廣東省連南板洞水庫消漲帶植被生態(tài)修復研究

廖水意，唐 剛，吳書德，劉浩林，吳顥林，彭友貴

(1. 廣東連南板洞省級自然保護區(qū)管理處，廣東 連南 513300； 2. 華南農業(yè)大學林學與風景園林學院，廣東 廣州 510642)

水庫消漲帶是指因水庫水位反復周期性變化而在庫區(qū)周圍形成的干濕交替區(qū)，即最高水位與最低水位間的庫岸區(qū)域，也稱為消落區(qū)、消落帶、漲落帶等[1]。水庫蓄水受人為干預，水位高差較大，造成消漲帶高差也大，少則幾米，多則二三十米，如廣東新豐江水庫消漲帶23 m，三峽庫區(qū)30 m。由于水淹和裸露交替出現(xiàn)，水庫消漲帶生境變化極端，土壤貧瘠，一般植物難以生長，常呈裸露狀態(tài)，隨著降雨的沖刷和水位的消漲起落，水土流失嚴重。淹露交替造成生態(tài)環(huán)境的極端變化，使水庫消漲帶植被恢復成為世界性的難題[2]。消漲帶植被恢復重建是一項復雜的系統(tǒng)工程，需要針對不同水庫的立地條件和水庫運行特點，確定植物種類及其配置、營造方式以及輔助工程措施等。本研究通過粵北連南縣板洞水庫消漲帶植被生態(tài)修復實踐，探索華南高海拔地區(qū)水庫消漲帶植被恢復技術，以期為構建水庫庫岸帶生態(tài)安全屏障提供參考。

1 研究區(qū)概況

板洞水庫位于廣東清遠市連南瑤族自治縣最南端，東經(jīng)112°13′36″～112°25′13″，北緯24°18′24″～24°26′06″，處于南亞熱帶向中亞熱帶的過渡地帶，屬典型的亞熱帶溫濕氣候，年均溫15.9 ℃，最熱月(7月)均溫24.6 ℃，最冷月(1月)均溫5.9 ℃；年均無霜期303.6 d；年均日照時數(shù)1 515 h；雨量充沛，雨熱同季，年均降雨量2 597.9 mm，雨季在4—9月，占全年降雨量的73%。

板洞水庫是廣東省海拔最高的中型水庫，壩頂海拔875 m，庫容3 640萬m3，是一座集發(fā)電、飲水、灌溉于一體的多功能水庫，擔負2個鄉(xiāng)鎮(zhèn)4萬人飲用水和4 000 hm2農田灌溉的任務，具有十分重要的社會和經(jīng)濟效益。由于板洞水庫的供水量大，在雨季大量蓄水，水位可達866 m以上，歷年最高水位867.64 m；少雨季節(jié)大量排泄供水，水位可低至855 m以下，歷年最低水位853.74 m。正常年份水位高差達11～12 m，每年高水位運行期有5～7個月，消漲帶面積約58.9 hm2。板洞水庫湖面寬廣，海拔高，風浪大，加劇了湖水對岸邊的土壤侵蝕，嚴重影響水庫水質和庫區(qū)景觀效果。

2 植被生態(tài)修復規(guī)劃設計

2.1 規(guī)劃設計原則

1)植物適應性與生態(tài)安全性

根據(jù)庫區(qū)氣候、庫岸立地條件和水位周期性變化，選擇抗旱耐淹、速生耐瘠、適應當?shù)貧夂驐l件的耐水植物，引入?yún)^(qū)外植物應考慮生態(tài)安全問題，避免造成生物入侵和生態(tài)破壞，植物種植后不影響水庫水質。

2)生態(tài)功能為主與兼顧景觀效果

植物配置首要考慮固岸護坡、防止水土流失的生態(tài)綠化功能，同時考慮景觀效果，注重植物種類的多樣性，為庫區(qū)發(fā)展生態(tài)旅游營造良好環(huán)境。

3)先易后難與分批實施

在華南高海拔地區(qū)水庫消漲帶林草植被恢復的實踐未見相關報道。鑒于連南板洞水庫海拔較高、消漲帶高差較大、連續(xù)淹水時間長等特點，先選取部分立地條件相對較好的消漲帶進行植被恢復試驗，篩選出適應性強的植物種類以及適宜的種植技術，由易到難，分批實施。

2.2 規(guī)劃實施范圍

板洞水庫濕地植被恢復第一期規(guī)劃范圍為水庫北部的庫尾諾灣和石門井灣沿岸消漲帶，坡度25°以下，立地條件相對較好。在規(guī)劃期近5年，水庫最高水位866.2 m，最低水位854.1 m，其中865、864、863和862 m水位線的淹水時長分別超過1、3、4和5個月，淹水時間在6—12月，各年視雨季到來的早晚和降雨量大小而有一定差異；而在862 m水位線以下，早的年份在5月就進入水淹狀態(tài)，且淹水時間更長。根據(jù)消漲帶淹水深度和淹水時長，將862 m水位線以上劃為林草結合的植被修復區(qū)，面積約11.8 hm2。

2.3 植物選擇

在華南地區(qū)水庫消漲帶植被修復研究中，修復效果好的草本植物有李氏禾(Leersiahexandra)[2-3]和鋪地黍(Panicumrepens)[4]等。試驗研究發(fā)現(xiàn)，香根草(Vetiveriazizanioides)既耐旱又耐澇，可在河岸、庫岸等水位波動地區(qū)種植[5]。蘆竹(Arundodonax)、蘆葦(Phragmitescommunis)和千屈菜 (Lythrumsalicaria) 等也可用于水庫消漲帶植被恢復[6]。適應水淹能力較好的木本植物有水榕(Ficusspp.)[7-8]、水翁(Cleistocalyxoperculatus)[9]、白千層(Melaleucaleucadendron)[10]、赤桉(Eucalyptuscamaldulensis)[11]等。

落羽杉(Taxodiumdistichum)、水松(Glyptostrobuspensilis)、池杉(Taxodiumdistichumvar.imbricatum)是華南地區(qū)具有廣泛適應性的濕生喬木，樹形高大、優(yōu)美，多生長在河岸、池塘岸邊或地下水位較高的地方，在淺水淤泥質灘涂也適宜生長，并被推薦應用于水庫消漲帶生態(tài)恢復[10-14]，但實際應用的研究成果還未見報道。

連南板洞水庫地處粵北山區(qū)，海拔較高，冬季氣溫較低，消漲帶高差大，木本植物選擇能適應較低氣溫條件的落羽杉、水松、池杉、水杉(Metasequoiaglyptostroboides)以及試引種在湖南益陽洞庭湖灘地生長良好的旱柳(Salixmatsudana)。在水位862 m以上庫岸，有自然分布的草本植物千金子(Leptochloachinensis)、水虱草(Fimbristylismiliaceae)、紫馬唐(Digitariaviolascens)、 地耳草(Hypericumjaponicum)、蛇含委陵菜(Potentillakleiniana)等，覆蓋度為20%～100%，為提升草本植物的多樣性與觀賞性，增植蘆葦。

2.4 植物配置

在上述選取的木本植物中，水杉耐水淹的能力相對較弱，規(guī)劃種植在水位線864 m以上，其他樹種種植在862 m以上，株間混交，行距2 m，株距2.5 m，“品”字型種植。在864 m水位線以上以及土坎和溪流入庫兩岸坡度較大地段，點綴種植蘆葦。

3 植物種植與管理

采用穴植方式，種植樹苗的穴規(guī)格為50 cm × 50 cm × 40 cm(深)，種植蘆葦?shù)难ㄒ?guī)格為20 cm × 20 cm × 20 cm，挖穴時將表土歸集，種植時回填。2014年3月種植，樹苗高1.8～2.5 m，高苗種植在低水位帶，矮苗種植在高水位帶。2015年1月補植一次。

苗木種植后兩三年，由于根系尚未完全生長開來，受水庫蓄水長時間的浸泡和沖刷，有的苗木出現(xiàn)傾斜、倒伏，退水后及時培土扶正。為監(jiān)測苗木生長狀況，設置3個面積為800 m2的固定監(jiān)測樣地，每個樣地從種植的最低水位線延伸到最高水位線。

4 植被修復效果

4.1 苗木存活率與保存率

種植后的次月，全部苗木萌發(fā)、長出新葉；種植2個月后，隨著水庫的蓄水和浸泡，部分苗木開始死亡。2015年1月調查顯示，苗木成活率沿水位高程的降低而下降，沒有被水浸泡的苗木成活率達100%，蘆葦為98.2%；864～865 m消漲帶種植的水杉全部死亡，低水位帶862～863 m種植的水松和落羽杉成活率分別只有60.2%和62.3%。整體來看，旱柳成活率最高，達80%以上，其次是落羽杉，水杉成活率最低(表1)。

表1 種植10個月苗木成活率Tab.1 Survival rate after 10 months of planting %

低水位帶苗木存活率低主要是受水淹影響。2014年板洞水庫降雨相對歷年來得早、雨量大，5月21—24日連降暴雨，水庫水位迅速從860.32 m上升到864.78 m，7月上旬達當年最高水位865.97 m，一直運行到11月10日水位才降至862 m以下，期間862～863 m、 863～864 m、 864～865 m和865～866 m消漲帶的淹沒時間分別為196 d、155 d、137 d和81 d。整個植被恢復區(qū)除866 m以上的少數(shù)苗木外，其余均受到不同程度的水淹，特別是低水位帶苗木僅種植2個月就連續(xù)浸泡達半年以上，植株全淹2～3個月，對苗木存活造成嚴重影響。此外，由于種植時間短，根系生長未穩(wěn)定，有的苗木被洪水沖走。2015年1月對低水位帶死亡苗木補植了池杉、水松和落羽杉。

2015年和2016年是近十多年來板洞地區(qū)降雨量第一和第三多的年份，年降雨量分別達3 347 mm和3 085 mm，其中2015年水庫水位從5月20日的860.75 m快速上升到6月10日的當年最高水位866.50 m，2016年的最高水位也達到了866.31 m，除處于高水位的極少數(shù)植株外，其他均受到長時間浸泡，導致低水位帶苗木死亡增加，862～865 m的旱柳全部死亡，水松、落羽杉和池杉在862～863 m的成活率降至50%～55.4%(表2)。

表2 種植3 a苗木成活率Tab.2 Survival rate after 3 years of planting %

種植3 a后，苗木保存率基本穩(wěn)定，2020年5月調查結果顯示，水松、落羽杉、池杉和水杉在865 m以上的保存率仍達88.7%以上，與2017年3月調查結果相比只降低了0.4%～1.6%，在862～864 m的低水位帶減少了1.5%～4.3%(表3)。

表3 種植6 a苗木保存率Tab.3 Survival rate after 6 years of planting %

保存率下降的原因主要是在雨季易受洪水沖刷的地方，由于土壤長時間的浸泡和沖刷，有的苗木倒伏或被沖走；另外，有的生長不良的苗木也由于長時間沒頂浸泡而死亡。

從種植以來苗木成活率與保存率的變化來看，落羽杉的保存率最高，在低水位帶也有50%以上，平均達82.1%；其次是水松和池杉；水杉在種植后受到長時間浸泡會死亡；旱柳在種植當年雖然低水位帶水淹達半年，且大部分苗木處于全淹狀態(tài)，其成活率仍在80%以上，可能部分旱柳存在假活現(xiàn)象，即樹干死亡，但樹梢有萌芽，但經(jīng)過第二年更長時間水淹后則全部死亡，只有種植在高水位帶的部分苗木成活；蘆葦在高水位帶保存率較高，部分植株全淹2個月仍成活，全淹后葉會被魚啃食。

4.2 樹高與胸徑生長

種植6 a植株高生長量與胸徑生長量見表4。

表4 植株高生長量與胸徑生長量Tab.4 Plant height growth and DBH growth

各水位帶平均樹高生長量為池杉 > 水松 > 水杉 > 落羽杉 > 旱柳，平均胸徑生長量為池杉 > 落羽杉 > 水松 > 水杉 > 旱柳。水松和池杉在864～865 m消漲帶的樹高和胸徑生長量最大，落羽杉的最大生長量位于864～866 m，而水杉則是高水位帶生長量大；旱柳的生長狀況極差，樹高和胸徑幾乎沒有變化，蟲害嚴重，枝條易枯死，來年又長出新枝。

從不同水位帶的生長狀況來看，水松、落羽杉和池杉在一定條件的水淹狀態(tài)下生長最好。在862～863 m低水位帶，年均淹水時間達6個月，其中水深2 m以上達4個月，植物生長狀況最差；而在866 m以上高水位帶，平均每年只有17 d水位超過該水位線，水松和池杉的生長狀況差于863～864 m水位帶。

4.3 植物生長適應性評價

2014—2019年經(jīng)歷了降雨量大的2015年和2016年以及干旱的2018年(水庫最高水位862.56 m，只有37 d超過862 m水位線)。從植物成活率、保存率和生長狀況綜合來看，落羽杉、水松、池杉具有較強的耐水性、一定的抗旱性和對當?shù)貧夂虻倪m應性，適宜在板洞水庫862 m以上消漲帶種植，在降雨量大的年份，可忍受連續(xù)淹水272～309 d，其中水深4 m以上達28～47 d，最大水深4.5 m；水杉的耐水性相對較弱，可以在865 m以上消漲帶種植，可忍受連續(xù)淹水47～137 d，水深1.5 m以下；旱柳不管是耐水性還是氣候適應性都不適合在板洞庫區(qū)種植；蘆葦適合在865 m以上消漲帶種植，在864～865 m水位帶雖有生長，但保存率低，長勢差，退水后葉片基本被魚吃光。

5 結語

植物的耐水淹能力不僅與種類有關，亦與個體高度、生長狀況有關。 同一種植物，不同的生長期耐水深度不一[11]，苗木種植初期根未長牢，抗淹能力弱[10]。由于在2014年剛種植2個月雨季就提早到來而且降雨量大，水位快速上升，苗木在生長的最佳季節(jié)進入水淹狀態(tài)，第二、三年又是降雨量更大的年份，水庫長時間在高水位運行，低水位帶苗木死亡較多，水杉、旱柳在865 m水位線以下全部死亡。潘林等[15]研究發(fā)現(xiàn)，在太湖灘地造林第二年，淹水深度30～50 cm，淹水時間超過40 d，落羽杉、池杉、水杉的成活率分別下降12.8%、12.1%和31.6%，也反映出造林初期淹水對成活率的影響大，水杉抗水淹能力顯著弱于落羽杉和池杉。因此進行消漲帶植被恢復，應充分研究所在地區(qū)的水文變化規(guī)律，選擇降水量偏少的年份種植，提高苗木成活率和植被恢復效果。旱柳為楊柳科柳屬喬木，高達18 m，胸徑達80 cm，耐干旱、水濕、寒冷，根系發(fā)達，抗風能力強，生長快，在我國生長于東北、華北平原、西北黃土高原，南至淮河流域以及浙江、江蘇等地。據(jù)實地考察，旱柳在湖南益陽市洞庭湖灘地生長良好，高達10 m多，洪水季節(jié)可以在湖水中浸泡3～4個月，有的甚至常年生長在湖水邊。當?shù)貧夂驐l件與連南板洞地區(qū)相比，氣溫相差不大，但日照時數(shù)偏多，降雨量只有后者的一半，可能連南板洞的多雨溫濕氣候不適于旱柳生長。

板洞水庫消漲帶植被生態(tài)修復實踐表明，隨著植物的生長，其對水淹、干旱環(huán)境的適應能力會增強，種植3 a后保存率趨于穩(wěn)定。在種植后的6 a中，經(jīng)歷了豐水期和干旱期，水松、落羽杉和池杉均適應在862 m以上消漲帶生長，水杉、蘆葦適宜生長在高水位帶，旱柳不適合在板洞地區(qū)引種。