廣東省連南板洞水庫消漲帶植被生態修復研究

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管理處，廣東 連南 513300； 2. 華南農業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周圍形成的干濕交替區，即最高水位與最低水位間的庫岸區域，也稱為消落區、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30 m。由于水淹和裸露交替出現，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，隨著降雨的沖刷和水位的消漲起落，水土流失嚴重。淹露交替造成生態環境的極端變化，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修復實踐，探索華南高海拔地區水庫消漲帶植被恢復技術，以期為構建水庫庫岸帶生態安全屏障提供參考。

1 研究區概況

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，是一座集發電、飲水、灌溉于一體的多功能水庫，擔負2個鄉鎮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景觀效果。

2 植被生態修復規劃設計

2.1 規劃設計原則

1)植物適應性與生態安全性

根據庫區氣候、庫岸立地條件和水位周期性變化，選擇抗旱耐淹、速生耐瘠、適應當地氣候條件的耐水植物，引入區外植物應考慮生態安全問題，避免造成生物入侵和生態破壞，植物種植后不影響水庫水質。

2)生態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，為庫區發展生態旅游營造良好環境。

3)先易后難與分批實施

在華南高海拔地區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 規劃實施范圍

板洞水庫濕地植被恢復第一期規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，且淹水時間更長。根據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，面積約11.8 hm2。

2.3 植物選擇

在華南地區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。試驗研究發現，香根草(Vetiveriazizanioides)既耐旱又耐澇，可在河岸、庫岸等水位波動地區種植[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)是華南地區具有廣泛適應性的濕生喬木，樹形高大、優美，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，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，種植樹苗的穴規格為50 cm × 50 cm × 40 cm(深)，種植蘆葦的穴規格為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，有的苗木出現傾斜、倒伏，退水后及時培土扶正。為監測苗木生長狀況，設置3個面積為800 m2的固定監測樣地，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、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。整個植被恢復區除866 m以上的少數苗木外，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，其成活率仍在80%以上，可能部分旱柳存在假活現象，即樹干死亡，但樹梢有萌芽，但經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地氣候的適應性，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進入水淹狀態，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]研究發現，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的水文變化規律，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。當地氣候條件與連南板洞地區相比，氣溫相差不大，但日照時數偏多，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修復實踐表明，隨著植物的生長，其對水淹、干旱環境的適應能力會增強，種植3 a后保存率趨于穩定。在種植后的6 a中，經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引種。