朱稽河流域生態(tài)修復(fù)區(qū)植被動(dòng)態(tài)變化狀況分析

王崇任，高 菲，王 斌，仲 軍，高之棟

(1.江蘇省水文水資源勘測(cè)局 連云港分局，江蘇 連云港 222004；2.連云港曼寧科技咨詢有限公司，江蘇 連云港 222004； 3.連云港市贛榆區(qū)水利局，江蘇 連云港 222100； 4.連云港市贛榆區(qū)防汛抗旱指揮部，江蘇 連云港 222100； 5.連云港市贛榆區(qū)夾谷山水土保持試驗(yàn)站，江蘇 連云港 222100)

朱稽河流域生態(tài)修復(fù)區(qū)植被動(dòng)態(tài)變化狀況分析

王崇任1，高 菲2，王 斌3，仲 軍4，高之棟5

(1.江蘇省水文水資源勘測(cè)局 連云港分局，江蘇 連云港 222004；
2.連云港曼寧科技咨詢有限公司，江蘇 連云港 222004； 3.連云港市贛榆區(qū)水利局，江蘇 連云港 222100； 4.連云港市贛榆區(qū)防汛抗旱指揮部，江蘇 連云港 222100； 5.連云港市贛榆區(qū)夾谷山水土保持試驗(yàn)站，江蘇 連云港 222100)

生態(tài)修復(fù)；植物群落；演替規(guī)律；動(dòng)態(tài)變化；朱稽河流域

水土流失導(dǎo)致水庫、江河水體污染，對(duì)人類健康構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。因此，控制水體污染，恢復(fù)良好生態(tài)環(huán)境必須從源頭做起，依靠大自然的優(yōu)勢(shì)，通過人工干預(yù)進(jìn)行生態(tài)修復(fù)。對(duì)朱稽河流域?qū)嵤? a的封禁修復(fù)效果進(jìn)行的監(jiān)測(cè)結(jié)果表明：生態(tài)修復(fù)1～3 a，植物種群逐步增加，植被覆蓋度逐年提高，從62.5%提高到96.7%，生態(tài)修復(fù)區(qū)出現(xiàn)了野李子、野薔薇、毛桃、酸棗等小灌木；生態(tài)修復(fù)4～5 a，林下植被平均覆蓋度由96.4%下降到92.6%，原因是隨著人工補(bǔ)植樹種濕地松的成林，林下草種發(fā)生明顯的變化，芨芨草+白茅+山莓群落已被耐陰性草種滿天星、翻白草、澤漆、鴨舌草等替代，一些陽性草種逐漸退化消失，植物群落逐漸以人工種植的濕地松為建群種，植物群落演替趨向良性循環(huán)。

隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國的環(huán)境質(zhì)量受到嚴(yán)重影響。生態(tài)環(huán)境退化是當(dāng)今世界面臨的重大問題之一，山丘區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的退化導(dǎo)致嚴(yán)重的水土流失，水土流失導(dǎo)致水庫、江河水體污染，對(duì)人類健康構(gòu)成嚴(yán)重的威脅[1]?？刂扑w污染、恢復(fù)生態(tài)環(huán)境必須從源頭做起，依靠大自然的優(yōu)勢(shì)，通過人工干預(yù)進(jìn)行生態(tài)修復(fù)。因此，探索河道源頭到中下游的封禁修復(fù)技術(shù)，是水土保持的重要研究課題。本研究對(duì)朱稽河流域生態(tài)修復(fù)過程中山丘區(qū)植被種群、植被演替的動(dòng)態(tài)變化情況進(jìn)行了調(diào)查研究，對(duì)實(shí)施生態(tài)修復(fù)5 a的朱稽河流域的植被演替進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)，以期為蘇北、魯南地區(qū)的河道流域生態(tài)修復(fù)提供較詳實(shí)的參考數(shù)據(jù)。

1 研究區(qū)概況

朱稽河為連云港市贛榆區(qū)南部以除澇為主的獨(dú)立入海的河流，發(fā)源于贛榆區(qū)西部班莊鎮(zhèn)，上游有夾谷山、馬鞍山、葫蘆山、祝其山、橫山等，全長(zhǎng)37.5 km，流經(jīng)班莊、城頭、城西、青口、宋莊5個(gè)鎮(zhèn)，流域面積480.06 km2，流域內(nèi)總?cè)丝?7.42萬人，耕地面積222.84 km2。1949年以來朱稽河經(jīng)過了三次整治：1956年，上游先后修建小型水庫29座、蓄水壩40多座攔沙滯洪，中游裁彎取直改道9 km；1970年冬，興建朱稽河截洪工程，分南北兩條，北為夾谷山水庫至小塔山水庫截洪溝，南為三清河(三清閣)至石梁河水庫截洪溝；1974年開始對(duì)朱稽河實(shí)施“上截、中改、下調(diào)尾”的治理方案，相繼開挖古城翻水站輸水渠、沭北一級(jí)截洪溝、沭北二級(jí)截洪溝。三項(xiàng)截洪工程匯水面積117 km2，占朱稽河流域面積的24.4%，截掉朱稽河流域部分面積的水量，朱稽河由大河變成小河，主要防洪功能轉(zhuǎn)由朱稽附河承擔(dān)。

1.1 地形地貌

朱稽河流域上游屬沂蒙山余脈的丘陵山區(qū)，流域從西北到東南依次為低山丘陵、剝蝕堆積壟崗、山前傾斜平原及近代海積平原洼地四種類型的地貌，地勢(shì)由高到低，山丘、坡面、平原、湖洼順勢(shì)而下，層次分明，緊相連接。上游的夾谷山、馬山、祝其山、葫蘆山、橫山等海拔都在200 m以上(1985國家高程基準(zhǔn))，坡度1/20～1/300；中游為平原地區(qū)，海拔4～20 m，坡度1/300～1/1 000，地勢(shì)西高東低，為沖積平原；下游多為低洼地，海拔在4 m以下，坡度1/1 000～1/10 000，屬沭北沿海洼地，地勢(shì)平坦。

1.2 氣象水文

朱稽河流域地處暖溫帶，屬暖溫帶季風(fēng)氣候區(qū)。年平均氣溫為13.2 ℃，極端最高氣溫為39.9 ℃，極端最低氣溫為-19.5 ℃。年平均日照時(shí)數(shù)2 631 h，年平均無霜期214 d。多年平均降水量為900.6 mm，多年平均降雨日數(shù)91.5 d，多年平均蒸發(fā)量1 550.1 mm，多年平均相對(duì)濕度73%。主要災(zāi)害天氣有寒潮、冰雹、雨凇、霧凇、大風(fēng)和臺(tái)風(fēng)、暴雨、連陰雨等。

1.3 土壤植被

上游的丘陵山區(qū)，主要是花崗巖、片麻巖、閃長(zhǎng)巖、蛇紋巖等風(fēng)化發(fā)育的地帶性棕壤土、砂壤土，土層厚度0.2～0.3 m；中部屬?zèng)_積平原，成土母質(zhì)為河流沖積物；下游主要為平原洼地，地勢(shì)低洼，土壤含鹽量較高。

流域內(nèi)自然植被覆蓋率較低，上游夾谷山、馬山、祝其山、葫蘆山、橫山基巖裸露，土層瘠薄，樹木稀少。植被為暖溫帶常綠針葉殘次林和闊葉樹種，主要有松科的黑松(Pinnsthunbergu)、馬尾松(PinusmassonianaLamb.)，殼斗科的麻櫟(QuercusacutissimaCarruth.)，豆科的胡枝子(Lespedezabicolor)、刺槐(Robiniapseudoacacia)，薔薇科的豆梨(Pyniscalleryana)，小檗科的大葉小檗(Berbercisamurensis)，鼠李科的酸棗〔ZiziphosjujubaMill var.spinosus(Bunge) Hu ex H.F.Chow〕等，以人工林為主，喬木樹種現(xiàn)存極少且分散,草本類植物生長(zhǎng)較差，每逢汛期山洪暴發(fā)，就會(huì)引起較嚴(yán)重的土壤侵蝕，造成水土流失。

2 研究對(duì)象及方法

該項(xiàng)目研究時(shí)限是2004年3月至2009年3月，主要是通過調(diào)查監(jiān)測(cè)來研究朱稽河流域生態(tài)修復(fù)過程中的植被動(dòng)態(tài)變化過程。在朱稽河流域的上游山坡上設(shè)立4個(gè)大樣區(qū)開展生態(tài)修復(fù)效果監(jiān)測(cè)：Ⅰ區(qū)，地理坐標(biāo)為118°52′33.9″E、34°56′43.2″N，坡度為26.3°，坡向?yàn)镋；Ⅱ區(qū)，地理坐標(biāo)為118°52′32.8″E、34°56′39.4″N，坡度為24.0°，坡向?yàn)镋；Ⅲ區(qū)，地理坐標(biāo)為118°52′31.3″E、34°56′35.8″N，坡度為28.7°，坡向?yàn)镾W；Ⅳ區(qū)，地理坐標(biāo)為118°52′28.3″E、34°56′36.2″N，坡度為23.0°，坡向?yàn)镾W。在每個(gè)大樣區(qū)內(nèi)隨機(jī)設(shè)2個(gè)喬灌樣方和2個(gè)草本樣方，分別在每年的6、7、8月調(diào)查喬、灌、草的種類，以及其分布情況、生長(zhǎng)情況、植物群落演替規(guī)律等。在中下游采取隨機(jī)抽樣調(diào)查方法，每年開展1次植被種類變化情況調(diào)查監(jiān)測(cè)。建立生態(tài)修復(fù)區(qū)數(shù)據(jù)信息庫，將各調(diào)查區(qū)域的坡度、坡向、植被等數(shù)據(jù)分類錄入各數(shù)據(jù)庫界面，并進(jìn)行一些必要的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析、轉(zhuǎn)換。

3 研究成果分析

3.1 流域源頭生態(tài)修復(fù)過程中植物種空間分布變化

植被自然恢復(fù)是植被恢復(fù)重建的重要途徑之一，退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)取決于特定的環(huán)境條件，包括氣候、土壤、種源等，與退化生態(tài)系統(tǒng)的退化程度密切相關(guān)。

對(duì)研究區(qū)封禁修復(fù)前的自然植被進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，殘存的喬木樹種有5科7種，其中常綠針葉樹種有松科的黑松、馬尾松，落葉闊葉樹有殼斗科的板栗(CastaneamollissimaBL.)、麻櫟，豆科的刺槐，薔薇科的豆梨和漆樹科的黃連木(PistaciachinensisBunge)。灌木樹種有6科9屬9種，建群種以小檗科的大葉小檗、鼠李科的酸棗為代表樹種。草本群落以青蒿(Artemisiacarvifolia)、狗牙根(Cynodondactylon)、鬼針草(Bidenspilosa)、飛蓬〔ConyzaCanadensis(L.) Cronq.〕、長(zhǎng)蕊石頭花(GypsophilaoldhamianaMiq.)等草種為代表。由于長(zhǎng)期放牧，修復(fù)前該區(qū)內(nèi)喬灌木長(zhǎng)勢(shì)極差，特別是灌木，嫩枝葉被牛羊啃光，灌叢平均高度為46.6 cm，草叢平均高度為28.8 cm，而且剩下的是牛羊不食的草種，植被平均覆蓋度為43.5%。封禁修復(fù)前喬木分布情況見表1。

表1 生態(tài)修復(fù)區(qū)封禁前殘存喬木分布情況

封禁修復(fù)初期(1 a)，陽坡首先形成以雜草為主的一年生植被群落，優(yōu)勢(shì)種以青蒿、鬼針草、飛蓬為主，同時(shí)一些傳播能力較強(qiáng)的一年生禾本科草種如狗尾草〔Setariaviridis(L.)Beauv.〕、馬唐(Digitariasanguinalis)等也侵入定居，并出現(xiàn)了少量多年生藤本植物如葛藤(Puerarialobata)、金剛藤(SmilaxscobinicaulisC.H. Wright)、鐵線蓮(ClematisfloridaThunb.)等。青蒿+鬼針草群落是該階段的代表性群落，物種較少，平均植被覆蓋度提高到62.5%。

封禁修復(fù)2 a，多年生的草本植物漸漸出現(xiàn)，有禾本科的芨芨草〔Achnatherumsplendens(Trin.) Nevski〕、白茅(Imperatacylindrica)，石竹科的長(zhǎng)蕊石頭花、石竹(DianthuschinensisL.)和菊科的兔兒傘(Syneilesisaconitifolia)、野菊花(Dendranthemaindicum)等，并出現(xiàn)少量藥用植物如丹參(SalviamiltiorrhizaBge.)、柴胡(BupleurumchinenseDC.)等，植被群落以鬼針草+飛蓬+青蒿為主。該階段平均植被覆蓋度提高到75.3%。

封禁修復(fù)3 a，陽坡一些地帶性多年生植物種逐漸增加，并占據(jù)優(yōu)勢(shì)，如芨芨草、白茅、金剛藤、山莓(RubuscorchorifoliusL.f.)、拂子茅〔Calamagrostisepigeios(L.) Roth〕、野菊花、老芒麥(Elymussibiricus)等，形成了以多年生的芨芨草、白茅、拂子茅等草種為主的草本群落。原有的小灌木也長(zhǎng)出新枝條，并新出現(xiàn)了野李子(PrunussalicinaLindl)、野薔薇(RosamultifloraThunb.)、毛桃〔Amygdaluspersica(L.) Batsch〕、酸棗等小灌木。植被覆蓋度進(jìn)一步提高，平均達(dá)到96.7%，生態(tài)系統(tǒng)趨于正向演替，地帶性建群種芨芨草+白茅+山莓群落成為該區(qū)的優(yōu)勢(shì)群落[2]。詳見表2。

表2 生態(tài)修復(fù)1～3 a植被物種變化情況

封禁修復(fù)4～5 a，隨著補(bǔ)植樹種濕地松的成林，濕地松林的郁閉度達(dá)23.2%～42.5%，林下草種發(fā)生明顯變化，芨芨草+白茅+山莓群落已被耐陰性草種替代，一些陽性草種逐漸退化消失，樣方中零星存在的芨芨草、金剛藤、山莓等長(zhǎng)勢(shì)極弱，已矮化，封禁修復(fù)4 a的林下平均植被覆蓋度為96.4%，修復(fù)5 a林下植被平均覆蓋度下降到92.6%。對(duì)各草樣方進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，每個(gè)樣方均無明顯優(yōu)勢(shì)草種分布，僅存一些耐陰性草種，有滿天星(GypsophilapaniculataLinn.)、翻白草(PotentilladiscolorBge.)、澤漆(EuphorbiahelioscopiaL.)、鴨舌草(Monochoriavaginalis)、碎米莎草(CyperusiriaL.)、野豇豆(Vignavexillata)、白花蛇舌草(HedyotisdiffusaWilld)、叉分蓼(PolygonumdivaricatumL.)、蒼耳(Xanthiumsibiricum)等(見表3)。

表3 生態(tài)修復(fù)4～5 a植被物種變化情況

從演替趨勢(shì)分析，陰坡與陽坡的植被組成有一定差別，陽坡的植被組成以滿天星+鬼針草+狗牙根、狗牙根+狗尾草+野堇菜等為主要群落，而半陽坡及陰坡則以狗牙根+野堇菜+澤漆、叉分蓼+野堇菜+金剛藤等為主要群落。總之，修復(fù)5 a時(shí)原建群種芨芨草+白茅+山莓群落逐漸消退，剩下一些林下耐陰性草種[3]。

3.2 中下游植被情況變化分析

對(duì)流域中游段封禁修復(fù)前的自然植被進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，河道兩側(cè)的喬木樹種以意楊(Populuseuramevicanacv.)為主，少量分布有刺槐、垂柳(Salixbabylonica)、白蠟樹(FraxinuschinensisRoxb.)、板栗等，灌木有紫穗槐(AmorphafruticosaLinn.)、紅柳(Tamarixramosissima)等，河灘水生植物常見的品種有蘆葦(PhragmitesaustraliasTrin.)、香蒲(TyphaorientalisPresl)、水蓼(Polygonumhydropiper)、水蔥(ScirpusvalidusVahl)、野慈姑(SagittariatrifoliaL.)、黑藻(Hydrillaverticillata)、睡蓮(Nymphaeatetragona)、眼子菜(PotamogetondistinctusA.Benn.)、空心蓮子草〔Alternantheraphiloxeroides(Mart.)Griseb.〕等。下游段喬木稀少，有刺槐、苦楝(Meliaazedarach)等，灌木有紫穗槐、紅柳，水生植物種類稀少，主要是耐鹽性較強(qiáng)的狗牙根、堿蓬(Suaedaglauca)和一些蒿類植物。

經(jīng)過5 a的生態(tài)修復(fù)，朱稽河流域中下游段植被變化不明顯，其主要原因是中游段屬于農(nóng)業(yè)耕種區(qū)，下游段屬于沿海灘涂地，土壤含鹽量較高，不適宜植被生長(zhǎng)。中游段農(nóng)作物以紅薯、玉米、水稻、小麥、花生、大豆為主；喬灌木以人工栽植品種為主，喬木樹種增加了水杉(Metasequoiaglyptostroboides)、柳杉(Cryptomeriafortunei)、女貞(Ligustrumlucidum)、欒樹(Koelreuteriapaniculata)、烏桕〔Sapiumsebiferum(L.) Roxb.〕、海棠(Malusspectabilis)、晚櫻(Cerasusserrulata.)、檉柳(Tamarixchinensis)、懸鈴木(Platanusorientalis)等，灌木增加了大葉黃楊(BuxusmegistophyllaLevl.)、石楠(PhotiniaserrulataLindl.)、小葉女貞(LigustrumquihouiCarr.)、紅葉小檗(Berberisthunbergiivar.atropurpureaChenault)、龍柏〔Sabinachinensis(L.) Ant.cv.Kaizuca〕、棣棠花(Kerriajaponica)、海桐(Pittosporumtobira)、火棘〔Pyracanthafortuneana(Maxim.) Li〕、繡線菊(SpiraeasalicifoliaL.)等；下游段草種增加了馬唐、牛筋草(Eleusineindica)、空心蓮子草、大米草(SpartinaanglicaHubb)、白茅、田菁(SesbaniacannabinaPers)、堿茅(Puccinelliadistans)等。

4 結(jié) 論

經(jīng)過1～3 a的封禁修復(fù)，項(xiàng)目區(qū)內(nèi)植物種的自然萌發(fā)量、生長(zhǎng)量、數(shù)量及種群逐步增加，群落向多樣性、穩(wěn)定性演替，植被覆蓋度由62.5%增加到96.7%；封禁修復(fù)4～5 a，項(xiàng)目區(qū)的平均植被覆蓋度由96.4%下降到92.6%，原因是隨著人工補(bǔ)植林郁閉度的不斷提高，林下草種發(fā)生明顯的變化，芨芨草+白茅+山莓群落已被耐陰性草種滿天星、翻白草、狼眼草、鴨舌草等替代，一些陽性草種逐漸退化消失，植物群落逐漸以人工種植的濕地松為主要建群種，濕地松長(zhǎng)勢(shì)良好，植物群落演替趨向良性循環(huán)[4]。

本項(xiàng)目調(diào)查監(jiān)測(cè)時(shí)間較短，只對(duì)該流域草本植物的短期演替規(guī)律有了初步掌握，對(duì)今后人工濕地松林成林后的動(dòng)植物變化情況、群落演替趨勢(shì)、土壤結(jié)構(gòu)、水質(zhì)變化情況等尚需進(jìn)一步研究探討。

[1] 張文海,高之棟.蘇北丘陵山區(qū)生態(tài)修復(fù)效果監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)[J].水土保持研究,2009,16(2):245-248.

[2] 丁友祥,李運(yùn)昌,王運(yùn)昌,等.贛榆縣丘陵山區(qū)生態(tài)修復(fù)效果監(jiān)測(cè)[J].亞熱帶水土保持,2006,18(3):65-68.

[3] 郝文芳,梁宗鎖,陳存根,等.黃土丘陵溝壑區(qū)棄耕地群落演替與土壤性質(zhì)演變研究[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào),2005,21(8):226-231.

[4] 高之棟,劉成高,張文海,等.丘陵山地生態(tài)修復(fù)植物群落演替規(guī)律的研究[J].亞熱帶水土保持,2006,18(3):13-15.

S157

C

1000-0941(2017)12-0050-04

王崇任(1987—)，男，江蘇連云港市人，助理工程師，主要研究方向?yàn)樗Y源監(jiān)測(cè)與管理。

2017-05-15

(責(zé)任編輯 徐素霞)