舒喬生　謝立亞　侯新

摘要：指出了水庫消落帶是維持水生態(tài)健康的重要屏障，由于其生態(tài)過渡帶的特性，普遍存在水土流失與地質(zhì)災害、土壤與水體交叉污染和生物多樣性減少等生態(tài)環(huán)境問題，因此消落帶的植被生態(tài)重建顯得極為重要；目前研究主要集中于消落帶的植物適生性、植被生態(tài)重建及其效益等方面，今后應加強消落帶植物配置模式、生態(tài)重建機理和管理方式等研究。

關(guān)鍵詞：植被生態(tài)重建；水生態(tài)效益；消落帶

中圖分類號：X524文獻標識碼：A文章編號：16749944（2014）10000603

1引言

近年來，我國水利設(shè)施基本建設(shè)得到了快速、穩(wěn)定的發(fā)展。就重慶市來說，全市共有水庫2996座，總庫容為120.63億m3。由于水庫季節(jié)性水位消漲或因防洪、開發(fā)需要周期性蓄水，使最高水位與最低水位線之間形成了大片消漲區(qū)域，即水庫消落帶（區(qū)）[1]。水庫消落帶高差范圍較小的為3～10m左右，最大的三峽庫區(qū)則達30m，消落帶面積為349km2。作為水陸交替的過渡區(qū)，消落帶對水陸生態(tài)系統(tǒng)起到廊道、過濾和阻滯的作用，是泥沙、土壤養(yǎng)分和污染物等進入水域的最后一道生態(tài)屏障，因此在維持水生態(tài)健康方面具有極其重要的作用[2，3]。然而，因其生態(tài)過渡帶的特性，水庫消落帶的環(huán)境因子、植物群落和生態(tài)過程等均存在明顯的空間變異特征[4]，容易發(fā)生水土流失、土壤水陸交叉污染以及生物多樣性減少等嚴重的生態(tài)問題，且這些問題表現(xiàn)出隱蔽性、潛伏性、累積性和長期性，因此消落帶的生態(tài)重建與修復問題越來越被國內(nèi)外學者重視[5]。

近年來，國內(nèi)外開展了一些消落帶生態(tài)重建方面的研究，主要集中于水庫消落帶的生態(tài)環(huán)境問題、植物適生性、植被生態(tài)重建的效益等方面[6～8]。

2消落帶生態(tài)環(huán)境問題

研究人員普遍認為水庫消落帶主要存在水土流失與地質(zhì)災害、土壤與水體交叉污染和生物多樣性減少等生態(tài)環(huán)境問題[9]。

2.1水土流失與地質(zhì)災害

由于降水和徑流匯集，水土流失經(jīng)歷了雨滴濺蝕、面蝕、溝蝕等過程，隨著水流下泄，形成了河岸侵蝕。消落帶是上游流失的水土資源進入水體前的最后一站，由于地形的差異性，進一步匯集的水流將會對消落帶形成強烈的沖刷，水流的分散則會在消落帶形成堆積，因此該區(qū)長期處于侵蝕與堆積的反復變化過程中。

不僅如此，消落帶內(nèi)干濕交替過程為水土流失的發(fā)展提供了物質(zhì)和力學條件。庫區(qū)水位的上升浸泡會導致消落帶巖體和土體軟化，土體與基巖間摩擦力減小，降低土壤抗剪強度[10]；水位驟降使帶內(nèi)地下水位短暫高于庫水位，容易引起地下水出滲或形成碎屑流，帶走土體中的微細顆粒，產(chǎn)生潛蝕作用[11～14]；而且土體容重由浮容重上升為飽和容重，土體容易發(fā)生下沉、陷落甚至崩落。

另外，消落帶地質(zhì)、水文、植被發(fā)生改變，造成侵蝕營力復雜、方式多樣。水土流失不僅包括水蝕，被浸沒的松散土體會發(fā)生波浪淘蝕，消落帶土體還有可能發(fā)生蠕動、滑坡和坍塌等重力侵蝕。除消落帶本身土壤侵蝕外，由于土體結(jié)構(gòu)和植物的破壞，消落帶上部庫岸巖體和土體會出現(xiàn)滑坡、危巖崩塌、泥石流等地質(zhì)災害。

2.2土壤與水體交叉污染

消落帶土壤不僅存在水土流失、泥沙淤積，而且土壤本身也存在宏觀和微觀的環(huán)境問題，如水文變化影響土壤理化性質(zhì)，土壤對水流的阻滯和過濾造成自身無機和有機養(yǎng)分的變化、土壤重金屬的污染[15]。

作為水陸生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)、能量輸送和轉(zhuǎn)化的活躍地帶，消落帶既是水體污染的“源”，又是污染防治的緩沖帶。水位下降時，庫區(qū)周邊水土流失產(chǎn)生的泥沙、生活垃圾及土地利用的面源污染物會部分短暫淤積在消落帶內(nèi)，對水體的污染形成了緩沖作用；另一方面，水位上升會使岸邊暫存的污染物進入水體，導致庫區(qū)水體發(fā)生N、P和重金屬污染，波浪上涌亦會使水體中漂浮物滯留岸邊形成岸邊污染帶。

2.3生物多樣性減少

水庫開發(fā)性水源蓄泄一般在枯水期蓄水、豐水期泄洪，這種逆自然的水位漲落導致水陸形成與氣候規(guī)律相違背，許多本土的陸生動植物發(fā)生消亡、遷移或變異，生物種類大幅減少，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性降低、脆弱性增加[16]。

3消落帶植被重建研究進展

由于消落帶具有特殊的水文環(huán)境（水陸交替）、地形條件（高差大、坡度較陡）和土壤條件，這將直接影響著植物種類的篩選和植被配置模式，因此其植被重建技術(shù)是世界公認的難題[17]。

由于常年周期性的水位變化，消落帶土壤水分呈梯度性變化[18]，決定了水淹時間和土壤濕度是植物群落組成和空間分布的主要限制性因子。楊朝東等[19]于三峽庫區(qū)秭歸太平溪港消落帶調(diào)查表明，水位156～150m消落帶的植物萌發(fā)較早，水位150～145m植物僅生長20d左右，消落帶內(nèi)植物約16科27種；三峽水庫腹心的白夾溪，同高程消落帶植物有96種，分屬36科73屬[20]。

就植物本身而言，耐水性決定其成活和生長狀況。研究表明[21]，由于水（濕）生植物枝葉存在大量的氣孔連接根部，保證在淹水時氧氣可輸送至根部，達到較強的耐水性，因此消落帶植物重建主要選擇水（濕）生植物。如方華等[17]選擇李氏禾進行試驗，經(jīng)3年觀測表明其在水域可正常生長10 個月；靖元孝等[22，23]發(fā)現(xiàn)水榕、水翁在干旱、潮濕、半淹狀態(tài)下均能生長，全淹條件下存活期為60d，主要是由于這些植物具有較發(fā)達的氣生根和水生不定根[24]。植物生理研究表明，落羽杉在淹水后水下樹干細胞壁變薄、胞間通氣量加大、氣生根加速生長，間歇性淹水甚至會對生長具有一定的促進作用[21]。

然而耐水淹能力不僅與植物的種類有關(guān)，亦與個體高度、生長狀況有關(guān)。由于消落帶在坡度、水位消漲方面有一定差異，植物在不同消落帶耐水能力不盡相同[25]。如有些高度較大的植物可以在坡度較陡、水位高差較大的區(qū)域種植；有的植物如鋪地黍、李氏禾則具有廣泛的適應性。比較系統(tǒng)性的研究為付奇峰等[26]，選擇10種植物對不同坡度、土質(zhì)的多種消落帶進行試驗，篩選出各類消落帶的適生植物。

以上是一些關(guān)于單種類型的植物篩選和重建的研究，根據(jù)生物多樣性原則，不同各類植物配置模式的研究亦很重要。戴方喜等[27]從生態(tài)系統(tǒng)學角度，提出消落帶生態(tài)修復概念和關(guān)鍵問題，指出生態(tài)重建需解決的關(guān)鍵問題是植物的遴選和正確配置。袁興中等[28]針對三峽庫區(qū)消落帶存在的問題，探索消落帶資源生態(tài)友好型模式，包括基塘工程、林澤工程、植物浮床工程、生態(tài)保育技術(shù)等，研究表明，基塘工程非常適合三峽水庫消落帶，有助于改善消落帶環(huán)境，保護和恢復消落帶動植物多樣性。廣義來說，模式配置不僅指以上的單項工程選擇，而且包括縱向和橫向多種工程的相互結(jié)合。水庫從縱向可分為集中來水區(qū)、漫流匯水區(qū)、相對靜止蓄水區(qū)，不同區(qū)域的生態(tài)條件和生態(tài)問題亦不同，采取的措施亦不相同。如集中來水區(qū)的消落帶水位較低，應選擇比較耐旱的濕生植物；漫流匯水區(qū)水位變化相對較大，應選擇兩棲植物為主；相對靜止蓄水區(qū)水位相對較高，應以耐水淹植物為主。從橫向上來看，水庫消落帶可分為淹沒區(qū)、干濕交替區(qū)和旱地區(qū)，根據(jù)不同高程、水位和土壤條件配置不同的植物，營造喬、灌、草結(jié)合的立體空間。

2014年10月綠色科技第10期

舒喬生，等：水庫消落帶植被生態(tài)重建研究進展自然與生態(tài)

4消落帶生態(tài)重建效益研究

消落帶生態(tài)重建效益主要表現(xiàn)為固土護岸、保持生物多樣性、防止水體污染和景觀等方面，并且可以為農(nóng)林牧漁業(yè)生產(chǎn)基地提供條件。

多年生草本能有效地緩沖徑流對庫岸的沖擊和侵蝕、攔截淤泥，有助于維持庫岸穩(wěn)定，如莫熙穆等對消落帶植物固土和護岸效果進行研究表明，水榕、水翁混交林具有顯著的綠化固土和護岸效果，9年生水榕保水、保土效果分別為69.3 %和97.9 %[21]。

消落帶植物能過濾、沉淀營養(yǎng)物質(zhì)、殺蟲劑、微生物等，對庫區(qū)水體的水質(zhì)具有良好的保護作用，草本植物如香蒲、藨草、蘆葦，木本植物如池杉、落羽杉、水榕，均能較好地凈化和保護水質(zhì)[29，30]。關(guān)于消落帶植物保護水質(zhì)的研究較多[31]，在此不再贅述。

另外，消落帶地區(qū)土壤水分含量高，土地肥沃，是發(fā)展農(nóng)、林、牧、副、漁業(yè)的理想基地，加上對養(yǎng)分的截持和攔阻，土壤養(yǎng)分較高，該區(qū)成為生產(chǎn)力較高的林地和耕地；較高的生物多樣性水平意味著較高的經(jīng)濟效益。

由于消落帶對水體的水質(zhì)影響極大，死亡植株往往又導致水質(zhì)的二次污染，因此在進行消落帶植被恢復和開發(fā)利用的同時，更應注重植物的后期維護管理，保護植物多樣性。

5研究與展望

當前消落帶植物恢復的研究主要集中于水淹植物篩選及其污染控制等方面，今后研究應側(cè)重于針對不同類型水庫的植物配置模式及其效益、植物生態(tài)修復機理，以及水庫消落帶的林業(yè)利用模式和管理方式。

參考文獻：

[1]Azza N， Denny P， Koppel J V. Floating mats： their occurrence and influence on shoreline distribution of emergent vegetation [J]. Freshwater Biology，2006，51：1286～1297.

[2]謝紅勇，扈志洪.三峽庫區(qū)消落帶生態(tài)重建原則及模式研究[J].開發(fā)研究，2004（3）：36～39.

[3]Rebecca A K，Rumishammin M，William C S. Preference for riparian buffers[J].Landscape and Urban Planning，2009，91：88～96.

[4]白寶偉，王海洋，李先源，等.三峽庫區(qū)淹沒區(qū)與自然消落區(qū)現(xiàn)存植被的比較[J].西南農(nóng)業(yè)大學學報：自然科學版，2005，27（5）：684～688.

[5]謝德體，范小華，魏朝富.三峽水庫消落區(qū)對庫區(qū)水土環(huán)境的影響研究[J].西南大學學報：自然科學版，2007，29（1）：39～47.

[6]Holmes P M， Esler K J， Richardson D M. Guidelines for improved management of riparian zones invaded by alien plants in south Africa [J]. South African Journal of Botany，2008，74：538～552.

[7]王炯.三峽庫區(qū)消落地的利用與管理問題研究[J].西南農(nóng)業(yè)大學學報：社會科學版，2003，1（1）：35～38.

[8]王勇，劉義飛，劉松柏，等.三峽庫區(qū)消漲帶植被重建[J].植物學通報，2005，22（5）：513～522.

[9]譚淑瑞，王勇，張全發(fā).三峽水庫消落帶生態(tài)環(huán)境問題及其綜合防治[J].長江流域資源與環(huán)境，2008，17（21）：101～105.

[10]莫偉偉，徐平，丁秀麗.庫水位漲落對滑坡穩(wěn)定性影響研究進展[J].地下空間與工程學報，2006，2（6）： 997～1002.

[11]徐元剛，孫銳鋒，李劍，等.水庫消落區(qū)利用研究進展[J].人民長江，2008，39（3）：102～103.

[12]Naiman R J， Decamps H， Pollock M. The role of riparian corridors in maintaining regional biodiversity [J]. Ecological Applications，1993，3（2）：209～212.

[13]Seth Wenger. A review of the scientific literature on riparian buffer width，extent and vegetation[D]. Georgia： Institute of Ecology， University of Georgia， Athens，1999.

[14]張建春.河岸帶功能及其管理[J].水土保持學報，2001，15（6）：143～146.

[15]Vosse S， Esler K J， Richardson D M. Can riparian seed banks initiate restoration after alien plant invasion Evidence from the Western Cape， South Africa [J]. South African Journal of Botany，2008，74：432～444.

[16]鄭海金，楊潔，謝頌華.中國水庫消落帶研究概況[J].中國水土保持，2010（6）：26～29.

[17]方華，陳天富，林建平，等.李氏禾的水土保持特性及其在新豐江水庫消漲帶的應用[J].熱帶地理，2003，23（3）：214～217.

[18]李昌曉.三峽庫區(qū)消落帶適生樹種在淹水變化條件下的生理生化適應性研究[D].重慶：西南大學，2006.

[19]楊朝東，張霞，向家云.三峽庫區(qū)消落帶植物群落及分布特點的調(diào)查[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2008，36 （31）： 13795～13796，13866.

[20]孫榮，袁興中，丁佳佳.三峽水庫蓄水至156m水位后白夾溪消落帶植物群落生態(tài)學研究[J].濕地科學，2010，8（1）：3～9.

[21]汪貴斌，曹福亮.落羽杉抗性研究綜述[J].南京林業(yè)大學學報：自然科學版，2002，26（11）：78～82.

[22]靖元孝，程惠青，彭建宗，等.水翁幼苗對淹水的反應初報[J].生態(tài)學報，2001（5）：810～813.

[23]靖元孝，陳兆平，程惠青，等.淹水時水翁幼苗光合特性與不定根的關(guān)系[J].熱帶亞熱帶植物學報，2000，8（4）：361～364.

[24]趙平，孫谷疇，曾小平.兩種生態(tài)型榕樹的葉綠素含量、熒光特性和葉片氣體交換日變化的比較研究 [J].應用生態(tài)學報，2000，11（3）：327～332.

[25]付奇峰，林素彬，黎晨，等.兩棲植物在消漲帶岸坡生態(tài)修復中的應用研究[J].中國農(nóng)村水利水電， 2006（2）：64～66.

[26]付奇峰，林素彬，王滿.深圳市水源保護林的建設(shè)和改造探討[A].第四屆流域管理與城市供水國際會議論文集[C]，2004：491～499.

[27]戴方喜，許文年，劉德富，等.對構(gòu)建三峽庫區(qū)消落帶梯度生態(tài)修復模式的思考[J].中國水土保持，2006 （1）：34～36.

[28]袁興中，熊森，李波，等.三峽水庫消落帶濕地生態(tài)友好型利用探討[J].重慶師范大學學報：自然科學版， 2011，28（4）：29～31，99.

[29]鄭中華，許大彬，孫谷疇.湖榕、水翁混交護岸林綠化固土效果研究[J].中國水土保持，2000（11）：15～17.

[30]王為東，王大力，尹澄清，等.蘆葦型濕地生態(tài)系統(tǒng)的潛水水質(zhì)狀態(tài)研究[J].生態(tài)學報，2001，21（6）：919～925.

[31]楊丹菁，靖元孝，陳兆平，等.水翁對富營養(yǎng)化水體氮、磷去除效果及規(guī)律研究[J].環(huán)境科學學報， 2001，21（9）：637～639.