盧 彬

（重慶交通大學(xué)，重慶400000）

水庫消落帶是因為水庫蓄水或者泄洪而使土地周期性被水淹沒或出露水面的特殊區(qū)域，消落帶具有特殊的能量交換、物質(zhì)循環(huán)和生態(tài)格局動態(tài)特征，對水庫工程安全和水生態(tài)環(huán)境具有重要作用。國內(nèi)有關(guān)消落帶的研究起步比較晚，早期消落帶的研究，主要是以水庫岸線穩(wěn)定、泥沙淤積、水庫工程以及水質(zhì)安全問題為側(cè)重點。伴隨三峽水電站建設(shè)形成了消落帶，學(xué)者們才開始關(guān)注庫區(qū)消落帶生態(tài)系統(tǒng)，推進庫區(qū)生態(tài)修復(fù)。因而，近幾年研究主要以水庫消落帶生態(tài)系統(tǒng)的健康、變化機制為主，研究方向主要集中在植被干濕交替、土壤微生物作用、生態(tài)格局演化等方面。

隨著水庫對區(qū)域環(huán)境的作用和影響增加，其消落帶生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性、邊緣性和過渡性極易引發(fā)水土流失、泥沙淤積、水陸地交叉污染、生境退化、生物多樣性銳減等問題。消落帶是陸域集水區(qū)泥沙、有機物、化肥和農(nóng)藥進入水域前的最后一道生態(tài)屏障，也是水體循環(huán)調(diào)節(jié)的緩沖帶，在凈化陸域集水區(qū)面源污染、穩(wěn)定庫岸、防止水土流失、提供生物生境、維持水陸動態(tài)平衡等方面都提供了不可替代的生態(tài)服務(wù)功能。三峽庫區(qū)兩岸由于兩季水位的巨大落差，常年禿露，嚴重影響消落帶生態(tài)功能，所以研究消落帶的生態(tài)修復(fù)具有非常重要的現(xiàn)實意義。

國內(nèi)學(xué)者圍繞三峽庫區(qū)消落帶的生態(tài)修復(fù)開展了深入且廣泛的研究工作，本文通過查閱消落帶生態(tài)修復(fù)相關(guān)的發(fā)表文獻，對現(xiàn)有的研究方向進行了提煉與總結(jié)，對現(xiàn)有的成果技術(shù)進行綜述，為今后的研究工作提供參考和借鑒。

1 消落帶修復(fù)研究概況

1.1 早期研究

早期研究未深入到生態(tài)修復(fù)方面，主要包括水庫岸線穩(wěn)定、泥沙淤積、水庫工程以及水質(zhì)安全問題等。水庫消落帶對于水庫兩岸的穩(wěn)定性、入庫泥沙和水庫水質(zhì)具有重要的意義，與普通河流面臨的環(huán)境問題相似，比如，生活垃圾、工業(yè)固體廢物在三峽水庫消落帶中隨意堆放，沿岸地區(qū)向三峽水庫中大量排放污水廢水，嚴重影響了三峽水庫的水質(zhì)健康，水庫消落帶農(nóng)田和工廠密集，導(dǎo)致水庫水體多項水質(zhì)指標超標，水庫消落帶的植物群落退化，庫區(qū)環(huán)境污染嚴重。

1.2 消落帶土壤

張淑娟通過長達10年的研究，發(fā)現(xiàn)周期性的水位漲落和反復(fù)干濕交替作用對土壤的結(jié)構(gòu)影響顯著，其改變了土壤抗剪強度，加速了團聚體破碎，顯著降低了團聚體的穩(wěn)定性。水位高程越低，抗剪強度指標變化越顯著，淹水時間越長，團聚體越不穩(wěn)定。因而，在水位上升和驟降過程及反復(fù)干濕交替作用下，消落帶土壤物理、化學(xué)和力學(xué)特性將發(fā)生巨大變化，降低了消落帶坡地土體穩(wěn)定性，往往導(dǎo)致土壤侵蝕加劇，植物生長基質(zhì)流失。現(xiàn)有的相關(guān)研究方向主要包括土壤結(jié)構(gòu)破壞、土壤侵蝕、金屬污染等。就土壤侵蝕問題，現(xiàn)存技術(shù)主要有混凝土、半混凝土以及土質(zhì)-植物工程技術(shù)。鋼筋混凝土工程雖然可以有效固坡，但成本高、景觀效果差、不利于植物生長，而半混凝土或土質(zhì)-植物工程技術(shù)可以促進植物與土壤的良性互動。因而，目前最佳的治理措施是植物護坡。就植物方面，學(xué)者們展開了廣泛研究。土壤侵蝕的治理是植被恢復(fù)研究開展的起源。對于植物的選擇，朱凱等人提出主動修復(fù)，即種植適應(yīng)性強的植物，對于土壤飽和導(dǎo)水率的影響大于被動修復(fù)（修復(fù)自然草地）。對于土壤基質(zhì)的運用，賀秀斌等人提到水庫有62%左右<15°的旱地與臺地，容易形成局部性滯留水體，自然排水緩慢，妨礙植被恢復(fù)的有效利用，需挖掘快速排水溝渠排干。

土壤中金屬元素帶來的潛在生態(tài)環(huán)境風(fēng)險不容小覷，重金屬的積累會影響土壤中的生物活性以及營養(yǎng)供給。李艷艷等人調(diào)查發(fā)現(xiàn)目前金屬含量分布呈現(xiàn)上游及下游較高，庫區(qū)中游較低的空間分布格局，且隨淹沒周期增加，金屬元素存在向江水中遷移的環(huán)境風(fēng)險。該方向的發(fā)表文獻主要圍繞三峽庫區(qū)土壤中氮、磷元素、重金屬元素含量和其間的循環(huán)對生態(tài)環(huán)境的影響，而現(xiàn)有研究仍然存在一些問題，如對于多種金屬元素的復(fù)合污染研究相對缺乏、各金屬元素背景值的科學(xué)確立仍待商榷、金屬元素動態(tài)影響機理缺乏系統(tǒng)性研究、重金屬在土壤-水體-植物系統(tǒng)中遷移變化等的研究較少。

1.3 植被恢復(fù)

現(xiàn)有庫區(qū)消落帶治理多采用植被修復(fù)技術(shù)，該方向研究主要從穩(wěn)固消落帶邊坡、篩選適生植物方面出發(fā)，分為生物技術(shù)措施和生物結(jié)合工程技術(shù)措施，主要依靠植物自身生長起到防止水土流失的作用。為此，國內(nèi)外學(xué)者從消落帶植被出發(fā)做了大量研究，主要集中在消落帶植被演替、消落帶植被構(gòu)成、消落帶適生植物篩選、消落帶植被恢復(fù)限制因素以及恢復(fù)模式等方面。楊好星等人指出消落帶植被恢復(fù)受水位節(jié)律、浪涌、氣候以及降雨等因素的影響。因而，進行植被恢復(fù)，必須注重消落帶類型的歸類合理性以及植物選擇的匹配度，從而使植物達到最佳的生長狀態(tài)，提高消落帶植被的恢復(fù)效果?，F(xiàn)如今，消落帶的適生植被主要包括狗牙根、香草根、桑樹、落羽杉、蒼耳等喬灌草本植物，但因地制宜，應(yīng)根據(jù)各類消落帶的具體情況通過栽培引種、結(jié)合生理生態(tài)指標測量等方式，統(tǒng)計植物保存率和生長量來篩選具體的適宜物種。除此之外，一些學(xué)者還考慮到恢復(fù)模式選擇的影響，即消落帶各區(qū)域上下段的植被種類以及層次的安排。

所謂生物技術(shù)，即根據(jù)消落帶的坡度、土壤、海拔等環(huán)節(jié)條件構(gòu)建多種復(fù)合植被的技術(shù)，利用這類種植模式達到效果。而生物結(jié)合工程技術(shù)就是利用植物生長和工程改造，在保護水土的同時提高消落帶生態(tài)功能?，F(xiàn)有的工程輔助技術(shù)包括唐定丹等人提出的復(fù)合錨墊生態(tài)修復(fù)技術(shù)、鐘榮華等人提出的消落帶串珠式柔性護岸技術(shù)、簡尊吉等人提出的生態(tài)袋護坡技術(shù)等。

該研究方向雖然被廣泛利用，但仍然存在植物的生理生態(tài)響應(yīng)與適應(yīng)機制不明確、植物生長長期監(jiān)測不力、生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展演變難以明了、實踐周期長等難題。

2 現(xiàn)存研究成果技術(shù)

現(xiàn)有相關(guān)研究技術(shù)較多，主要圍繞土壤侵蝕及植被恢復(fù)展開研究，挑選以下幾個技術(shù)代表進行討論。

2.1 混凝土菱形框格梁

該技術(shù)主要利用混凝土菱形框?qū)吰逻M行防護，然后通過覆蓋草皮的方式從外觀上達到綠化效果。該技術(shù)需要大量使用混凝土、鋼筋等建筑材料，且施工難度大、成本高，雖然從外觀上考慮了一定的景觀效果，但并未從根源解決問題，與生態(tài)修復(fù)理念并不契合。

2.2 串珠式柔性護岸技術(shù)

該技術(shù)從消減波浪沖刷、固持消落帶土壤為目的出發(fā)，提出依靠鋼筋相互串聯(lián)和構(gòu)件體自嵌銜接鉸鏈式覆蓋消落帶坡面，在磚體種植穴中種植耐濕植物的自鎖定消浪植生型生態(tài)護坡技術(shù)和串珠式柔性護岸技術(shù)。通過灌木和草本植被地上茂密莖葉的水文效應(yīng)和地下根系纏繞對土壤的錨固力學(xué)效應(yīng)來實現(xiàn)固土護坡，使之既穩(wěn)定消落帶表層，又能恢復(fù)遭破壞的自然生態(tài)環(huán)境，印證了植物-工程相結(jié)合的消落帶生態(tài)護坡理念。

2.3 生態(tài)袋護坡技術(shù)

該技術(shù)主要是將生態(tài)袋堆疊在消落帶上，各袋體聯(lián)結(jié)相扣，在袋中種植植被，從而解決土壤流失帶來的植被難以恢復(fù)的問題。生態(tài)袋由聚丙烯或聚酯纖維材料制成，性能良好，對于土壤基質(zhì)可以就地取材，避免了能源高消耗、建筑材料高污染。但該技術(shù)受土壤營養(yǎng)成分持久力的制約，且對植物耐旱耐淹性能具有較高的要求。

2.4 復(fù)合錨墊生態(tài)護坡技術(shù)

該錨墊主要由土壤固化墊、植物海綿、植物保護墊以及錨索四部分組成。通過植物海綿這種新型的栽培基質(zhì)代替土壤基質(zhì)，保護墊增強植物抗沖刷能力與生長能力，固化墊提供坡面防護、解決排水問題，箭頭錨固定物件以及坡面淺層，它們各司其職、共同作用，為植物的適應(yīng)生長創(chuàng)造一定的可能性。就目前看來，消落帶的土壤存在是是否制約消落帶植被恢復(fù)的瓶頸。這種技術(shù)減少了植被恢復(fù)對于土壤基質(zhì)的依賴性，創(chuàng)造了更高的利用價值、更好的利用性能。

3 展望與討論

本文從三峽庫區(qū)消落帶目前所面臨的問題出發(fā)，對消落帶生態(tài)修復(fù)相關(guān)的研究概況進行了總結(jié)。針對消落帶生態(tài)修復(fù)研究方法，國內(nèi)學(xué)者展開了廣泛研究，并不斷進行優(yōu)化，本文圍繞幾個具有代表性的技術(shù)成果進行了整理與總結(jié)。經(jīng)過多年的優(yōu)化調(diào)整，在消落帶生態(tài)修復(fù)方面取得了豐碩成果，然而研究仍有不足之處，需要進一步討論。

（1）現(xiàn)有研究中對土壤本身的研究較少。消落帶水位漲落、干濕交替，對土壤的影響是巨大的，然而消落帶土壤研究比較困難，目前仍然缺少系統(tǒng)性研究，生態(tài)影響機制的研究并不完善。

（2）植被恢復(fù)方面研究較多，其解決方案也是在逐步優(yōu)化，但就目前而言，恢復(fù)技術(shù)大多依賴土壤，植被在土壤中生長的長期監(jiān)測并未實現(xiàn)，生態(tài)機理的發(fā)展尚未明確。

（3）現(xiàn)存技術(shù)中尚未出現(xiàn)兩全的方案，造價低的技術(shù)，依賴土壤的營養(yǎng)基質(zhì)的持久度且對植物有較高要求。不依賴土壤中營養(yǎng)成分的技術(shù)，則需要利用高分子材料，造價較高。

4 結(jié)束語

總的來說，通過對三峽庫區(qū)消落帶研究概況以及相應(yīng)技術(shù)的探討與總結(jié)，當下應(yīng)該優(yōu)化對植物的選取布置，明晰植物與土壤的作用機制，考慮各地區(qū)消落帶的差異，研究適應(yīng)性較強、造價較低的生態(tài)修復(fù)技術(shù)。