水库消落带植被恢复

1水库消落带植被恢复水库消落带又称涨落带或涨落区,是指水库因季节性水位涨落而使周边淹没土地周期性地出露于水面的一个特殊的区域。水库消落带在库区水体与陆岸之间形成一个巨大的环库生态隔离带，是一种特殊的水陆交错湿地生态系统。其水位的周期性涨落将导致水土流失、植被破坏、地质灾害等危害，威胁到水利水电工程功能的正常发挥及库区生态系统的可持续发展。近年来，湿地生态环境问题凸现：生物多样性锐减，旅游资源恶化，水土流失加剧和生态缓冲带功能减弱，这些都严重威胁着库区的生态景观和生态安全。消落带的生态环境具有淹没时间长、水位涨落幅度大等特征，特别是在一些坡度陡、水流急、土壤难以沉积的河段，植被常常因此完全消失而成为裸地，其产生的景观不协调也将制约水库库区旅游业的发展，且治理存在很大困难。1、水库消落带的特点1．1不确定性水库建成后，虽然从土地征用线或校核洪水位到正常高水位；从正常高水位到汛期限制水位；从汛期限制水位到死水位3个部分确定的该水库可能利用的消落带面积已经确定，但受库区气候、水文和水库使用调度等方面影响，对同一个水库，即使是同一水位，不同年份间由于水流对土地冲刷和整理的情况不一样，其形成的消落带面积也是不完全一样。1．2多功能性消落带受到水生生态系统和陆生生态系统的交替控制，具有典型水生生态系统和陆生生态系统所不具有的一些功能。如由于干湿交替导致土壤中氧化还原电位的交替和不同性质微生物群落的周期性交替，加快了消落带有机质的降解和腐质化过程功能。具有拦截和过滤经过它的物质流和能量流功能，同时担当部分鱼类繁育的场所等功能。1．3生态脆弱性消落带是水陆交错带的一种，是最典型的生态过渡带。由于水库水位呈现周期性的涨落，消落带受到水生生态系统和陆生生态系统的交替控制，使得液相物2质与固相物质相互交接，出现了一个既不同于水体，也不同于土体的特殊过渡带，受力方式及强度，以及频繁的侵蚀与堆积等，使得这一交界带呈现不稳定的特征，属于生态环境脆弱带。2、消落带对环境的影响由于消落带自然环境的特殊性、生态的脆弱性、和土地季节性整理的复杂性，消落带会出现一系列的生态环境问题。2．1水陆交叉区的环境污染及水体负营养化水陆交叉区的环境污染，消落带作为水域与陆地环境系统的过渡地带，受库区水位周期性涨落的影响，消落带将成为生态系统中物质、能量的输移和转化的活跃地带，消落带生态系统将受到来自水陆两个界面的交叉污染，主要是液体污染：①高水位时上游和两岸生活污水、生产废水的排入，在退水过程中逐步存留在消落带；在低水位时，两岸生活污承、生产废水漉经并部分直接沉积在消落带。②两岸含有大量有机质、农药、化肥的农业废水的排放。大量N、P的入库，可能会引起局部水域爆发藻类水华。③消落带土地开垦过程中产生的农业生产废水(非点源污染)直接存留在消落带。④消落带季节性养殖投人的、未被利用的大量饲料，对水质、水体富营莠化有很大影响。库区流域富营养化主要集中在消落带。磷是富营养化的主要限制因子。水库消落带土壤既是磷的汇，又是磷的源。氮和磷通常是水体中植物生长的制约因子，国际上，一般认为总磷(Te)浓度为0．02mg/L，总氮(TN)浓度为0.2mg/L，是湖泊富营养化的发生浓度。在出露期，利用消落带土壤进行农业耕作、施肥，造成土壤与沉积物混和，年复一年，势必会造成有机质和磷素积累，增加了土壤磷向水体释放的风险。2．2水土流失和环境地质灾害土壤的重力侵蚀和冲刷作用，对于河道型水库，库岸沟堑纵横、地势陡峻，相对高差大，水±流失严重，库区蓄水后，在降水和库水位周期性地涨落的水动力作用下，消落带坡面上的植被和土壤结构将被进一步破坏，消落带河段的土壤重力侵蚀和冲刷作用将加剧。对于地形陡峻的消落带河段，河岸地层稳定性差，加上库区沿岸人多地少、3人类活动频繁，会成为环境地质灾害的多发区。消落带水位的周期性涨落将会诱发新的滑坡、崩塌和泥石流，严重威胁库岸人民的生活财产和库区的安全。2.3植物多样性及生态系统受损水库蓄水运行后，消落带由原来的陆生生态系统演变为季节性湿地生态系统：一方面会出现一些新的物种或发生物种变异；另一方面更重要的是原来适应陆生环境生长的物种尤其是植物物种将逐步消亡，而适应水生环境生长的物种又因消落带的季节性出露水面(陆地环境)而成活率低。因此在消落带及其支流回水影响区浅平地方可能只有少量的湿生和水生植物群落生长。整个消落带的植物种类将较以前的陆生环境大为减少，生态系统结构和功能简单化，生态系统稳定性降低，脆弱性增强。3、消落带植被恢复消落带是人工湿地，因为湿地是指“被间歇的或永久性浅水所覆盖的低地”，既可以培育生物多样性又具有生态脆弱性。水库消落带植被恢复后，在水生生态系统和陆生生态系统之间形成一个植被缓冲带，主要起到护岸，过滤径流、吸收养分、改善水库水质、改善小气候、为水生生物提供栖息地、能量及食物，美化库区环境的功能。3、1目前研究消落带植被作为生态系统功能的主体(Azzaeta1.，2006)，其价值一直受到国内外学者的关注(Deannaeta1.，2007)。如何减缓和阻止消落带自然植被的退化和萎缩，恢复和重建受损的消落带生态系统成为目前讨论的热点，也是国内外学者主要关注的方向。目前，我国对消落带恢复重建的研究主要集中于三峡库区消落带，研究多集中在适合水淹植物物种选择、控制农业面源污染和植物恢复重建等方面，并提出工程措施和生态措施相结合来重建三峡消落带的生态系统。消落带特征和生态过程都是受水位涨落过程、区域气候、地质构造、生物与非生物过程等共同决定的，且与局部地形、地貌、土壤、水文、干扰等密切相关(王勇等，2005)，但最主要的还是水位大幅涨落所带来的影响(Hilleta1．，1998；Riiseta1．，2003；Battagliaeta1．，2006)。季节性水位的涨落带4导致区域内光照、压力、氧含量等环境因素改变，对植物的光合作用、呼吸作用、生长繁育、繁殖及物候产生巨大的制约作用，进而引起原有植被的分布(Lieffers，1984；Urbanc-Berciceta1．，2004)、物种组成、丰富度、覆盖度与生态功能等一系列的变化。Gregory等(1991)研究发现消落带植被多数呈斑块状分布，植物种数由河岸向两侧高地，总体上呈抛物线状分布，形成一个演替系列。同时，植被与当地的地质年龄、水位降低的相关程度大于泛滥时间的长短，年轻的水体周围植被主要是耐旱植物，而年龄较长的水体周边植被主要由对干燥较为敏感的植物组成，在水位几乎无变化的区域，植被物种丰富度低，易受外来种入侵(Vaneta1.,2005；刘旭，2008)。所以，恢复过程必须要考虑消落带植被长远作用及现处的环境条件，这样才会更有益于植被建设。植被重建和恢复的基本要求是通过适应性植被结构来恢复消落带生态系统的基本生态功能，组成上没有外来物种，在应对水位反复涨落周期、耐淹时间、水位变化频率、人为干扰和外来物种入侵上要具有弹性。就目前研究状况来看，应用乡土物种选择适生性两栖植物进行种植模式的配置，且要保证消落带的基本生态功能运行良好，将生物、生态、工程相结合是推动植被恢复的常用手段。国内外已经提出了许多恢复策略，并且也取得一定的成果。国内如张建春等(2003)等对安徽潜水退化河岸带采用先锋物种引入技术和生物工程措施，设计了元竹(PhyUostachysglauca)一枫杨(Pterocaryastenopt)一苔草(Carex)模式和意杨(Populusearamevicana)一紫穗槐(Amorphafructicosa)一河柳(Salix)一苔草2种河岸带植物群落结构优化配置模式，恢复后的河岸带生态系统生物多样性和稳定性增加，土壤结构和养分条件得到改善。国外如Ashley等(2003)在澳大利亚应用特定方法进行植被重建，调查残存植被并且考虑了洪水干扰、植被配置、植被演替、种植密度、种植技术、乡土植被更新以及合适的生态系统管理。还有许多广泛应用柳属植物作为植被重建的物种成功的生态工程(Pezeshkieta1．2007)，且发现植被恢复与重建需要了解植物、水文变化、地形地貌之间的关系，同时，环境因子比如水分、土壤、质地已经被证明是决定植物生存的关键因素，过分潮湿和干燥都会对消落带植物生长形成压力。短期来看，海拔梯度、水分梯度、土5壤质地对植被重建很重要，但是长远来看，还要依靠河流稳定性、外来物种竞争等因素(Schaffeta1.,2003)。3.2消落带植物选择在消落带生态环境中，如果仅仅考虑枯水期，则植物选择难度不大。最大的难题就是丰水期，水库这样的人工消落带，其枯水期与丰水期正好与自然界的时间相反，即是6月至9月期间的枯水，而在丰水期，植物即要忍受淹涝，对于约18m的水位高差，大部分植物在丰水期都将淹没在水里，这对于植物是毁灭性灾害，因此，耐涝植物的选择，就是一个难题。3.2.1浅丘坡型在坡度5°的地段，消落带下部，淤积泥沙相对较多，以狗牙根、扁穗牛鞭草等为主进行配置；在消落带中部，则以秋花柳、小梾木等为主；在消落带上部，可选择枫杨、南川柳等之类，间以狗牙根。对坡度25°的地段，在消落带下部，淤积泥沙相对较少，以枸杞为主，间以狗牙根、瘦瘠野古草进行配置；在消落带中部，则以甜根子草、秋花柳为主；在消落带上部，可选择卡开芦、枫杨、小梾木等，间以狗牙根、地瓜藤等。对坡度25°的地段，在消落带下部，以块茎薹草、枸杞为主进行配置；在消落带中部，则以秋花柳、小梾木为主；在消落带上部，可选择高草卡开芦、甜根子草及中华蚊母树、秋花柳、杭子梢等灌丛，间以狗牙根、扁穗牛鞭草等。3.2.2峡谷陡崖型岩石生境，坡度呈90°状，主要保护好岩壁上下植被。岩壁下部多为块石生境，可以秋花柳、枸杞为主，间以狗牙根、瘦瘠野古草配置。上部以自然状况为主。3.2.3水库消落带耐水湿树种的选择耐水淹类树种是指在深水中能持续30d淹浸，即使水淹过顶也不会死亡，水退后仍能正常生长的树种。这类树种主要有垂柳、池杉、重阳木、乌桕、白蜡树、榔榆、桑、黄连木等。中等耐水淹的树种一般也能耐30d的深水淹浸，但水淹过树梢就会死亡，如枫杨、侧柏、梧桐等。水杉、杉木、泡桐等不耐水淹，但亦能耐一定程度的湿地土壤，所以也适宜在水库消落区混交配置。不同树种耐水湿能6力存在明显差异，一般说来，松柏科植物耐水性较差，这与植物长期所处的生态环境和遗传因素有密切关系。即使是同科树种其耐水淹的差异性也是很大的。裸子植物中常见的罗汉松、竹柏、池杉等耐水淹性较强，松科类树种耐水淹性非常弱。对于同一树种，一般来说，随着树龄的增加，其耐水淹能力逐渐增强，但树龄到衰老期，耐水淹能力又下降。水库设计标高水位线以下3m至设计标高水位线是造林绿化较优越的地段，是一种可开发利用的土地资源。可采用耐水湿树种为造林树种，分标段没汁施工。当库尾设计标高水位线以下2～3m标段时，宜选用水杉、水松、池杉等为造林树种，采用人工配苗法混交栽植技术艘各树种分布较均匀。在水库两侧山体设计标高水位线以下0～1m标段，其土壤、水肥条件差，山体较陡，造林难度较大，此时宜选用湿地松、枫杨、桤木、垂柳等适应性强的造林树种。湿地松栽植于设计标高水位线以下0～0．5m的标段，同时混交50％以上枫杨、桤木、垂柳等树种。设计标高水位线以下o．5～1m标段栽植枫杨、桤木、垂柳。库尾设计标高水位线以下o～1m标段，可选用湿地松、枫杨、桤木、垂柳、水杉、水松、池杉为造林树种。湿地松、枫杨、桤木等适宜栽植于设计标高水位线以下0～o．5m标段，水杉、水松、池杉、垂柳栽植于设计标高水位线以下0．5～lm标段。树种选择要遵循适地适树、以乡土树种为主、兼顾生态功能与景观效果的原则。结合树种的观赏特性、生态习性并根据水库消落区的立地条件合理选择树种进行配置，最大限度的发挥耐水湿树种的综合效益。充分发挥耐水湿生态防护林树种在调节气候、环境保护、水源涵养、水土保持、防风固沙、观赏游憩和美化环境等方面不可替代的重要作用。3.2.4抗涝植物的选择（1）耐旱力最强的树种：雪松、黑松、菝葜、响叶杨、加杨、旱柳、威氏柳、杞柳、化香树、小叶栎、白栎、苦槠、榔