三峽水庫壩下河漫灘植被恢復實踐及效果分析

黃桂云，蔡玉鵬，邱利文，劉 瑛，張定軍，李 豪，葉建軍，郭銀花

(1.中國長江三峽集團有限公司長江生態環境工程研究中心長江珍稀植物研究所，湖北 宜昌 443000 ；2. 長江勘測規劃設計研究有限責任公司，湖北 武漢 430010；3. 湖北工業大學 土木建筑與環境學院，湖北 武漢 430068)

1 引言

河岸帶作為陸生和水生生態系統之間最重要的生態過渡帶[1]，其空間異質性高，物質流、能量流和信

息流交換頻繁。河岸帶具有較高的生物多樣性和生態系統生產力，在穩定河岸、污染攔截、提供棲息地、調節微氣候等方面具有重要的作用[2]。生物多樣性既體現了生物之間、生物與環境之間的復雜關系，又體現了生物資源的豐富性[3]，是生態系統穩定的基礎。由于退化生態系統中維持生物多樣性的基本生境條件惡化，使得許多生物種類難以生存[4]，改善系統的環境, 使生物多樣性得以恢復是退化生態系統恢復的主要任務之一，也得受到國內外的廣泛關注[5～8]。

河岸帶作為河道整治工程生態建設的重要實現途徑，該區域對外界干擾和水文情勢變化敏感，并日益受到人工工程的強烈影響。河岸帶退化生態系統生物多樣性的恢復難點在于適生植物的篩選及植物群落的恢復和構建。三峽大壩下游有較大面積的河漫灘，植被恢復對提升該區域的生態功能具有重要的意義。本文研究河漫灘受到三峽大壩泄洪的影響，每年5～9月份頻繁被水淹沒，加上波浪沖刷干擾使得該區域植被恢復難度大。因此，本研究在供試區對河漫灘植被進行了恢復實踐，對工程竣工后1年的植被恢復狀況進行調查，研究植被恢復效果，為長江生態保護及修復提供一定借鑒和參考。

2 試驗區及植被恢復措施

壩下東岳廟河漫灘試驗區位于西陵橋上游右岸，該區域地形平緩，坡度<5°，為緩坡。主要土壤成分以江水攜帶累積的泥沙土為主，另有部分泥質土。場地內有較多的塊石和礫石。試驗區面積為4000 m2，在汛期有1～2個月的水淹期。

植被恢復措施采用喬木+灌木+草本植物的搭配種植模式。采用供試喬木4種、灌木4種、草本2種，具體植物選擇和技術措施如表1所示。

表1 植被恢復措施

河漫灘試驗區在汛期淹沒條件下，容易受到水流、風浪的沖擊，為保護試驗區內種植的植物，迎水流方向建設石籠防沖墻[9]。石籠墻寬1 m、高2 m、長70 m。試驗區情況如圖1所示，從圖1可以看出完工后植被恢復情況良好，在洪水期，草本及灌木被水淹沒，波浪持續沖刷試驗區。

圖1 試驗區植被恢復1年的情況和水淹情況

3 研究方法

3.1 植物調查

在示范區分別設置20 m×20 m、5 m×5 m和1 m×1 m的樣方對喬木、灌木和草本的恢復情況開展研究。對喬木進行每株檢尺，記錄物種名、胸徑和生長高度。對灌木進行每株檢尺，記錄物種名、蓬徑和生長高度。調查和記錄樣方內草本的種名和株數。通過計算供試區喬木、灌木的成活率，草本植物的覆蓋率來表征植物的生長情況。

3.2 生物多樣性計算

分別對植物Shannon-Wiener多樣性指數H、Simpson多樣性指數D和Pielou均勻度指數J進行計算[10～12]，具體公式如下：

(1)

(2)

(3)

式(1)～式(3)中：S為物種數目，pi為第種物種個數占樣方中所有物種個數的比例。

4 植被恢復效果分析

4.1 植物成活情況

示范區共調查到植物28種，喬木4種，灌木4種，草本20種。喬、灌木種植株數及成活情況見表2，

表2 試驗區喬、灌木組成及成活情況

總體來看，供試喬、灌木的成活率均達到80%以上，其中竹柳、楓楊和小葉蚊母的存活率達到90%及以上，疏花水柏枝成活率為100%。說明以上供試植物適用于三峽水庫壩下河漫灘的植被恢復。

試驗區草本植物的整體覆蓋度達到90%以上，主要物種組成如表3所示。可以看出示范區建成1年后，狗牙根在調查期間未被發現，牛鞭草成為試驗區的優勢植物。示范區出現9種其他草本植物，苜蓿，打碗花、紫云英為優勢植物。

表3 試驗區草本物種組成

4.2 植物生長情況

示范區植物生長良好，竹柳、楓楊、意楊和中山杉平均生長高度為2.1 m、1.8 m、2.8 m和1.8 m，平均胸徑為1.54 cm、2.32 cm、2.00 cm和2.07 cm(圖2)。小葉蚊母、中華蚊母、疏花水柏枝和蘆竹等灌木平均生長高度為66.0 cm、83.3 cm、85.0 cm和159.7 cm；小葉蚊母、中華蚊母、疏花水柏枝平均蓬徑為52.33 cm、95.67 cm、58.67 cm(圖3)。蘆竹不測定蓬徑。

圖2 喬木植物生長情況

圖3 灌木植物生長情況

4.3 植物多樣性和均勻度

本研究分別計算了示范區喬木層、灌木層和草本層的Shannon-Wiener物種多樣性指數(H)、Simpson多樣性指數(D)和Pielou均勻度指數。由表4可見，喬、灌木層多樣性指數和均勻度指數均高于草本。樣方內不同草本植物個體數差異較大導致該指數值偏低。相對于其他研究人工林分結構，本試驗區植物多樣性指數和均勻度指數處于較高水平。

表4 物種多樣性指數及均勻度指數

5 結論與討論

本次三峽水庫壩下河灘地植物恢復試驗研究主要為河漫灘及消落帶植被恢復的推廣應用提供支撐，確保供試植物能存活并達到一定的恢復效果。研究結果表明:

(1)供試植物中山杉、竹柳、楓楊、意楊、疏花水柏枝、蘆竹、中華蚊母和小葉蚊母等喬、灌木成活率均達到80%以上。其中，竹柳、楓楊和小葉蚊母的存活率達到90%及以上。三峽庫區瀕危植物疏花水柏枝[13, 14]，其成活率達到100%，在水淹、水流沖刷等干擾強度大的河漫灘，該植物恢復優勢明顯。供試草本植物覆蓋度達到90%以上，牛鞭草成為優勢植物。苜蓿，打碗花、紫云英等非供試植物也成為示范區的優勢植物，可以推測示范區的建設有助于草本植物的生長和恢復[15,16]。

(2)示范區植物生長良好，喬木平均生長高度范圍為1.8～2.8 m，平均胸徑范圍為1.54～2.32 cm。灌木平均生長高度范圍為66.0～159.7 cm，平均蓬徑范圍為52.33～159.7 cm。淹水情況下，喬木頂端部分出露于水面，保證了植物的成活率。

(3)示范區喬、灌木多樣性指數和均勻度指數均高于草本，植物多樣性指數和均勻度指數處于較高水平。喬-灌-草的植被生態修復模式將有效提高壩下河灘區的生物多樣性。

(4)本研究僅對示范區建成1年后的植被恢復情況進行調查，植被演替及其對壩下河灘水淹和波浪沖刷等的干擾的適應性需繼續加強后續研究。