呂明權(quán), 吳勝軍, 陳春娣, 姜 毅, 溫兆飛, 陳吉龍, 王 雨, 王小曉, 黃 平

中國(guó)科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院, 中國(guó)科學(xué)院水庫水環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 重慶 400714

三峽消落帶生態(tài)系統(tǒng)研究文獻(xiàn)計(jì)量分析

呂明權(quán), 吳勝軍*, 陳春娣, 姜 毅, 溫兆飛, 陳吉龍, 王 雨, 王小曉, 黃 平

中國(guó)科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院, 中國(guó)科學(xué)院水庫水環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 重慶 400714

三峽消落帶生態(tài)系統(tǒng)是一條特殊的生態(tài)脆弱帶，其生態(tài)環(huán)境的特殊性及其對(duì)整個(gè)三峽庫區(qū)的影響使得這一生態(tài)過渡區(qū)逐漸成為地學(xué)、環(huán)境科學(xué)、生態(tài)學(xué)等學(xué)科的研究熱點(diǎn)。以CNKI和 Web of science 數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)源，檢索1989—2013年國(guó)內(nèi)外發(fā)表的有關(guān)三峽消落帶研究的論文，通過文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法，從多個(gè)角度分析了三峽消落帶研究現(xiàn)狀、進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)，內(nèi)容包括論文數(shù)量及發(fā)表年代分布、研究機(jī)構(gòu)、發(fā)表期刊和重要主題等。1989—2013年間，國(guó)內(nèi)外總共發(fā)表三峽消落帶研究的論文478篇，其中中文論文436篇，英文論文42篇；文章數(shù)量逐年遞增，特別是2009年以后，增長(zhǎng)速率明顯加快；消落帶的研究機(jī)構(gòu)主要分布在重慶、湖北和北京，重慶大學(xué)、西南大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院武漢植物園發(fā)表論文數(shù)量在研究機(jī)構(gòu)中名列前三；《生態(tài)學(xué)報(bào)》、《長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境》和《環(huán)境科學(xué)》3 種期刊的載文數(shù)量最多，《生態(tài)學(xué)報(bào)》主要報(bào)道消落帶植物研究成果，《長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境》關(guān)注的領(lǐng)域較為寬泛，《環(huán)境科學(xué)》主要報(bào)道土壤和環(huán)境問題的研究；研究地點(diǎn)主要分布在長(zhǎng)江支流上，其中澎溪河流域的消落帶面積比例最大，以該區(qū)域?yàn)檠芯繉?duì)象的論文相對(duì)更多；生態(tài)是消落帶研究最大的主題，土壤和植被是消落帶研究的主要生態(tài)要素，磷、氮和重金屬在土壤的循環(huán)過程是目前研究的主要生物地球化學(xué)過程；如何生態(tài)重建消落帶生態(tài)系統(tǒng)是目前遇到最大的挑戰(zhàn)之一。以后，需要加強(qiáng)三峽消落帶的長(zhǎng)時(shí)間序列的監(jiān)測(cè)，及加強(qiáng)特殊水位脈動(dòng)下物質(zhì)在消落帶內(nèi)部、水生與陸生生態(tài)系統(tǒng)遷移過程的研究。

三峽庫區(qū); 消落帶; 文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)

三峽工程是世界最大的水利大壩工程，建成后形成的三峽水庫面積達(dá)1080 km2。作為世界上最大的水利樞紐，三峽工程對(duì)庫區(qū)生態(tài)環(huán)境的影響問題一直是國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)之一[1- 3]，三峽庫區(qū)消落帶是比較明顯，也是最近幾年受學(xué)者關(guān)注較多的環(huán)境變化問題[4- 6]。

由于人為控制或自然降雨在時(shí)間尺度上的不均勻發(fā)生，江河湖泊水位會(huì)發(fā)生季節(jié)和時(shí)間性的波動(dòng)，導(dǎo)致水體岸邊的土地交替出現(xiàn)淹沒和出露現(xiàn)象，其最高水位線與最低水位線之間的土地區(qū)域稱為消落帶[7- 8]，亦稱消落區(qū)、消漲區(qū)、漲落帶、河岸帶、湖岸帶等。根據(jù)引起水位漲落的方式不同分為自然消落帶和水庫消落帶，因自然因素導(dǎo)致的水位變化形成的叫自然消落帶，水庫消落帶是由人為調(diào)控水庫水位漲落而形成。自然消落帶類似于河岸帶生態(tài)系統(tǒng)，相較于水庫消落帶，受關(guān)注時(shí)間更早。隨著水庫數(shù)量建設(shè)的增加，特別是三峽工程建成形成世界最大的水庫消落帶，這類新生生態(tài)系統(tǒng)開始獲得更多的關(guān)注。

三峽消落帶的形成與水庫的運(yùn)行方式有關(guān)。為了減少泥沙淤積延長(zhǎng)水庫的使用壽命，水庫采取“蓄清排渾”的運(yùn)行調(diào)度方式。在每年汛期(6—9月)，將水庫水位降至145m；而在汛期后(10月開始)開始蓄水至水位175m (圖1)。這樣，庫區(qū)水位冬季最高保持在175m，夏季最低保持在145m，從而在1a內(nèi)形成垂直落差30m面積達(dá)348.9km2的水庫消落帶。這種擁有節(jié)律性的水位變化必然會(huì)對(duì)三峽水庫周圍地貌、植被、土壤和其它生物要素產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

圖1 三峽消落帶形成及2012年水位變化

國(guó)際上，有關(guān)河岸帶的定義較多[9- 10]，1960年開始出現(xiàn)河岸帶的概念，Lowrance[11]認(rèn)為河岸帶是與水相鄰的環(huán)境中的 植物和其他有機(jī)物的復(fù)合體集合，是水生環(huán)境和山地間的過渡帶，從Gregory[12]開始認(rèn)識(shí)到河岸帶屬于一種生態(tài)系統(tǒng)類型。消落帶的定義借鑒了河岸帶的定義，劉宗群[13]最早提出水位漲落帶，把水位漲落帶按其水文特征分為庫水漲落帶和地下水漲落帶，庫水漲落帶就是人們通常所說的消落帶，地下水漲落帶分布在175m以上的區(qū)域，由于庫水位的變化，地下水位劇烈升降影響的區(qū)域。黃京鴻[14]提出了漲落帶生態(tài)系統(tǒng)的概念，由其地貌形態(tài)、組成物質(zhì)與土壤、地下水與地表水、氣候與植被等要素組成，是庫區(qū)水域與周邊環(huán)境系統(tǒng)之間的過渡地帶。由于庫區(qū)水位周期性漲落的影響，漲落帶成為庫區(qū)生態(tài)系統(tǒng)中能量、物質(zhì)輸移和轉(zhuǎn)化最活躍地帶，具有一定的脆弱性。程瑞梅[15]總結(jié)其它學(xué)者的研究成果基礎(chǔ)上，提出以下綜合定義，消落帶是水陸生態(tài)系統(tǒng)交錯(cuò)區(qū)域，具有水域和陸地雙重屬性，長(zhǎng)期或者階段性的水位漲落導(dǎo)致其反復(fù)淹沒和出露的帶狀區(qū)域，長(zhǎng)期為水分梯度所控制的自然綜合體，是一類特殊的季節(jié)性濕地生態(tài)系統(tǒng)。在三峽工程階段性評(píng)估報(bào)告中把水庫消落帶定義為水庫季節(jié)性水位漲落而使周邊被淹沒土地周期性地出露于水面的一段特殊區(qū)域，是水生生態(tài)系統(tǒng)和陸生生態(tài)系統(tǒng)交替控制的過渡地帶，是一類特殊的濕地生態(tài)系統(tǒng)[16]。從消落帶的定義我們可以總結(jié)出其特點(diǎn)：(1)該類生態(tài)系統(tǒng)是一種生態(tài)交錯(cuò)帶，具體來說是水陸交錯(cuò)帶(干濕交錯(cuò)帶)，根據(jù)生態(tài)交錯(cuò)帶理論[17- 18]，此類生態(tài)系統(tǒng)的抗干擾能力表現(xiàn)出明顯的脆弱性，且作為水生生態(tài)系統(tǒng)和陸生生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)、能量交換的通道，對(duì)于維持相鄰的水陸生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)平衡具有重要作用；(2)新生季節(jié)性的濕地生態(tài)系統(tǒng)，受相鄰生態(tài)系統(tǒng)影響，水位漲落頻繁，且水位落差大，淹水時(shí)間長(zhǎng)有固定的節(jié)律，因水位漲落使消落帶交替受水生和陸生生態(tài)系統(tǒng)的控制；(3)反季節(jié)水文情勢(shì)的影響，我國(guó)處在季風(fēng)氣候區(qū)，汛期在夏季雨量較多，因此我國(guó)的河岸帶表現(xiàn)為“夏淹冬陸”，而三峽水庫的水位受人為調(diào)節(jié)表現(xiàn)為“夏陸冬淹”。

國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)新生、脆弱的消落帶生態(tài)系統(tǒng)研究起步晚，但近幾年來發(fā)展迅速，在植物、土壤、環(huán)境問題和生態(tài)修復(fù)等方面都已開展了一些研究。但目前還沒有論文從文獻(xiàn)計(jì)量角度對(duì)三峽消落帶整體研究情況進(jìn)行評(píng)述，在此背景下，本文對(duì)有關(guān)三峽消落帶研究的文獻(xiàn)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)、分析和述評(píng)，回顧研究熱點(diǎn)，分析研究特征和存在的主要問題，探尋消落帶生態(tài)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，希望能為三峽消落帶后續(xù)研究提供參考。

1 三峽消落帶文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)分析

1.1 文獻(xiàn)獲取

中文文獻(xiàn)以中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫、中國(guó)學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)源，以“篇名”、“主題”為檢索項(xiàng)，以“三峽”、“消落帶、消落區(qū)、湖岸帶、消漲帶、漲落帶、河岸帶”、“水淹、水位變化”為檢索詞。篩選與三峽庫區(qū)消落帶主題相關(guān)的論文，共檢索到中文文獻(xiàn)436篇，其中學(xué)位論文103篇。英文文獻(xiàn)以Web of science為文獻(xiàn)信息獲取平臺(tái)，以SCI數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)源，以“Three Gorges”、“water level fluctuating zone(消落帶)、riparian zone、drawdown zone、littoral zone、water level”為檢索詞，共檢索到相關(guān)期刊論文42篇。中英文獻(xiàn)檢索及引用信息查詢的截止時(shí)間是2013年7月。

1.2 文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)分析

1.2.1 文獻(xiàn)總體情況

國(guó)內(nèi)以消落帶為主題的第一篇論文出現(xiàn)在1993年，1994年黃京鴻發(fā)表了“三峽水庫水位漲落帶的土地資源及其開發(fā)利用”，之后到1998年才開始陸續(xù)有關(guān)于消落帶的論文發(fā)表。在前幾年發(fā)表的論文的觀點(diǎn)主要傾向于如何利用消落帶的土地資源，學(xué)者們當(dāng)時(shí)可能還沒意識(shí)到消落帶生態(tài)系統(tǒng)面臨的重大問題。英文論文總體數(shù)量偏少，但保持較高的增長(zhǎng)趨勢(shì)。從發(fā)表的論文數(shù)量趨勢(shì)來看(圖2)，可以將研究時(shí)段分為3個(gè)階段，2004年以前為萌芽期，2005—2009年為起步發(fā)展期，從2010年開始進(jìn)入加速發(fā)展期，消落帶獲得更多的關(guān)注，論文數(shù)量明顯增加?？梢灶A(yù)見有關(guān)此主題的論文會(huì)不斷的增加，因?yàn)閹靺^(qū)這種新生的濕地生態(tài)系統(tǒng)脆弱，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、生態(tài)過程和演替趨勢(shì)等問題還需要詳細(xì)研究。

將所檢索文獻(xiàn)分為4個(gè)主題進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，4個(gè)主題分別是:Ⅰ消落帶的環(huán)境問題與脆弱性評(píng)價(jià)，包括富營(yíng)養(yǎng)化、地質(zhì)災(zāi)害和溫室氣體排放等，及三峽消落帶研究的綜述性論文；Ⅱ消落帶土壤環(huán)境，包括C、N、P和重金屬元素含量調(diào)查和循環(huán)特征；Ⅲ消落帶植物，包括蓄水后植被群落特征的變化，植被對(duì)消落帶環(huán)境變化的響應(yīng)；Ⅳ消落帶生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)與利用，包括適生植物的選擇，消落帶功能與利用。其中，有關(guān)消落帶植物的論文發(fā)表最多，其次是環(huán)境問題與脆弱性評(píng)價(jià)的論文，生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)與利用的論文最少(圖3)。

圖2 1998—2012年間消落帶發(fā)文量

圖3 消落帶不同研究主題論文數(shù)量統(tǒng)計(jì)

1.2.2 關(guān)鍵詞分類統(tǒng)計(jì)

對(duì)不同的研究主題論文中出現(xiàn)的次數(shù)較多的關(guān)鍵詞進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)(表1)，可以發(fā)現(xiàn)每個(gè)主題研究的內(nèi)容和對(duì)象。對(duì)所有論文中出現(xiàn)頻次大于5次的關(guān)鍵詞進(jìn)行統(tǒng)計(jì)排序(表2)，消落帶、三峽庫區(qū)和三峽水庫是出現(xiàn)頻率最高的3個(gè)詞匯，生態(tài)、土壤、植物是出現(xiàn)頻次最高的研究對(duì)象。

三峽水庫水位落差達(dá)30 m的區(qū)域有很多不同的表述，使用頻率最高的是消落帶，其次是消落區(qū)，也有使用漲落帶、消漲帶和河岸帶。因?yàn)閭?cè)重點(diǎn)不同其英文的使用也有不同的表達(dá)方式，出現(xiàn)過water level fluctuating zone[5,19]、riparian zone[3]、drawdown, area/zone[20]、littoral zone[6]，以water level fluctuating zone(WLFZ)使用頻率最廣。

三峽庫區(qū)消落帶研究地點(diǎn)主要分布在長(zhǎng)江的支流上，從關(guān)鍵詞統(tǒng)計(jì)中可以看出，除了三峽庫區(qū)或三峽水庫有關(guān)地點(diǎn)的詞出現(xiàn)較多以外，長(zhǎng)江支流澎溪河亦叫小江出現(xiàn)次數(shù)最多，其次是香溪河和大寧河。在澎溪河開展消落區(qū)研究成果較多，這主要與其特點(diǎn)有關(guān)。在所有支流中，澎溪河的消落帶面積最大[6]，占55.47km2，其中大部分分布在開縣境內(nèi)，開縣消落帶的面積42.30 km2占12.29%，在所有26個(gè)區(qū)縣中消落帶面積分布最廣，這些區(qū)域已成為消落帶研究的熱點(diǎn)區(qū)域。

表1 關(guān)鍵詞的分類統(tǒng)計(jì)

表2 消落帶研究論文中高頻率關(guān)鍵詞

1.2.3 消落帶研究的重要期刊

對(duì)載文期刊進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，這些論文分布在123種期刊上，其中排名前20的期刊統(tǒng)計(jì)如表3所示，載文較多的期刊有《生態(tài)學(xué)報(bào)》，《長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境》，《環(huán)境科學(xué)》和《重慶師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)》。前20種期刊發(fā)表的論文數(shù)量占了所有論文數(shù)量的60%。英文期刊中Environmental Science and Pollution Research，Acta Ecologica Sinica和Ecological Engineering這3種期刊的論文數(shù)量排名前三。《生態(tài)學(xué)報(bào)》是生態(tài)學(xué)領(lǐng)域最重要的綜合性期刊，該期刊刊載的消落帶論文最多，發(fā)表在該期刊上的論文中有25篇是植物研究的成果，主要是消落帶植物群落變化和生理生態(tài)響應(yīng)的論文。發(fā)表在《長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境》的論文分布在消落帶的環(huán)境問題、土壤和植物主題，各主題的論文數(shù)量比較均衡?！董h(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)》、《環(huán)境科學(xué)》和《環(huán)境科學(xué)研究》是國(guó)內(nèi)環(huán)境研究領(lǐng)域影響力較大的期刊，主要報(bào)道了消落帶溫室氣體排放與富營(yíng)養(yǎng)化的環(huán)境問題的成果，以及土壤的研究成果?！端茖W(xué)進(jìn)展》主要報(bào)道水資源、水環(huán)境等領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)的最新成果、重要進(jìn)展，發(fā)表在該期刊上的論文主要是溫室氣體排放的論文(4篇)?！逗纯茖W(xué)》和《濕地科學(xué)》和消落帶生態(tài)系統(tǒng)關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)，但這兩種期刊上有關(guān)消落帶的論文數(shù)量不多，前者主要關(guān)注消落帶的生態(tài)環(huán)境問題，后者主要刊載的是植物主題的論文。

表3 刊載消落帶論文較多的期刊

1.2.4 引用頻次高的論文

中文論文引用次數(shù)大于40次和英文論文大于10次的論文如表4所示，引用次數(shù)最多的論文是“三峽水庫水位漲落帶土地資源的初步研究”。引用頻次較高的論文中和植物研究有關(guān)的論文數(shù)量最多，有8篇，其次是有關(guān)土地資源利用的論文。有關(guān)土地資源利用的論文發(fā)表時(shí)間較早，且引用頻次較高，主要原因是在這些論文之中較早的提出了消落帶的概念。在三峽消落帶形成之前和形成初期，有學(xué)者提出利用消落帶進(jìn)行農(nóng)業(yè)開發(fā)，但隨著消落帶的形成環(huán)境問題不斷顯現(xiàn)，學(xué)術(shù)界更注重如何生態(tài)友好的利用消落帶[21]。

1.2.5 消落帶研究機(jī)構(gòu)分布

對(duì)論文所屬的研究機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，發(fā)表論文數(shù)量在前20的研究機(jī)構(gòu)如表5所示，這些研究機(jī)構(gòu)發(fā)表論文的數(shù)量占了84.1%。地域特征分布明顯，發(fā)表論文數(shù)量在前20的研究機(jī)構(gòu)全分布在長(zhǎng)江流域重慶、湖北、四川、上海以及北京，其中，重慶和湖北的高校和研究機(jī)構(gòu)是消落帶研究的主要力量。西南大學(xué)和重慶大學(xué)占有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，這兩所大學(xué)發(fā)表的論文占了總論文數(shù)量的39.8%，中國(guó)科學(xué)院武漢植物園的英文論文發(fā)文量第一，其次是重慶大學(xué)和西南大學(xué)。不同的研究機(jī)構(gòu)的學(xué)科優(yōu)勢(shì)和研究的側(cè)重點(diǎn)不一樣。重慶大學(xué)研究主題較為廣泛，包括消落帶溫室氣體排放、富營(yíng)養(yǎng)化，植物群落特征變化和土壤。西南大學(xué)的研究則主要集中在消落帶植物的微觀生理變化響應(yīng)和土壤重金屬。中國(guó)科學(xué)院武漢植物園和中國(guó)科學(xué)院植物研究所的研究興趣主要是消落帶的植物主題。中國(guó)科學(xué)院成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所則主要致力于消落帶的地質(zhì)災(zāi)害及土壤侵蝕和結(jié)構(gòu)的研究。

2 消落帶重要主題研究進(jìn)展

2.1 消落帶生態(tài)環(huán)境問題

脆弱的消落帶生態(tài)系統(tǒng)直接表現(xiàn)出環(huán)境問題。該主題的論文數(shù)量是107篇，圖4給出了該主題主要關(guān)鍵括號(hào)里的數(shù)字表示研究機(jī)構(gòu)發(fā)表的英文論文數(shù)量詞的年際變化。由于水文情勢(shì)的節(jié)律性的變化使脆弱的生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)一系列的生態(tài)環(huán)境問題，與該主題相關(guān)的關(guān)鍵詞主要有生態(tài)環(huán)境問題、地質(zhì)災(zāi)害、滑坡、土壤侵蝕、溫室氣體、CO2、CH4、通量、富營(yíng)養(yǎng)化、水華爆發(fā)、浮游植物、藻類群落等。本文關(guān)注的一些生態(tài)環(huán)境問題并非只有消落帶才存在的問題，對(duì)于整個(gè)庫區(qū)水生生態(tài)系統(tǒng)也會(huì)面臨的環(huán)境問題，包括溫室氣體排放，富營(yíng)養(yǎng)化、水華爆發(fā)等。由于消落帶作為三峽水生與陸生生態(tài)系統(tǒng)的交錯(cuò)帶，為水生生態(tài)系統(tǒng)提供了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)間接導(dǎo)致了這些環(huán)境問題的發(fā)生[22- 23]，因此，檢索的論文中涉及到有三峽消落帶生態(tài)系統(tǒng)和水位變化引起的環(huán)境問題都統(tǒng)計(jì)在內(nèi)。

表4 引用頻次較高的論文

表5 發(fā)文量排名前20研究機(jī)構(gòu)地域分布和數(shù)量統(tǒng)計(jì)

圖4 消落帶生態(tài)環(huán)境問題主要關(guān)鍵詞年際變化

庫區(qū)水位變化對(duì)于消落帶陸生生物以及整個(gè)庫區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和生物多樣性都將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響[16]。根據(jù)消落帶生態(tài)環(huán)境問題的特點(diǎn)和可能面臨的生態(tài)環(huán)境問題，進(jìn)行消落帶崩塌滑坡脆弱性、水力侵蝕脆弱性、污染脆弱性和景觀脆弱性的評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)70%的消落帶至少面臨一種生態(tài)問題，其余部分則同時(shí)面臨兩種以上的環(huán)境問題[24]，壓力-狀態(tài)-響應(yīng)模型評(píng)價(jià)三峽水庫消落帶的生態(tài)環(huán)境綜合狀況得出其生態(tài)環(huán)境綜合評(píng)價(jià)指數(shù)處于中等[25]。

三峽庫區(qū)土壤侵蝕問題較為嚴(yán)重，消落區(qū)由于受水位漲落的影響使土壤侵蝕更為嚴(yán)峻。消落帶土壤侵蝕影響水庫水質(zhì)安全，而且加劇庫岸的失穩(wěn)，對(duì)水庫運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重影響[26]。但目前，針對(duì)消落區(qū)土壤侵蝕問題開展研究很少，大部分論文只是陳述消落區(qū)土壤侵蝕嚴(yán)重這一事實(shí)，對(duì)消落區(qū)土壤侵蝕的量化較少。2008年三峽水庫156m水位運(yùn)行周期內(nèi)消落帶土壤侵蝕監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，干流消落帶土壤侵蝕強(qiáng)度為71mm/a，庫灣受水位波動(dòng)影響較小侵蝕強(qiáng)度為11 mm/a，整個(gè)消落區(qū)侵蝕強(qiáng)度空間分布明顯，侵蝕的厚度在0—54cm之間波動(dòng)[27]。

整個(gè)三峽水庫消落帶大部分區(qū)域地形陡峻，河岸地層穩(wěn)定性差，是我國(guó)環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害的多發(fā)區(qū)。三峽水庫蓄水后，由于庫岸兩側(cè)巖石周期性浸泡在水中，庫岸山體吃水比重加大，使兩岸坡地穩(wěn)定性減弱，從而誘發(fā)崩塌和滑坡[24]，一些研究也證實(shí)了消落帶水位漲落及其漲落的速率和周期性是引發(fā)滑坡產(chǎn)生明顯變形的主要外在因素[28]。三峽庫區(qū)消落帶82%區(qū)域的崩塌滑坡脆弱性處于輕度到中等脆弱水平[24]。

溫室氣體研究雖然開始較晚2010年，但近幾年發(fā)展非常迅速，在2012年有11篇有關(guān)溫室氣體的論文發(fā)表，隨著一些研究成果的發(fā)表，引起了世界學(xué)術(shù)界和公眾的關(guān)注。但目前，學(xué)者主要關(guān)注的還是庫區(qū)溫室氣體排放的通量，對(duì)排放機(jī)理研究很少，溫室氣體中，CH4和CO2的研究較多。Chen[20,29]較早發(fā)表三峽消落帶的溫室氣體排放研究成果，觀測(cè)澎溪河消落帶濕地?zé)粜牟?、水燭、藨草及雙穗雀稗濕地群落的CH4和N2O的排放通量，分別為6.7 mg m-2h-1和0.031 mg m-2h-1，CH4排放通量較大。該結(jié)果立刻在學(xué)術(shù)界引起了熱議，也引起了質(zhì)疑，主要被質(zhì)疑的是作者實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的消落帶不能代表整個(gè)庫區(qū)消落帶的溫室氣體的排放，消落帶存在不同的土地利用，它們的排放能量不盡相同，論文結(jié)論簡(jiǎn)單外推分析缺乏合理性。Yang[30]發(fā)現(xiàn)消落帶不同的土地利用的CH4的排放通量不盡相同，且遠(yuǎn)比Chen的研究結(jié)果小。Lu[31]觀測(cè)消落帶在落干期的CH4的排放通量，發(fā)現(xiàn)消落帶落干期處于有氧環(huán)境下，其排放通量很小，甚至還有從源轉(zhuǎn)匯的趨勢(shì)。總的來說，從不同學(xué)者的結(jié)果來看，溫室氣體排放通量的變異性很大，這可能和同一水庫溫室氣體排放有很大的空間和時(shí)間異質(zhì)性有關(guān)。

消落區(qū)既是溫室氣體排放源，又發(fā)揮著碳匯功能，這與三峽水庫采用“蓄清排渾”的運(yùn)行機(jī)制有關(guān)，在夏季出露期間植被生長(zhǎng)吸收了大量的CO2并積累許多生物量，庫區(qū)消落帶內(nèi)碳儲(chǔ)量約為514 862.3t[32]，在三峽開始蓄水后，消落帶生長(zhǎng)的植被開始分解并向水體中釋放營(yíng)養(yǎng)元素，實(shí)驗(yàn)[33]發(fā)現(xiàn)植物淹水后營(yíng)養(yǎng)元素的釋放負(fù)荷驚人，TN平均達(dá)125.2 kg/hm2，TP為21.0 kg/hm2，這些營(yíng)養(yǎng)元素為庫區(qū)整個(gè)水生生態(tài)系統(tǒng)的溫室氣體排放提供了豐富的C和N源，但是有多少釋放進(jìn)入水體的C和N源轉(zhuǎn)化為溫室氣體，占了消落帶在落干期植物生長(zhǎng)吸收的碳的多少比例還不得而知，消落帶是源大于匯還是匯大于源，現(xiàn)在還沒法對(duì)其下結(jié)論，需要在以后研究中加強(qiáng)野外觀測(cè)。

2.2 消落帶土壤

圖5 消落帶土壤研究主題重要關(guān)鍵詞年際變化

土壤是消落帶生態(tài)系統(tǒng)的重要部分。該主題總共有119篇論文發(fā)表，占了24.9%，從2003年開始出現(xiàn)有關(guān)消落帶土壤的論文，數(shù)量穩(wěn)步增長(zhǎng)，2009年以后增加更為明顯。該主題主要關(guān)鍵詞的年際變化如圖5所示，出現(xiàn)頻率較高的關(guān)鍵詞有土壤、氮、磷、沉積物、吸附、解吸、釋放、形態(tài)、磷形態(tài)、磷釋放。從出現(xiàn)的關(guān)鍵詞可以看出，研究中主要涉及三類化學(xué)元素，分別是氮、磷和重金屬元素，這些元素在消落帶系統(tǒng)內(nèi)的形態(tài)和遷移轉(zhuǎn)化是研究熱點(diǎn)。

干濕交替、淹水、落干是該主題論文中經(jīng)常出現(xiàn)的詞匯，消落區(qū)受固定水位漲落的影響，其土壤環(huán)境會(huì)發(fā)生變化，在這種背景下土壤中的氮、磷會(huì)與水體發(fā)生遷移轉(zhuǎn)化、吸附、釋放、解吸等一系列的過程。氮磷的形態(tài)決定了其在環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化、沉積規(guī)律?？疾煜鋷寥乐械椎牟煌瘜W(xué)形態(tài)及其含量，對(duì)研究水-沉積物界面上的氮磷的遷移與轉(zhuǎn)化等地球化學(xué)行為有重要的現(xiàn)實(shí)意義。消落區(qū)土壤氮、磷的研究出現(xiàn)較早的論文分別是2005年和2004年，研究氮元素的論文有12篇，有關(guān)土壤磷元素的論文更多有31篇，這可能和磷更易導(dǎo)致富營(yíng)養(yǎng)化問題有關(guān)，磷在土壤與水體界面之間的遷移轉(zhuǎn)化是消落區(qū)研究的熱點(diǎn)。馬利民[34]進(jìn)行土壤磷釋放的模擬試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在淹水時(shí)土壤磷形態(tài)有一定的變化，土壤Fe-P減少，Al-P增加，土壤TP減少，土壤磷有一定的釋放，而有研究發(fā)現(xiàn)消落帶淹水后磷會(huì)積累[35]。土壤進(jìn)行周期性“淹水-落干”處理發(fā)現(xiàn)有趣結(jié)果，土壤有效磷水平在淹水時(shí)增加，干燥后降低，但有研究得到相反的結(jié)論，朱強(qiáng)[36]發(fā)現(xiàn)淹水后黃壤和紫色土的有效磷含量逐漸降低，F(xiàn)e-P和Al-P都有8.2%以上的增幅。

消落區(qū)土壤中的重金屬是庫區(qū)潛在的污染源，它們通過溶解、交換、擴(kuò)散等方式進(jìn)入水體而引起水質(zhì)變化，而江水中的重金屬通過土壤吸附、沉淀等形式遷移至消落區(qū)土壤中引起土壤環(huán)境的改變。研究重金屬元素的論文比研究氮和磷元素的論文數(shù)量要多，有46篇。但這些研究中，對(duì)消落帶重金屬的現(xiàn)狀調(diào)查研究報(bào)道較多，偏重重金屬的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、時(shí)空分布，對(duì)重金屬的形態(tài)研究和水-土壤-植物之間的遷移轉(zhuǎn)化等地球化學(xué)行為涉及較少。消落區(qū)高程差異意味著淹水時(shí)間和頻率的不同，這是否影響重金屬含量在消落區(qū)的差異。有的研究結(jié)果認(rèn)為高程對(duì)重金屬含量并沒有顯著的影響[37- 38]，有研究得出了相反的結(jié)論，發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期淹水土壤重金屬含量顯著高于短期淹水土壤與未淹水土壤，淹水時(shí)間越長(zhǎng)，重金屬在土壤中的累積越嚴(yán)重[39]，也有認(rèn)為消落帶土壤重金屬的含量普遍上部偏高[40]。

2.3 消落帶植物

圖6 消落帶植物研究主題重要關(guān)鍵詞年際變化

植物是消落帶生態(tài)系統(tǒng)中變化最為劇烈的生態(tài)要素，該主題共計(jì)151篇論文，占了31.59%。目前，三峽庫區(qū)植物研究主要從宏觀和微觀兩個(gè)層面開展，一是從植物生理生態(tài)方面，存活下來的植被是怎么通過改變自身的形態(tài)和生理響應(yīng)來適應(yīng)固定節(jié)律的水位變化脅迫，這部分出現(xiàn)頻率較高的關(guān)鍵詞有生理特性、通氣組織、抗氧化酶活性、形態(tài)性狀、光合響應(yīng)、生長(zhǎng)響應(yīng)、非結(jié)構(gòu)性碳水化合物、存活；另一方面，從植物群落組成、結(jié)構(gòu)和種子庫的變化探討植物群落的演替趨勢(shì)，這部分出現(xiàn)的關(guān)鍵詞有土壤種子庫、種子萌發(fā)、植物群落、物種多樣性、空間分布格局、群落演替、群落結(jié)構(gòu)、RS、典范對(duì)應(yīng)分析(CCA)。植物研究出現(xiàn)頻次較多的關(guān)鍵詞的年際變化趨勢(shì)如圖6所示。

消落帶生態(tài)系統(tǒng)受周期性反季節(jié)的水淹影響，植物主要受水淹、土壤水分變化和干旱脅迫，很多植被因不能適應(yīng)這種環(huán)境的變化而消亡，導(dǎo)致植被群落結(jié)構(gòu)發(fā)生劇烈的變化，三峽庫區(qū)河岸帶的植物群落研究時(shí)間較早2000年[41]，這為后面水淹后消落區(qū)的群落結(jié)構(gòu)對(duì)比變化提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，2009年水庫消落區(qū)植被數(shù)量，與三峽工程建成前的河岸帶相比，消落區(qū)內(nèi)分布的維管植物的科減少26.51%，屬減少29.58%，種減少42.96%[42]。消落帶生態(tài)系統(tǒng)還不夠穩(wěn)定，其優(yōu)勢(shì)物種年際間存在變化，以白夾溪為例，2008年，156m水淹線以下植物以蒼耳和雙穗雀稗為主，2009年，狗牙根替代雙穗雀稗和蒼耳成為優(yōu)勢(shì)物種[43]。對(duì)忠縣的調(diào)查發(fā)現(xiàn)160m 高程優(yōu)勢(shì)種為多年生狗牙根而在170 m 高程被一年生白酒草替代，這和消落帶高程不同導(dǎo)致淹水時(shí)間和深度上的差異有關(guān)。

消落帶植被群落組成發(fā)生了變化，逐漸由原來的喬灌群落轉(zhuǎn)變?yōu)椴荼救郝?，并且草本群落所占的比例不斷提高。反季?jié)性水淹對(duì)于喬灌木和多年生草本植物的沖擊十分劇烈，長(zhǎng)期水淹環(huán)境對(duì)于三峽地區(qū)原有的很多多年生草本和灌木有著致命的影響，導(dǎo)致這種現(xiàn)象的主要原因可能與不同生活型植物對(duì)水淹的響應(yīng)和適應(yīng)不同有關(guān)[44]。一年生草本植物主要靠種子繁殖，并且植物生活周期短，其生長(zhǎng)繁殖期正好與消落帶成陸期一致，在水庫退水后蓄水前完成其生活史，次年依靠土壤種子庫開始新的生長(zhǎng)周期。

消落區(qū)土壤種子庫出現(xiàn)頻次共13次。消落區(qū)種子庫的研究開始于2007年，在2010和2011年發(fā)表的研究成果最多。有學(xué)者從消落帶的土壤種子庫特征[45]和消落帶水文情勢(shì)的劇烈變化對(duì)種子萌發(fā)影響[46]進(jìn)行了詳細(xì)研究。研究者更關(guān)心的問題是，消落帶的種子庫對(duì)消落帶的植被生態(tài)恢復(fù)的貢獻(xiàn)率有多少，不同水文干擾條件下消落帶的植被和種子庫的相關(guān)性大小[47- 48]。

從關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻次來看，蒼耳、狗牙根、秋華柳、野古草、楓楊、桑樹是三峽庫區(qū)植物研究中涉及較多的植物種類，狗牙根和秋華柳分別是草本和灌木中較為耐淹的物種，在以關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻次分別達(dá)10次和9次，它們的形態(tài)變化、生理和適應(yīng)策略等是研究的重點(diǎn)。狗牙根應(yīng)對(duì)水陸生境變化特有的適應(yīng)策略是加速伸長(zhǎng)生長(zhǎng)，增加莖生物量分配、增加分蘗數(shù)量和地下生物量分配[49]，除了形態(tài)上的適應(yīng)，還通過增加酶的活性來在生理上適應(yīng)水淹的脅迫[50]。秋華柳的適應(yīng)策略更為多樣，水下光合作用、通氣組織的形成、酶活性增強(qiáng)，物質(zhì)的儲(chǔ)存都對(duì)適應(yīng)水淹脅迫有幫助。水淹處理下秋華柳在較低的CO2濃度條件下仍具有一定的水下光合能力，這是它們具有較高水淹耐受性的重要原因之一[51- 52]。莖通氣組織是野古草和秋華柳適應(yīng)河岸區(qū)水淹環(huán)境的對(duì)策之一，對(duì)減小氣體在植物體內(nèi)運(yùn)輸和擴(kuò)散的阻力、改善低氧環(huán)境中植物體內(nèi)的氧供給狀況非常有利[53]。秋花柳當(dāng)遭受水淹脅迫時(shí)，還可通過提高保護(hù)酶活性以加強(qiáng)清除活性氧、減少后者對(duì)細(xì)胞膜傷害[54]。

2.4 消落帶生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)與重建

水庫消落帶形成初期，生境承受著干濕交替的劇烈變化，原生植物的消失，消落帶生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了嚴(yán)重的退化。如何快速恢復(fù)和重建消落帶植被，恢復(fù)消落帶的基本生態(tài)功能，已經(jīng)成為消落帶建設(shè)成功與否的關(guān)鍵。這部分從實(shí)施的一系列生態(tài)工程和適生植物選擇試驗(yàn)兩方面總結(jié)修復(fù)消落帶所做的努力。該主題共有101篇論文發(fā)表，占了21.1%。出現(xiàn)頻率比較高的關(guān)鍵詞有：生態(tài)友好型利用、適生植物、生態(tài)設(shè)計(jì)、基塘工程、植被恢復(fù)、生態(tài)重建、生態(tài)恢復(fù)等。目前，消落帶治理中應(yīng)用比較廣泛的生態(tài)工程包括基塘工程、林澤工程、生態(tài)浮床工程等[55- 56]，這些工程都涉及植物的運(yùn)用。

適生植物的選擇是生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的基礎(chǔ)。通過試驗(yàn)選擇了一些適合在消落帶環(huán)境中生長(zhǎng)的植物(表6)，其中以草本植物為主，狗牙根已被很多的研究證實(shí)是適合消落帶生境特點(diǎn)的一種多年生植物。

適用于季節(jié)性水位變動(dòng)的基塘工程模式，就是在三峽水庫消落帶的平緩區(qū)域構(gòu)建水塘系統(tǒng)，塘內(nèi)篩選適應(yīng)于消落帶季節(jié)性水位變動(dòng)，同時(shí)具有觀賞價(jià)值、環(huán)境凈化功能、經(jīng)濟(jì)價(jià)值的濕地作物，充分利用消落帶自身豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，構(gòu)建消落帶基塘系統(tǒng)[71]。林澤工程主要的實(shí)施點(diǎn)是消落帶的上部區(qū)域，該區(qū)域水淹較淺，而且水淹時(shí)間短。篩選種植耐淹且具有經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值的喬木、灌木，通過喬、灌配置，營(yíng)建消落帶生態(tài)屏障帶，保護(hù)庫區(qū)水生系統(tǒng)免于陸生系統(tǒng)的干擾[56]，并在白夾溪大灣實(shí)驗(yàn)了該生態(tài)工程。

表6 三峽庫區(qū)消落帶適生植物的選擇試驗(yàn)

根據(jù)三峽消落區(qū)“冬水夏陸”新生地理景觀特點(diǎn)，在消落區(qū)正實(shí)施“滄海桑田生態(tài)經(jīng)濟(jì)工程”的示范項(xiàng)目，目的是要在三峽庫區(qū)形成種植—養(yǎng)殖—加工—營(yíng)銷產(chǎn)業(yè)鏈，在有效地保護(hù)和凈化三峽庫區(qū)國(guó)家戰(zhàn)略水資源、促進(jìn)消落帶水土保持與生態(tài)修復(fù)的同時(shí)，拉動(dòng)庫區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。2010年初進(jìn)入試驗(yàn)階段，選擇重慶市開縣渠口鎮(zhèn)小河作為試驗(yàn)區(qū)，進(jìn)行175m線下、線上的飼料桑種植、桑飼料加工、飼料桑養(yǎng)殖草食畜禽、飼料桑耐淹、運(yùn)作機(jī)制研究。根據(jù)目前的結(jié)果顯示，桑樹具有極強(qiáng)的耐水淹特性[67]。目前，因?yàn)檫@些措施的實(shí)驗(yàn)時(shí)間有限，其治理消落帶的長(zhǎng)期效果究竟如何，還不敢過早的下確定性的結(jié)論。

3 結(jié)論與討論

三峽水庫水位周期漲落形成脆弱的生態(tài)系統(tǒng)三峽消落帶。針對(duì)消落帶的研究雖然起步較晚，但是發(fā)展很快，尤其是從三峽水庫蓄水形成世界最大的消落帶后，獲得關(guān)注度日益增加。在統(tǒng)計(jì)分析已發(fā)表的學(xué)術(shù)論文的基礎(chǔ)上，得到以下結(jié)論：

(1)消落帶論文數(shù)量逐年遞增，特別是2009年以后，論文數(shù)量增長(zhǎng)很快，共檢索到中英文文獻(xiàn)478篇，其中英文論文數(shù)量較少42篇。

(2)消落帶的研究機(jī)構(gòu)主要分布在重慶、湖北和北京，重慶大學(xué)，西南大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院武漢植物園發(fā)表論文數(shù)量在研究機(jī)構(gòu)中名列前三。

(3)有關(guān)消落帶的論文主要發(fā)表在123類期刊上，排名前20的期刊發(fā)表的論文占了60%的論文?！渡鷳B(tài)學(xué)報(bào)》、《長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境》和《環(huán)境科學(xué)》的載文數(shù)量最多，《生態(tài)學(xué)報(bào)》主要報(bào)道的是消落帶植物研究的成果，《長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境》關(guān)注的領(lǐng)域較為寬泛，《環(huán)境科學(xué)》主要報(bào)道土壤和環(huán)境問題的研究。

(4)論文引用頻次較高的論文中關(guān)于植物研究占的比例較大，消落帶植物是比較熱的研究方向。

(5)生態(tài)是消落帶研究最大的主題，土壤和植被是消落帶研究的主要生態(tài)系統(tǒng)組成要素，磷、氮和重金屬在土壤的遷移循環(huán)過程是目前研究的主要生物地球化學(xué)過程。元素的形態(tài)，元素的吸附、釋放和解吸規(guī)律直接影響到消落帶的環(huán)境，如富營(yíng)養(yǎng)化和水華發(fā)生，特別是磷釋放和上述問題息息相關(guān)。如何對(duì)消落帶進(jìn)行生態(tài)重建是目前遇到最大的挑戰(zhàn)之一。溫室氣體排放也是學(xué)者們關(guān)心的重要的環(huán)境問題，其中CO2研究最多；消落帶的研究地點(diǎn)主要在長(zhǎng)江的支流上，其中以澎溪河流域?yàn)檠芯繀^(qū)的成果最多。

雖然在三峽消落帶各方面的研究取得了一些進(jìn)展，但依然有很多問題擺在從事三峽庫區(qū)消落帶研究工作者面前：

(1)消落帶生態(tài)系統(tǒng)形成時(shí)間短，功能結(jié)構(gòu)還不夠穩(wěn)定，植物群落的次生演替還沒完成，其它生物群落都還沒適應(yīng)環(huán)境的變化，需要加強(qiáng)長(zhǎng)期、系統(tǒng)的消落帶生態(tài)試驗(yàn)觀測(cè)，建立消落帶生態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。消落帶的研究中要加強(qiáng)原位監(jiān)測(cè)，因?yàn)楦鞣N條件限制，目前很多研究都是從消落帶取樣在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬，如營(yíng)養(yǎng)元素在消落帶土壤中的吸附-釋放[34, 72- 73]，植物對(duì)淹水脅迫的適應(yīng)機(jī)理研究[60- 66]。加強(qiáng)遙感技術(shù)在認(rèn)識(shí)消落帶景觀變化的作用。目前消落區(qū)遙感應(yīng)用研究主要集中于消落去面積變化監(jiān)測(cè)[74- 75]、消落區(qū)土地利用景觀動(dòng)態(tài)與分析[76]、消落區(qū)植被恢復(fù)與植被覆蓋[77]等，而從群落尺度進(jìn)行遙感監(jiān)測(cè)研究尚處于探索初期階段，主要原因是消落區(qū)特殊的自然地理?xiàng)l件(山地/丘陵地貌、多云霧、形狀狹長(zhǎng)導(dǎo)致橫向延伸面積較小)及水文條件(夏季出露，冬季淹沒)，導(dǎo)致遙感技術(shù)的應(yīng)用無論從數(shù)據(jù)源的獲取還是方法的選擇上都存在著一定的特殊性。因此，加強(qiáng)消落帶植被監(jiān)測(cè)遙感研究，形成一套相應(yīng)的技術(shù)方法體系，對(duì)于消落帶植被管理與恢復(fù)重建具有重要意義。

(2)從對(duì)庫區(qū)消落帶各物質(zhì)遷移研究動(dòng)態(tài)來看，主要側(cè)重現(xiàn)象的描述，對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的遷移和循環(huán)的機(jī)制研究涉及較少。在以后，消落帶的物質(zhì)循環(huán)研究要更加重視消落帶獨(dú)特的水位脈動(dòng)特點(diǎn)因素。以C、N循環(huán)為例，水位脈動(dòng)影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①消落帶淹水深度周期性劇烈波動(dòng)會(huì)引起土壤環(huán)境氧氣含量(DO)與氧化還原電位(ORP)的變化，進(jìn)而影響C、N循環(huán)各個(gè)過程作用強(qiáng)度，乃至整個(gè)循環(huán)的方向；②其次，三峽水庫獨(dú)特的運(yùn)行方式使得消落帶出露期植物大量生長(zhǎng)，大量植物在淹沒期會(huì)腐爛，釋放大量的營(yíng)養(yǎng)元素[32]，這其中最明顯結(jié)果是增加了消落帶土壤中C素含量，進(jìn)而導(dǎo)致C循環(huán)速率的增大。而消落帶隨后產(chǎn)生的厭氧環(huán)境也將使有機(jī)質(zhì)在C循環(huán)過程中傾向于向甲烷的方向轉(zhuǎn)化[78]；③除此之外，消落帶水位劇烈波動(dòng)將影響C、N循環(huán)過程中參與微生物的生長(zhǎng)環(huán)境[79- 80]。三峽庫區(qū)消落帶的獨(dú)特水文與環(huán)境變化特點(diǎn)對(duì)其中的C、N循環(huán)過程有著復(fù)雜的影響過程，國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)中此類研究還少見報(bào)道，國(guó)外文獻(xiàn)對(duì)干濕交替環(huán)境的物質(zhì)循環(huán)過程有一定的研究歷史[81- 83]。然而需要注意的是，三峽水庫的水位變化幅度之大是國(guó)內(nèi)外其他環(huán)境中少見的，同時(shí)三峽水庫建成后還具有較為復(fù)雜的水文過程直接影響著消落帶的沉積與沖刷。因而消落帶的物質(zhì)循環(huán)過程不是僅僅受到水位變化的影響，其物質(zhì)循環(huán)過程不是各種影響結(jié)果的簡(jiǎn)單累加。如何將宏觀的水文過程影響完整而又具體的反應(yīng)到微觀的物質(zhì)循環(huán)過程中，將是全面而透徹的了解三峽庫區(qū)消落帶物質(zhì)循環(huán)過程的關(guān)鍵。

(3)消落帶濕地生態(tài)系統(tǒng)演化的驅(qū)動(dòng)因素需要深入解剖。水位漲落引起消落帶的水文條件、土壤物理化學(xué)特征、微地形地貌等諸因子發(fā)生變化，這些生態(tài)因子的變化怎么推動(dòng)消落帶濕地系統(tǒng)演變和演化方向，其中關(guān)鍵控制過程和關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因子是什么。消落帶濕地生態(tài)系統(tǒng)特征、結(jié)構(gòu)對(duì)生態(tài)水文周期性變化的響應(yīng)方式是什么，還有人類活動(dòng)的干擾在消落帶生態(tài)系統(tǒng)的演化中扮演什么角色。

(4)消落帶適生植物的選擇關(guān)系到植被生態(tài)恢復(fù)的關(guān)鍵，在干濕環(huán)境交替變化環(huán)境中，植物在形態(tài)結(jié)構(gòu)、能量代謝、激素水平及有關(guān)酶活力動(dòng)態(tài)變化等方面研究較多。后期需要擴(kuò)大耐淹植物篩選和研究范圍，同時(shí)運(yùn)用分子生物學(xué)手段找出由水淹脅迫誘導(dǎo)的相關(guān)基因并對(duì)其進(jìn)行繁殖與培育具有耐水淹的植物品種。

(5)消落帶研究系統(tǒng)性不強(qiáng)，還是沿用原有河岸帶和濕地學(xué)的理論研究方法，消落帶屬于新生生態(tài)系統(tǒng)，它的發(fā)育演化方向人們無從得知，不能直接借用已用的理論指導(dǎo)消落帶的重建，亟需探索適合我國(guó)的水庫消落帶濕地理論。

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A review of studies on water level fluctuating zone (WLFZ) of the Three Gorges Reservoir (TGR) based on bibliometric perspective

Lü Mingquan, WU Shengjun*, CHEN Chundi, JIANG Yi, WEN Zhaofei, CHEN Jilong,WANG Yu,WANG Xiaoxiao, HUANG Ping

ChongqingInstituteofGreenandIntelligentTechnology,KeyLaboratoryofReservoirAquaticEnvironment,ChineseAcademyofSciences,Chongqing400714,China

The Three Gorges Dam on the Yangtze River in China has created a massive reservoir. The water level fluctuates between 145m and 175m, generating 348.9 km2of seasonally submerged riparian zone (Water Level Fluctuating Zone, WLFZ). This emergent WLFZ ecosystem is a type of transitional area between upland and water, and plays a significant role as exchange corridor of energy and substance between terrestrial and aquatic ecosystem. The reversal of hydrologic regime has dramatically altered environmental conditions including soil structure, plant community in WLFZ ecosystem. WLFZ ecosystem′s health and stability are threatened in TGR, which has the potential to endanger the vegetation and ecosystem in both riparian and WLFZ. The sensitive WLFZ ecosystem is becoming an emerging issue in the Three Gorges Reservoir (TGR), where Chinese and other national government has established projects to understand and better manage the WLFZ. The status quo of WLFZ research in the TGR was assessed by critically reviewing current publication, which was collected from both CNKI database and Web of Science database. The key words used are three Gorges, water level fluctuating zone, riparian zone, drawdown zone, littoral zone, water level, hydro-change belt, Yangtze River, ecology restoration and management. Both Chinese and English literature reviews are included in this paper. The information collected was analyzed using bibliometrics, numbers of related papers per year, and details about institutions involved in the research. Furthermore, information extracted includes the research regions, trends and pilot studies. Our findings show that number of papers on WLFZ ecosystem gradually increased until 2008, however in post 2008 the growth rate of papers in this field rapidly increased and continues increase. To date, 436 papers in Chinese and 42 papers in English were published globally. The main research organizations are distributed among Chongqing Municipality, Hubei Province and Beijing Municipality. In terms of publication literature number, the first three organizations are Chongqing University, Northwest University and Chinese Academy of Sciences Wuhan Botanical Garden. The 14% of the papers in the field of WLFZ and ecology are present in the “Acta Ecologica Sinica”, “Resource and Environment in the Yangtze Basin” and “Environmental Science”, which are best ranked journals in field. “Acta Ecologica Sinica” mainly focuses on plants research, while publications from “Resource and Environment in the Yangtze Basin” cover a wide range of topics such as soil, ecological restoration and plants. Finally, “Environmental Science” is concerned with soil and environmental problems of WLFZ ecosystem. Ecology contains the broadest variety of subjects in WLFZ ecosystem research, however soil and plant subjects are commonly reported. Phosphorus, nitrogen and heavy mental transporting in soil environment is the main researched focus in biogeochemical process. Phosphorus and nitrogen forms, and sorption-release characteristics directly relate to environment problems such as eutrophication and algal bloom in the Three Gorges Reservoir areas. The majority of researchers are carrying field studies in the Pengxi River, which one of tributaries of TGR. The largest WLFZ in all tributaries of TGR is located on Pengxi River, which covers an area of 55.47 km2and accounts for 16.05% of the total area of WLFZ. Restoration and the long term sustainability of WLFZ ecosystem is a challenge for scientists and national governments. In the future, a long-term monitoring of WLFZ environments using remote sensing is needed in order to gain a deep understanding of the impact of water level change on the TGR region. Our review paper suggests that a concerted effect should made by the research community in the following areas on studying mechanism of energy and nutrient dynamics among water, soil and plants coupled with the specific hydrologic regime, and biogeochemical cycle phenomenon.

Three Gorges Reservoir; water level fluctuating zone; bibliometrical analysis

重慶市科技攻關(guān)項(xiàng)目(cstc2012ggB20001); 國(guó)家自然科學(xué)基金(51309220); 重慶市科委“121”項(xiàng)目“三峽庫區(qū)消落帶濕地生態(tài)經(jīng)濟(jì)協(xié)同創(chuàng)新與關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)”(cstc2012jcsf-jfzhX0003)

2013- 09- 25;

2014- 08- 22

10.5846/stxb201309252366

*通訊作者Corresponding author.E-mail: wsj@cigit.cas.ac.cn

呂明權(quán), 吳勝軍, 陳春娣, 姜毅, 溫兆飛, 陳吉龍, 王雨, 王小曉, 黃平.三峽消落帶生態(tài)系統(tǒng)研究文獻(xiàn)計(jì)量分析.生態(tài)學(xué)報(bào),2015,35(11):3504- 3518.

Lü M Q, Wu S J, Chen C D, Jiang Y, Wen Z F, Chen J L,Wang Y, Wang X X, Huang P.A review of studies on water level fluctuating zone (WLFZ) of the Three Gorges Reservoir (TGR) based on bibliometric perspective.Acta Ecologica Sinica,2015,35(11):3504- 3518.