楊好星，邴永鑫，陳思莉，易 皓，張政科，曾圣科，謝武明，虢清偉＊

（1.廣東工業(yè)大學環(huán)境科學與工程學院，廣東廣州510006；2.環(huán)境保護部華南環(huán)境科學研究所，廣東廣州510655）

國內(nèi)水庫消落帶植被恢復影響因素研究進展

楊好星1，2，邴永鑫2，陳思莉2，易 皓2，張政科2，曾圣科2，謝武明1，虢清偉2＊

（1.廣東工業(yè)大學環(huán)境科學與工程學院，廣東廣州510006；2.環(huán)境保護部華南環(huán)境科學研究所，廣東廣州510655）

消落帶研究的出發(fā)點和目的是消落帶植被恢復，該恢復過程受各種因素的影響。為國內(nèi)消落帶植被恢復相關研究及工程實施提供參考，綜述了消落帶人工植被恢復各種影響因素的影響方式及特點、消落帶類型的劃分、植物的選擇及配置等方面的研究進展；指出消落帶類型的劃分和植物的選擇及配置是決定消落帶植被恢復成敗的2個最關鍵前提條件。

影響因素；消落帶；植被恢復；水位節(jié)律；浪涌

消落帶（water－level－fluctuation zone）一詞隨著大型水利工程的興建越來越受關注［1］，消落帶處于水陸生態(tài)系統(tǒng)的過渡地帶，建壩蓄水導致大面積的自然河岸帶遭到淹沒，周期性水位漲落且人為控制性較強是其顯著特點［2］。由于自身類型的多樣性、動態(tài)變化性及環(huán)境復雜性等特點，使人類認識此領域存在理論和實際的困難。一般這些水庫開始蓄水后，通過不連續(xù)和不穩(wěn)定方式控制自然水流運動將對流域生態(tài)產(chǎn)生嚴重的破壞，不僅改變了原有河流流量模式和水動力條件，而且水庫長期蓄水和非季節(jié)性泄流導致消落帶生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力下降［3－4］，使其結構和功能失穩(wěn)退化，消落帶植被逐漸萎縮并慢慢消失。同時植被被破壞直接導致消落帶生物多樣性急劇下降，生態(tài)惡化［5］。這些問題歸根結底均是因庫區(qū)植被被破壞所致，故消落帶的植被恢復是關鍵［5－6］。

國內(nèi)外學者對水庫消落帶植被恢復做了大量研究，主要集中在消落帶植被演替［7］、消落帶植被構成［89］、消落帶適生植物篩選［10］、消落帶植被恢復限制因素［11－13］和消落帶植被恢復模式［14－16］等方面。這些研究對于選擇合適的植物種類用于消落帶生態(tài)體系建設具有重要的理論和實踐價值?？偨Y國內(nèi)外消落帶植被恢復和生態(tài)修復研究進展，分析消落帶植被恢復研究過程中可能或實際存在的限制因素，對進一步加強我國消落帶植被恢復研究具有重要意義。

在國內(nèi)外大量關于水庫消落帶植被恢復研究的基礎上，筆者針對可能對消落帶植被恢復產(chǎn)生影響的因素進行較全面且深入的剖析及綜述，闡述了進行消落帶植被恢復的2個重要前提，即消落帶類型劃分和植被恢復植物的選擇及配置，展望了未來關于水庫消落帶植被恢復研究重點及趨勢，旨在為國內(nèi)植被恢復相關研究及工程實施提供參考。

1 消落帶植被恢復的影響因素

1.1 水位節(jié)律

水庫消落帶作為一種獨特的地貌［17］，其擁有與其他濕地生態(tài)系統(tǒng)顯著不同的水環(huán)境變化規(guī)律。所以水位節(jié)律不僅是消落帶生態(tài)系統(tǒng)最核心的環(huán)境因素之一，同時也是影響水庫消落帶植被恢復最關鍵的限制因素。人工水庫為滿足發(fā)電、蓄水、排洪和灌溉等功能的需要，通常實施與自然湖泊相反的冬蓄夏泄的水位調度辦法［18－20］，即夏季低水位冬季高水位的反季節(jié)蓄水方法，使得大多數(shù)處于消落帶區(qū)域的植被難以生存而死亡，有的物種甚至完全消失［2122］。有研究指出，水位年內(nèi)變化湖泊的物種多樣性比水位年際變化湖泊的豐度低［13］，且物種多樣性隨水庫水位漲落次數(shù)的增加而降低［23］，原因在于植物生長周期與淹沒期相重疊；適合生長的一年生植物因為其生長周期與淹沒期不完全重疊而存活下來成為優(yōu)勢物種［22］。大多數(shù)人工水庫都屬于年內(nèi)水位變化類型，從而使得消落帶植物以一年生或多年生草本植物為主［22，24］。故在消落帶植被恢復的實際工程中，尤其在植被恢復初期，要充分考慮水淹對人工恢復植被的影響。

水淹通常會引起其他相關因素發(fā)生變化從而影響植物生長。水位上升引起植物缺氧及光線穿透率變化，導致植物光合作用性能降低，同時在一定程度上對水溫產(chǎn)生影響［25］。程瑞梅等［26］指出，水淹區(qū)段內(nèi)經(jīng)過水淹后裸露的土壤含水量降低、容重增加、毛管孔隙度減少、通氣度較差，說明季節(jié)性水淹導致土壤結構被破壞、土壤質量逐漸變差。李飛等［27］研究指出，隨著海拔降低和淹水強度增強，土壤pH趨于堿性，微生物生物量和微生物熵降低，消落帶低海拔土壤受水淹脅迫強度較大且時間較長，土壤環(huán)境質量在一定程度上降低，這些因素的改變都將決定消落帶植被恢復適生植物的配置和選擇。

植物生長季節(jié)與水庫水位變化規(guī)律將直接影響植物群落特征及結構。在非生長季，植物因為新陳代謝降低等因素，有可能采用忍耐策略度過淹水期。另有研究指出，消落帶的某些物種，如南川柳（Salix rosthornii）在較長時間的冬季淹水后蓋度增加［28］，但短期夏季淹水后蓋度卻明顯降低，原因在于某些植物對生長季淹水的敏感度相對于非生長季淹水高［29］。因此在消落帶植被恢復初期，除了充分考慮植物是否耐淹外，還需要考慮植物的生長季是否與水庫水位節(jié)律有沖突；同時，在水淹之前保證植物擁有適合且足夠的生長時間。這是保證植被淹水后能夠存活的關鍵，也是消落帶植被恢復的關鍵。

1.2 浪涌

浪涌通過水位變化對消落帶土壤進行沖刷從而影響消落帶植被。水庫邊坡因地形地貌、土質、坡度及營養(yǎng)程度等形成不同類型的消落帶［30－32］，浪涌對不同類型的消落帶呈現(xiàn)不同的破壞力，土質松軟且坡度較大的消落帶往往易受波浪的侵蝕，甚至發(fā)生塌岸等地質災害［33］。在水位上升前的干旱、土壤風化和土壤團聚體喪失等因素影響基礎上，浪涌的沖刷對消落帶土壤和植被的影響更強。同時，處在不同水域的消落帶其受浪涌影響的強度及頻率等均不同，處于航道周邊及位于開闊地帶的消落帶其受波浪沖刷的強度更大，頻率更高。故在消落帶植被恢復初期，應結合生態(tài)工程手段加強防浪消浪措施。植被通常有一定的消浪作用，所以在進行消落帶適生植物篩選時，不僅要考慮植物的耐淹耐旱性能，還要考慮植物本身的生長特征，一般具有耐淹耐旱性同時能夠迅速生長出大量匍匐莖的草本植物可作為消落帶植被恢復的先鋒植物［34－35］。

浪涌對消落帶的沖刷作用除因消落帶類型及消落帶所處區(qū)域不同而不同外，還因水位在各個高程的停留時間不同而不同。消落帶某高程段將要被淹或者被淹之后出露于水面時，浪涌都會對其產(chǎn)生不利影響［36］。雖然各個水庫消落帶水淹時間隨高程變化，但水位停留時間不隨高程變化，且各水庫浪涌規(guī)律各有其特點。說明，浪涌對消落帶的沖刷作用大小并不遵循嚴格的高程變化趨勢。因此，在進行消落帶植被恢復時應注意浪涌隨高程的作用規(guī)律對每個高程采取合理防浪消浪辦法，以期將浪涌對消落帶以及恢復初期植被的破壞降到最低。

1.3 氣候

1.3.1 干旱 消落帶雖處在水陸交叉的位置，但水庫消落帶出現(xiàn)的干旱脅迫同樣不容忽視［37－38］。人工水庫為滿足發(fā)電及蓄水等功能進行周期性的人工水位調節(jié)，其水位呈現(xiàn)年內(nèi)變化特性，這將產(chǎn)生水淹與干旱交替出現(xiàn)的土壤水分脅迫現(xiàn)象，水淹浸泡導致土壤質量及保水能力降低，出現(xiàn)干燥和板結等情況［2627］；在非淹水及無降雨時，由于高溫蒸發(fā)作用，土壤含水量出現(xiàn)一定程度的下降，消落帶出現(xiàn)一定程度的干旱，而這種干旱將直接影響植株生長［39－40］。Suresh等［41－42］認為，土壤水分脅迫對植物的凈光合速率（Pn）、表觀量子效率（φ）、氣孔導度（Gs）和胞間CO2濃度（Ci）等產(chǎn)生影響，進而影響植物的光合速率，導致植物的生物量和生產(chǎn)力下降。同時，植物細胞缺水引起溶質濃度升高導致細胞滲透勢降低，影響滲透調節(jié)［43］。李強等［37］研究發(fā)現(xiàn)，消落帶干旱導致菖蒲植株葉長、葉寬、株葉長、總葉長、葉片數(shù)和總葉片數(shù)以及植株存活數(shù)顯著降低。

消落帶水淹和干旱環(huán)境要求篩選的適生植物不僅具有適應水分飽和與過剩的能力，還要具有適應水分虧缺與干旱的能力［38］。所以，消落帶植被恢復期，尤其在植被恢復初期，為保證植物在淹水之前或淹水之后有足夠正常生長的時間，除在植物篩選上多做研究外，還需探討消落帶土壤在非降雨季節(jié)的水分變化，以及面對干旱時植物生理生化指標的異常，以期在適當?shù)臅r間進行灌溉澆水，實現(xiàn)效益最優(yōu)化。

1.3.2 降雨 全球變暖不僅可引起干旱，而且可引致極端降雨天氣。消落帶不同于其他濕地生態(tài)系統(tǒng)，其最下端和最上部之間往往形成巨大斜面落差，在降雨季節(jié)，其受坡面徑流的影響尤為突出。由降雨引起的坡面徑流作為造成水土流失的主導因子［44］不僅能帶走消落帶土壤的營養(yǎng)物質，同時能產(chǎn)生大量水槽溝壑，使得消落帶生態(tài)系統(tǒng)屢遭破壞，尤其南方大部分人工水庫消落帶出露水面時期正是南方水熱資源豐富的夏秋季節(jié)，降雨引起的水土流失問題尤為突出；在浪涌的協(xié)同影響下可產(chǎn)生地質災害，影響消落帶生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定［45］。坡面徑流不僅是影響消落帶穩(wěn)定的重要因素，同時也是進行植被恢復過程中需要面對的不利因素之一。坡面徑流由降雨產(chǎn)生，往往同時以層流和股流形式侵蝕坡面。其侵蝕強度與降雨強度、坡度及坡面土質結構等有密切關系［46］。在消落帶植被恢復初期，由于坡面較陡且植被較稀疏使得滲透率很低，一般小雨便可形成層流侵蝕，帶走粒徑0.063mm以下的小土粒；大雨暴雨則可產(chǎn)生沖刷，沖移粒徑2cm以上的質粒［33］。尤其在植被恢復初期，植物根系并未形成一定規(guī)模且單位面積生物量較低，對降雨產(chǎn)生的雨滴濺蝕及坡面流的阻擋并不理想，對植被的沖刷影響較大，故在消落帶植被恢復初期，應加強抵抗雨滴濺蝕和坡面流的措施，將降雨對植被恢復的影響降到最低。

1.4 人類活動

人類活動對水庫消落帶的影響范圍及程度差異較大?；厮畢^(qū)部分消落帶在成庫前是肥沃的耕地和園地，即使原是瘠薄土地也可能因為成庫后的泥沙淤積而成為肥沃土地。受利益驅動及庫區(qū)人地矛盾影響，當?shù)剞r(nóng)民或有關部門會自發(fā)地無序開墾和不合理利用消落帶土地［47］，這不僅破壞水庫生態(tài)環(huán)境，也因為農(nóng)活、刈割雜草等活動對消落帶植被直接造成不良影響。另一方面，大部分人工水庫同時兼具旅游景觀功能，部分兼具航運功能，每天數(shù)百艘過往的船只形成大小不等的涌浪沖擊，淘刷岸坡［48］；同時，淘沙金、挖河沙及網(wǎng)箱養(yǎng)魚等人為因素通過影響庫岸穩(wěn)定從而影響庫區(qū)消落帶植被的恢復［49］。位于城市區(qū)域的消落帶因受人類活動的干擾強度更大，生態(tài)環(huán)境更易遭破壞，消落帶區(qū)域的植被生長受人類直接影響較明顯［50］。

1.5 其他

在植被恢復初期，除水淹、浪涌及氣候等因素影響植被生長外，植物種植方式、配置模式、種植季節(jié)、整土形式和施肥模式等因素也或多或少影響消落帶植被的恢復。不同的植物適宜不同的種植方式，特別是草本植物，在挑選種植方式時不僅要考慮土壤環(huán)境及整土難易程度，還要考慮消落帶坡度，較陡的消落帶往往受浪涌及降雨等影響較大。水庫消落帶自上而下具有較大落差，其不同高程水淹時間和受浪涌影響時間不盡相同，不同高程段適宜栽種不同類型的植物，采用適宜的植物配置模式進行植被種植，可以將各類型植物對消落帶植被恢復的貢獻最大化。種植季節(jié)由水庫水位變化決定，不同的植物有不同的物候類型，其適宜生長的季節(jié)也不同。在進行植物種植之前，將根據(jù)需要對消落帶進行適當整土，如果是匍匐莖較發(fā)達的草本或藤本植物，應針對消落帶大面積進行輕微整土，以便植物匍匐莖能夠迅速鋪展開形成規(guī)模效應。大部分水庫消落帶都存在或深或淺的貧瘠程度，在植物種植初期，需要施以基肥，以保證其充足生長。為保證其生長持續(xù)，在水淹之前，往往將化肥和農(nóng)家肥結合使用，并深挖基底用于埋肥，防止肥料因坡面流、水淹及浪涌等原因而散失，但化肥的使用會引起水質問題，不宜大量使用。

2 消落帶植被恢復的2個重要前提

2.1 消落帶類型

生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)類型劃分對認識和保護生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的作用［32］。水庫消落帶的類型劃分直接關系到針對退化消落帶植被恢復方式的選擇，熟悉目標水庫消落帶的類型對合理選擇植被類型、種植方式及施肥方法等都具有直接指導意義（表）。正確的消落帶分類對消落帶治理以及模型的建立具有重要作用［1］，同樣也是進行消落帶植被恢復的重要基礎。謝會蘭等［51－53，30］的劃分依據(jù)太過單一，對消落帶植被恢復指導意義不大。夏品華等［31］對消落帶的劃分考慮了土壤質地、地形地貌及坡度，具有一定參考價值，但并未指出受水淹和人類活動等影響的程度及水土流失狀況，對實際植被恢復的指導性不強。雷波［32］對消落帶類型劃分較嚴謹，考慮了水位變化、地形地貌及坡度等因素，對于植被恢復指導意義較大，但其仍未明確指出土壤營養(yǎng)狀況，無法科學配置土壤營養(yǎng)?？傊鋷ь愋偷膭澐忠婵紤]消落帶地質地貌、水文特征、理化性質和土壤特性和人類活動影響等因素進行，且不同的水庫具有明顯不同的地質地貌和水文等特征，受人類活動影響也不盡相同，從而形成原因具有明顯區(qū)別。消落帶植被恢復受水位節(jié)律、浪涌、氣候及人類活動等因素的影響，同時其植被生長需要適宜的水肥、種植方式和生長季節(jié)等，綜合消落帶本身坡度、地質地貌及所處地段等特點，進行消落帶類型的劃分，才能在植被恢復工作中確保各種資源的合理利用。

表 國內(nèi)幾個典型人工水庫消落帶生態(tài)類型的劃分Table The type division of WLFZ of some reservoir in China

2.2 植物的選擇與配置

消落帶植被恢復首先需要進行植物的選擇。在植被恢復工程實施或研究中，可參考前人相關研究成果選擇備選植物，再結合實際水庫消落帶環(huán)境對備選植物進行篩選［20，52］。目前，有關消落帶植被恢復研究選擇的主要植物可分為喬木、灌木和草本3大類。

國內(nèi)進行水庫消落帶植被恢復研究或實際工程選擇的喬木主要有水榕（Ficus spp）、水翁（Cleistocalyx operculatus）、落羽杉（Taxodium distichum）、池杉（Taxodium ascendens）、白千層（Melaleuca leucadendron）、水杉（Metasequoia glyptostroboides）、垂柳（Salix babylonica）和桑樹（Morus alba）等［34，53－55］；選擇的灌木主要有黃槿（Hibiscus tiliaceus）、秋華柳（Salix variegates）和火棘（Pyracantha fortuneana）等［53－54，56］；選擇的草本植物主要有狗牙根（Cynodon dactylon）、蘆葦（Phragmites australis）、香根草（Vetiveria zizanioides）、鋪地黍（Panicum repens）、牛鞭草（Hemarthria altissima）、百喜草（Paspalum Notatum）和李氏禾（Leersiahexandra Swartz）等［32，34，3637，56］。其他植物諸如水松（Glyptostrobus pensilis）、意楊（Populus euramevicana）、香樟（Cinnamomum glanduliferum）、赤桉（Eucalyptus camaldulensis）、梔子（Gardenia jasminoides Ellis）、小梾木（Swida paucinervis）、毛杜鵑（Rhododendron pulchrum）、疏花水柏枝（Myricaria laxiflora）、馬棘（Indigofera pseudotinctoria）、水蔥（Scirpus validus）、鈍葉草（鈍葉草）、香蒲（Typha orientalis）、野地瓜藤（Ficus tikoua）、蘇丹草（Sorghum sudanense）、水蓼（Polygonum hydropiper）、蒼耳（Xanthium sibiricum）、馬唐（Digitaria sanguinalis）、小蓬草（Conyza Canadensis）、蓮子草（Alternanthera philoxeroides）、狗尾草（Setaria glauca）、蟛蜞菊（Wedilia chinensis）、菖蒲（Acorus calamus）、合萌（Aeschynomene indica）及旱稗（Echinochloa crusgalli）等［4，34，36－37］在實際工程中應用較少，但可作為消落帶植被恢復的備選植物。

在進行消落帶植被恢復之前，植物的選擇是消落帶植被恢復的關鍵一環(huán)［20，57］，但同時必須意識到不同的消落帶適生植物適宜生長的消落帶高程段不同。植物的配置直接關系到植被恢復的成敗。通常消落帶植物配置依據(jù)高程自上而下采用喬木＋灌木＋草本、灌木＋草本及草本的配置模式［58－59］，以期達到喬木、灌木和草本的完整消落帶生態(tài)系統(tǒng)和立體景觀效果。但在實際工程中，植物除考慮高程因素外，多依據(jù)消落帶水位變化規(guī)律、浪涌高程影響規(guī)律、消落帶高程差及坡度等因素進行適生植物栽種的配置，使植物達到最佳生長狀態(tài)，提高消落帶植被恢復效果。

3 小結

1）水庫消落帶植被恢復影響因素主要有水位節(jié)律、浪涌、干旱、降雨和人類活動等，且在不同水庫消落帶該因素又具有不同特點；其他諸如植物種植與配置方式、種植季節(jié)、整土形式和施肥模式等因素也不同程度地影響消落帶植被的恢復。單一的影響因素研究難以科學指導實際植被恢復，在工程實施前，應全面查找與該水庫相關主要影響因素的信息，并分析探討各因素的特點，為消落帶類型的劃分和植物的選擇及配置提供支撐，同時采取措施應對這些因素對植被生長的影響。

2）消落帶植被的劃分和植物的選擇及配置是決定消落帶植被恢復成敗的關鍵。消落帶類型的劃分直接關系到其植被恢復方式的選擇，且對于合理選擇植被類型、種植方式、配置模式及施肥方法等都具有直接的指導意義；同時，不同類型消落帶應采用合適的工程方式對岸坡進行處理及穩(wěn)固。植物的選擇除參考已有研究成果外，還應當加大對植物適應性的研究，而不僅僅停留在植物篩選的環(huán)節(jié)；植物配置也不再是簡單的相加，而應充分發(fā)揮每一類植物的特點及綜合植物生長季節(jié)，從空間配置向時間配置轉移。

3）消落帶生態(tài)系統(tǒng)是一個特殊的水陸交叉生態(tài)系統(tǒng)，兼具陸生生態(tài)系統(tǒng)和水生生態(tài)系統(tǒng)的特點［17］。一般在進行植物篩選研究時水淹因素考慮較多，今后應結合水淹與干旱交替脅迫的影響探討植物對消落帶的適應能力；此外，還應考慮降雨和浪涌等直接對植物的影響，并將植物根系的固土能力及防沖刷能力也作為消落帶植物篩選的考慮條件［45］?？傊?，研究多因素影響將是進行消落帶植被恢復影響因素研究的趨勢。

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（責任編輯：王 海）

Research Progress of Factors Influencing Vegetation Restoration in Reservoir Water－Level－Fluctuating Zone in China

YANG Haoxing1，2，BING Yongxin2，CHEN Sili2，YI Hao2，ZHANG Zhengke2，ZENG Shengke2，XIE Wuming1，GUO Qingwei2＊

（1.School of Environmental Science and Engineering，Guangdong University of Technology，Guangzhou，Guangdong 510006；2.South China Institute of Environmental Sciences，MEP，Guangzhou，Guangdong510655，China）

The starting point and purpose of research of water－level－fluctuating zone（WLFZ）is the revegetation of reservoir，the revegetaion of reservoir is impacted by various factors.To provide the reference for the relative revegetation research of WLFZ and engineering project in China，the authors reviewed the research progress of mode and characteristics of factors influencing WLFZ vegetation restoration，and the division of belt type，plant selection and configuration，it was also pointed out that two most critical premise conditions to the success of vegetation recovery were the classification of belt type and plant selection and configuration.

impact factors；water－level－fluctuating zone；vegetation restoration；rhythm of water level；surge

S181.3；Q945.79

A

1001－3601（2016）08－0361－0148－06

2016－02－20；2016－07－03修回

國家自然科學基金項目“具高效脫氮除磷特性的植生混凝土護砌材料開發(fā)及其作用機理研究”（50908095）；廣東省自然科學基金項目“具高效脫氮特性的植生混凝土護砌材料的開發(fā)研究”（9451065501002521）

楊好星（1990－），男，在讀碩士，研究方向：水庫湖泊岸坡植被恢復。E－mail：738912472＠qq.com

＊通訊作者：虢清偉（1975－），男，教授級高級工程師，從事環(huán)境應急與風險管理、環(huán)境工程與設計研究。E－mail：guoqingwei＠scies.org