植物种类组成、群落组成和多样性指数等指标综合评估阶段性试验成效，总结城镇滨江消落带的生态修复方法和技术，以期为具有季节性水位变化的城市滨江消落带生态修复提供参考。

2 修复区域概况

项目修复区位于长江干流北岸、江北区北滨二路南侧朝天门大桥下，地理坐标E 106.5764 ，N 29.5832。长210 m，均宽51 m，面积约1.05 hm2。消落带174～176 m较平坦，有大量修建滨江路弃石；中下部坡度20°～25°，属于浅丘陵型消落带，东侧基质以壤土+块石为主，西侧为回水湾区，基质为沙土+砾石，且有渔船和大型趸船停靠。原生植被以狗牙根(Cynodondactylon)、棒头草(Polypogonfugax)为主，有零星丛状野青茅(Deyeuxiaarundinacea)、甜根子草(Saccharumspontaneum)，植被盖度约20%。项目区每年面临秋冬季长达5个月深水和夏季汛期20 m深度频繁淹没，以及趸船涌浪影响，水土流失严重，物种多样性低，景观效果差。

3 项目生态修复设计

3.1 设计思路

消落带生态修复设计思路主要是根据项目区不同海拔高程水位变化和淹没梯度，选择适生植物种类，科学构建植物群落，并辅以实用工程措施，逐步恢复消落带生态系统结构和功能。

3.2 植物选择

遵循适地适树原则，选择能适应主城消落带严酷生境条件生长的、保持水土能力较高、生长较快、耐水淹能力强兼具一定景观观赏价值的植物运用于项目区植被修复。主要有乔木南川柳(Salixrosthornii)、枫杨(Pterocaryastenoptera)，灌木秋华柳(Salixvariegate)、中华蚊母(Distyliumchinense)，草本卡开芦(Phragmiteskarka)、甜根子草、野青茅、狗牙根、扁穗牛鞭草(Hemarthriacompressa)和块茎苔草(Carexthomsonii)等10种。

3.3 植物配置

遵循三峡水库水位调节运行规律，按海拔高程分段进行植物群落配置。165 m以下高程，全年淹没时间长7～8月，混合栽植低矮草本植物狗牙根、扁穗牛鞭草、块茎苔草等，砾石生境以块茎苔草、狗牙根为主；壤土生境以扁穗牛鞭草为主，沙土生境以狗牙根为主；在165～170 m高程，团状栽植秋华柳、卡开芦、甜根子草等，混栽扁穗牛鞭草、野青茅等；在170～176 m高程，团状栽植中华蚊母、甜根子草等，且在175～176 m高程以品字形栽植2排枫杨和南川柳。

3.4 实用工程

消落带水位变化频繁，不同于常规市政园林绿化，植株经常受到洪水冲刷，甚至被冲走，严重影响其成活率。因此，考虑江水流速快、土壤扎根难、淹没时间较长的实际情况，需要针对不同植物类型，采取相应工程措施固定植株，提高其留存率和成活率。栽植灌木或高草时，在种植坑四周用8～10 cm的石块(去棱角)或卵石固定土球后，再填种植土，捣实；或直接在栽植的小苗灌木和草本根基地表压卵石或石块固土；乔木可采用三角桩辅助固定。在西侧回水区，沿江迎水面设置石笼或围堰，减缓水流冲击；在水位变化频繁的172 m高程，设置“W”字形种植槽形成小区域的“回水”，沉积淤泥，逐步改善土壤肥力条件。

4 修复效果评估

4.1 调查及统计方法

项目于2015年5月建设完成。在项目建设前2014年4月、建设后一年即2016年6月和建设后5年暨2020年6月，对项目生态修复区开展定量调查。植物群落调查采用样方法[14]。按高程将消落带生态修复示范区划分为3个梯度带，即下部(165 m以下)、中部(165～170 m)和上部(170～176 m)。在每个梯度带内，顺河水流向每隔30 m设定一个样方，设5个，共计15个。其中乔木样方面积为10 m×10 m，灌木或高草样方面积5 m×5 m，草本样方面积1 m×1 m。调查记录样方内植物种类、优势种和植物株高、株数、基径、冠幅等，并记录样方外伴生植物。以重要值数据为基础进行植物群落的组成分析，选取Patrick丰富度指数R、Shannon-Wiener指数H和Pielou均匀度指数J描述植物群落结构特征。

4.2 修复效果评价

4.2.1 物种组成

朝天门大桥段消落带生态修复区不同时期各高程植物种数变化见表1。植被生态修复前(2014年4月)，朝天门大桥段消落带在三峡大坝水库春季泄库后自然恢复了1个月，沉积在泥土中的植物种子开始大量萌发生长，植物种类较丰富，约有26种，主要是棒头草、水苦荬(Veronicaundulata)、土荆芥(Dysphaniaambrosioides)等一年生草本植物。植被生态修复初期(2015年6月)，除生态修复人工栽植了南川柳、枫杨、中华蚊母、卡开芦等植物外，沉积泥沙中草本植物大量萌发，因而植物种类最多，高达43种。经历5次夏季汛期和冬季蓄水完整淹水周期后(2020年6月)，项目区植物种数高达36种，其中165 m以下物种数较多，中上部随着卡开芦、甜根子草等高草的生长，许多一年生草本植物生态位被侵占，种子或未获得足够萌发条件，或种子萌发后面获取生长资源有限而死亡。

表1 朝天门大桥段消落带示范区不同时期植物种数

4.2.2 植物群落结构分析

植被生态修复前(2014年4月)，朝天门大桥段消落带植被主要是由棒头草、水苦荬、革命草等构成的一年生草本植物群落，其重要值分别为0.1131、0.1125和0.0522。植被生态修复一年后(2015年6月)，修复区植被初步形成以南川柳、卡开芦、甜根子草、狗牙根等为主的复合群落。进行植被生态修复五年后(2020年6月)，在165 m以下高程形成以狗牙根、卡开芦等多年生草本为建群种的植物群落，其重要值分别为0.2920和0.1343；在165～170 m高程形成卡开芦-狗牙根+扁穗牛鞭草+野青茅群落，其重要值分别为0.2687、0.1529、0.1297和0.1356，点缀的南川柳生长势亦较好；170 m以上高程形成南川柳+枫杨-甜根子草+卡开芦-扁穗牛鞭草复层群落，其重要值分别为0.2527、0.4288、0.4543、0.2239和0.4346(表2)。

表2 朝天门大桥段消落带生态修复区不同时期植物重要值

4.2.3 植物多样性指数

朝天门大桥段消落带进行植被生态修复后，在经历了冬季库区蓄水和夏季汛期水淹完整水文过程，165 m以下、165～170 m和170 m以上各高程Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数变化如表3。165 m以下高程多样性指数H和均匀度指数J变化差异不显著，均呈降低-增大变化趋势；165～170 m高程带多样性指数H和均匀度指数J变化差异显著(P<0.05)，均呈增大-降低-增大趋势；而170 m以上高程带多样性指数H和均匀度指数J均呈增大趋势变化，但变化差异不显著。通过Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数分析表明，植被生态修复后，项目区内植物多样性增加，人工栽植的南川柳、卡开芦、甜根子草、野青茅等5种植物逐步占据优势地位，其个体数量分布趋于均匀，以其为优势种构建的植物群落结构逐步趋于稳定。

表3 朝天门大桥段消落带生态修复区不同时期植物

5 结语

消落带生态修复是一个系统性、长期性的工程，重在构建具有自稳定维持机制的生物群落，逐步恢复生态系统结构和功能，核心在于适生植物种类的筛选，成败取决于栽植植物的保存率和成活率。本项目针对三峡重庆库区城镇消落带开展实证性生态修复研究，检验研究成果技术方法的可行性。设计修复后的消落带项目区能够适应复杂水文变化的逆境胁迫，有效恢复消落带植被，改善生态环境和区域景观。研究区域是长江上游山地城市滨江消落带的典型区域，修复示范对整个长江上游江岸生态修复与景观综合整治具有普遍适用性，为具有季节性水位变化的城市滨江消落带生态修复提供参考。