盧陽， 周火明， 萬丹， 金可， 張乾柱， 胡月， 閆建梅

(長(zhǎng)江水利委員會(huì)長(zhǎng)江科學(xué)院 重慶分院，重慶 400026)

干熱河谷指高溫、低濕河谷地帶，主要分布于金沙江、元江、怒江、南盤江等沿江的四川、云南和貴州等地區(qū)。消落帶是水庫(kù)最高水位和正常低水位之間的區(qū)域，屬水位反復(fù)周期性漲落形成的干濕交替區(qū)，是控制陸地和水域的關(guān)鍵系統(tǒng)，是生態(tài)脆弱的敏感帶、易污染帶和易破壞帶。良好健康的消落帶系統(tǒng)具備固岸護(hù)坡、截留徑流污染物、凈化水質(zhì)、維系生物多樣性和美化景觀等生態(tài)功能[1]。水庫(kù)蓄水后消落帶植被動(dòng)態(tài)，將成為生物化學(xué)循環(huán)和水循環(huán)的關(guān)鍵過程，也是環(huán)境變化的重要指示因子[2]。構(gòu)建穩(wěn)定的消落帶植物群落系統(tǒng)看似是一個(gè)簡(jiǎn)單問題，實(shí)則是世界性難題[3]，尤其在原本生態(tài)脆弱的干熱河谷區(qū)，本土植物長(zhǎng)期處于干熱環(huán)境中，水淹后其存活狀況不明，而外來耐水淹植物能否適應(yīng)干熱河谷氣候亦不明確。

金沙江下游指攀枝花(雅礱江口)至宜賓段，全長(zhǎng)約768 km，落差719 m，分布有烏東德、白鶴灘、溪洛渡和向家壩4座世界級(jí)巨型梯級(jí)水電站。這些水電站的建設(shè)和運(yùn)行將改變庫(kù)區(qū)原有的生態(tài)環(huán)境，導(dǎo)致消落帶植物種類較以前的陸生環(huán)境的大為減少，生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能簡(jiǎn)單化，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性降低，脆弱性增強(qiáng)。庫(kù)區(qū)消落帶系統(tǒng)雖可通過自然演替重構(gòu)，但需要的時(shí)間較長(zhǎng)，且往往多限于草本植物。因此，人工修復(fù)與重建消落帶植被生態(tài)系統(tǒng)是消落帶系統(tǒng)建立的主要途徑。從已有研究成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，關(guān)于消落帶的研究多集中在三峽庫(kù)區(qū)[4]，對(duì)干熱河谷區(qū)消落帶的研究尚少。在金沙江下游干熱河谷,選擇立地條件較好的消落帶優(yōu)先開展植被修復(fù)試驗(yàn)，再結(jié)合試驗(yàn)效果和成效，適時(shí)啟動(dòng)消落帶修復(fù)示范區(qū)建設(shè)，是做好干熱河谷消落帶治理工作的必要環(huán)節(jié)，對(duì)解決流域開發(fā)建設(shè)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)矛盾以及實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)建設(shè)與生態(tài)保護(hù)協(xié)調(diào)統(tǒng)一具有重要的意義。

1 試驗(yàn)選址

提供適宜的生長(zhǎng)環(huán)境是消落帶植被修復(fù)試驗(yàn)的關(guān)鍵[5-6]。因此，試驗(yàn)選址的合理與否將直接決定消落帶植被修復(fù)試驗(yàn)的成敗。鑒于目前金沙江下游除烏東德和白鶴灘水電站在建外，溪洛渡和向家壩水電站已建成并投產(chǎn)發(fā)電，為減少庫(kù)區(qū)水位漲落給植被生長(zhǎng)帶來的不利影響，保障修復(fù)試驗(yàn)的順利實(shí)施，秉著先易后難、循序漸進(jìn)、分步實(shí)施的原則，優(yōu)先考慮在烏東德和白鶴灘水電站庫(kù)區(qū)尋找試驗(yàn)點(diǎn)。選址工作采取室內(nèi)衛(wèi)片篩選與野外實(shí)地考察相結(jié)合的方式進(jìn)行，并遵循以下準(zhǔn)則：

1)地質(zhì)條件穩(wěn)定；

2)地形條件良好，坡度適中，無沖溝等不連續(xù)地貌；

3)土壤條件良好，適宜植被生長(zhǎng)；

4)具備施工條件；

5)交通條件便捷。

經(jīng)初步篩選，烏東德水電站庫(kù)區(qū)共選出8個(gè)備選試驗(yàn)段，如圖1所示，分別為鲹魚河段(左右岸共4 km)、賒莫段(1～2 km)、新田段(1 km左右)、新民段(3 km+2 km)、普隆河/城河段(1 km)、勐果河段(2 km)、丙洪段(2.5 km)和龍川江河口片區(qū)(金沙江對(duì)岸有約500 m的長(zhǎng)度范圍可利用)。

圖1 烏東德水電站庫(kù)區(qū)消落帶植被修復(fù)試驗(yàn)選址位置

白鶴灘水電站庫(kù)區(qū)共篩選出12個(gè)備選試驗(yàn)段，如圖2所示，分別為邱家灣子段(1.5 km)、巧家縣段(3.5 km+1 km+3 km+2.5 km)、田家坪子段(1 km)、花椒坪段(1 km)、上二坪子段(3 km)、上青岡壩段(1.5 km)、蒙姑段(5 km)、野牛坪鄉(xiāng)段(2 km)、干鹽井村段(2 km)、小江段(2 km)、鹽壩塘段(1 km)以及大沙壩段(1 km)。

對(duì)以上備選試驗(yàn)段進(jìn)行綜合比較與分析，優(yōu)先選擇新民段和蒙姑段作為烏東德和白鶴灘水電站庫(kù)區(qū)消落帶植被修復(fù)試驗(yàn)段，如圖3與圖4所示。新民段位于云南省楚雄彝族自治州武定縣己衣鎮(zhèn)新民村西北部，靠近金沙江右岸，距烏東德壩址約100 km，地勢(shì)較平坦，平均坡度15°～20°，梯田分布較廣，植被覆蓋率高，土壤類型以殘坡積砂壤土為主，夾雜少量碎石。蒙姑段位于云南省昭通市巧家縣蒙姑鄉(xiāng)徐家院子，靠近金沙江右岸，距白鶴灘壩址50 km，上游1 km坡度5°～10°，土壤類型為殘坡積砂壤土，層厚1～2 m，下臥粉細(xì)砂層，以梯田為主，植被良好；下游2 km坡度10°～15°，土壤類型為殘坡積砂土，層厚0.1～0.3 m，下臥層厚2 m以上強(qiáng)風(fēng)化層，主要為荒坡地。二者所屬的區(qū)域均無大型崩塌、滑坡、泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象存在，是開展消落帶植被修復(fù)試驗(yàn)的理想場(chǎng)所。相較新民和蒙姑兩個(gè)備選試驗(yàn)段而言，其余備選段或因地形條件較差或因土壤條件不利或因居民及土地利用等不利因素，不適于植被修復(fù)試驗(yàn)的實(shí)施。

圖3 新民段衛(wèi)星圖(GPS 102.232 924°E，26.173 016°N)

圖4 蒙姑段衛(wèi)星圖(GPS 103.036 765°E，26.582 173°N)

水庫(kù)消落帶淹沒高程和淹沒時(shí)間與水庫(kù)調(diào)度計(jì)劃密切相關(guān)?？紤]到水庫(kù)調(diào)度可能帶來的庫(kù)區(qū)水位大幅度、無規(guī)律的變化，為突出植被恢復(fù)重點(diǎn)區(qū)域，減少試驗(yàn)難度，植被修復(fù)試驗(yàn)選擇在以正常蓄水位和防洪限制水位為上下限高程范圍內(nèi)進(jìn)行布置。其中，烏東德庫(kù)區(qū)的試驗(yàn)高程為945～975 m，白鶴灘庫(kù)區(qū)的試驗(yàn)高程為765～825 m，二庫(kù)區(qū)的水位漲落幅度分別為30 m和60 m。

2 適生植物的選擇

消落帶生態(tài)恢復(fù)的難點(diǎn)之一是適宜生長(zhǎng)植物的稀少性[5]，植物遴選是解決消落帶植被重建的核心問題[7]。消落帶植被恢復(fù)重建兼有水生生態(tài)修復(fù)與陸生生態(tài)修復(fù)的特點(diǎn)，淹水持續(xù)時(shí)間、頻率和水深對(duì)植物群落的組成和分布格局有顯著影響，造成不同消落帶高程對(duì)應(yīng)的適宜植物物種不同。因?yàn)樗臋C(jī)制是決定植物群落分布格局的主導(dǎo)因子。所以在選擇干熱河谷消落帶適生植物時(shí)，既要考慮植物的耐淹特性，又需考慮植物的耐旱特性。消落帶植被修復(fù)試驗(yàn)需要篩選出大量能適應(yīng)消落帶生態(tài)環(huán)境的植物種類，以滿足消落帶的各種生態(tài)系統(tǒng)功能要求。

2.1 物種選擇原則

植物物種選擇堅(jiān)持以下主要原則：

1)生態(tài)優(yōu)先原則。優(yōu)先考慮防治庫(kù)岸崩滑、減緩江水浪擊、攔泥掛淤以及保持水土、涵養(yǎng)水源等生態(tài)效果好的植物物種。

2)生態(tài)位分化，生物多樣性原則。選用不同生活型的植物，進(jìn)行喬、灌、草以及常綠和落葉植物的合理搭配，構(gòu)建物種多樣性的生態(tài)系統(tǒng)，使不同物種在時(shí)間結(jié)構(gòu)、水平結(jié)構(gòu)、垂直結(jié)構(gòu)和地下空間的根系都有合理的生態(tài)位分化。

3)消除競(jìng)爭(zhēng)，增加互補(bǔ)原則。充分利用不同植物高矮、株型、葉型、需光等特性進(jìn)行植被的合理搭配，減少物種之間的競(jìng)爭(zhēng)，能充分利用空間和時(shí)間，并使養(yǎng)分和水分互補(bǔ)。

4)因地制宜原則。需因地制宜選擇適應(yīng)在干熱河谷區(qū)消落帶生長(zhǎng)環(huán)境條件下生長(zhǎng)的耐水淹、耐旱、耐貧瘠的植物物種。

5)提高效益原則。社會(huì)經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件是生態(tài)恢復(fù)的后盾與支柱，在一定程度上制約著恢復(fù)重建的可能性、水平和深度，植物物種的選擇需要考慮經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益與生態(tài)效益的協(xié)調(diào)。

6)觀賞性原則。根據(jù)植物觀賞特性進(jìn)行搭配選種，給人以美的享受和精神愉悅。

2.2 物種選擇條件

根據(jù)植物生態(tài)學(xué)特性，結(jié)合試驗(yàn)區(qū)立地條件和氣候環(huán)境條件，篩選干熱河谷消落帶植被修復(fù)適宜物種。植物物種篩選條件如下：

1)耐水淹且耐旱能力強(qiáng)，景觀效果好；

2)根系發(fā)達(dá)，具備較強(qiáng)的固土保水、凈化水質(zhì)能力；

3)耐貧瘠，易成活，速生，具有較強(qiáng)的萌芽更新、繁殖能力；

4)優(yōu)先選擇多年生植物。

2.3 物種選擇過程

適生物種的選擇采取外來植物與本土植物相結(jié)合的方式進(jìn)行，既考慮在干熱河谷氣候生長(zhǎng)良好的本土物種，又考慮適應(yīng)消落帶生境生長(zhǎng)的外來物種。通過初步篩選，共選出可能適應(yīng)在干熱河谷消落帶環(huán)境生長(zhǎng)的喬木25種，灌木19種，草本28種，具體見表1。

表1 適生植物物種推薦名錄

以下舉例說明物種的選擇依據(jù)與過程:

1)已有的研究表明，在干流及其支流的消落帶淺平區(qū)域可能存在少量濕生和水生植物[8]。通過植物群落現(xiàn)狀調(diào)查，在烏東德、白鶴灘庫(kù)區(qū)河床邊緣發(fā)現(xiàn)灌木植物火棘、小金絲竹、豬牙皂、戟葉酸模和草本植物野青茅、狗牙根、狗尾草、卡開蘆、甜根子草等本土植物，這些物種可在金沙江干熱河谷生長(zhǎng)。距離河床稍遠(yuǎn)地段，當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶種植了桑樹、印楝、合歡等經(jīng)濟(jì)樹種，在選擇這些樹種時(shí)，既考慮到植物生長(zhǎng)適宜性又考慮到其經(jīng)濟(jì)效益。

2)狗牙根分生組織活躍，水淹后恢復(fù)生長(zhǎng)能力強(qiáng)，根系發(fā)達(dá)，固土保水作用顯著，是良好的消落帶修復(fù)物種[9]。牛鞭草群落固土能力強(qiáng)，恢復(fù)生長(zhǎng)快，長(zhǎng)期水淹后，能在落干三四天后長(zhǎng)出新芽，且新芽可以快速集聚光合作用產(chǎn)物為其恢復(fù)生長(zhǎng)提供物質(zhì)基礎(chǔ)，是一種在消落帶廣泛適應(yīng)的植物。

3)池杉、落羽杉、垂柳均能耐一定水淹，在整株淹沒后，垂柳成活率下降，而池杉、落羽杉則不受影響[10]。水淹200 d時(shí)，池杉、落羽杉生長(zhǎng)正常[11]，二者均較適宜在土壤飽和水環(huán)境中生長(zhǎng)[12-13]，可列為干熱河谷消落帶修復(fù)試驗(yàn)物種。

4)中山杉是針葉喬木，水樺是闊葉喬木，二者在三峽庫(kù)區(qū)消落帶修復(fù)試驗(yàn)中推廣已久，且其育苗、快繁和種植等技術(shù)均已成熟。試驗(yàn)表明，中山杉和水樺冬季在水下持續(xù)淹沒200 d左右仍能存活，在保證給水和營(yíng)養(yǎng)供給的前提下，引種到干熱河谷消落帶，其存活的可能性極大。

5)非鄉(xiāng)土植物水樺、中山杉、楓楊、竹柳、秋華柳、扁穗牛鞭草、香根草等，除具備耐旱和耐淹特性，還具有一定的觀賞特性，如觀姿植物竹柳、香根草等，觀根植物中山杉，觀葉植物水樺，觀果植物火棘等，已在濕地生態(tài)修復(fù)中被廣泛應(yīng)用。在保障水和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供給前提下，這些植物存活的可能性大。

3 植物配置模式

植被耐淹、耐濕等生理特性差異造成其對(duì)水位變動(dòng)的適應(yīng)性不同。因此，有必要根據(jù)植被生理學(xué)特性，提出適應(yīng)水位變動(dòng)要求的梯級(jí)恢復(fù)重建模式[14]。根據(jù)烏東德和白鶴灘庫(kù)區(qū)消落帶的立地條件，結(jié)合主要樹(草)種的生物學(xué)特性和生態(tài)學(xué)特性，在本土植物考察成果和以上適生植物物種推薦名錄的基礎(chǔ)上，進(jìn)行植物的水平配置和垂直配置。

3.1 水平配置

水平配置上，選擇抗逆性強(qiáng)且生態(tài)位互補(bǔ)的混交(混合交叉)樹種，采用行間混交、帶狀混交、塊狀混交或與原有幼苗、幼樹隨機(jī)混交等方式進(jìn)行。干熱河谷消落帶混交林配置以針葉樹種與闊葉樹種混交方式為主，營(yíng)建中山杉混交良種水樺、中山杉混交桑樹、多年生草本植物等多種混交配置形式。

3.2 垂直配置

在消落帶適宜地段營(yíng)造喬灌草垂直配置的多層次復(fù)合結(jié)構(gòu)林分，以充分發(fā)揮消落帶林分的多種生態(tài)服務(wù)功能。依據(jù)植物的耐水淹特性，喬木和灌木優(yōu)先種植于消落帶受水淹時(shí)間短的區(qū)域，草本植物可選擇種植于消落帶長(zhǎng)期受水淹的區(qū)域。其中，喬木層可配置的樹種有中山杉、水樺、楓楊、桑樹、印楝、竹柳等；灌木層可配置的樹種有秋華柳、火棘、小金絲竹、戟葉酸模等；草本層可配置的草種有狗牙根、甜根子草、野青茅等。

新民試驗(yàn)段配置18種植物作為修復(fù)試驗(yàn)的先鋒物種，如圖5所示，包括印楝、桑樹、合歡、火棘、戟葉酸模、豬牙皂、小金絲竹、狗牙根、甜根子草等9種本土植物，中山杉、水樺、黃連木、烏桕、竹柳、小梾木、扁穗牛鞭草、香根草、野青茅等9種外來植物。

圖5 新民試驗(yàn)點(diǎn)喬、灌、草植物配置斷面示意圖

蒙姑試驗(yàn)段配置18種植被作為修復(fù)試驗(yàn)的先鋒物種，如圖6所示，包括合歡、桑樹、火棘、小金絲竹、狗牙根、野古草、狗尾草等7種本土植物，楓楊、水樺、中山杉、重陽木、烏桕、秋華柳、小梾木、扁穗牛鞭草、荻、野青茅、雀稗等11種外來植物。

圖6 蒙姑試驗(yàn)點(diǎn)喬、灌、草植物配置斷面示意圖

其它植物如一年生草本植物馬唐、苘麻、蒼耳、水蓼、酸漿等，喬木弗吉尼亞櫟、南川柳、水杉等，灌木中華蚊母樹、長(zhǎng)葉水麻等較耐水淹的植物，以及鄉(xiāng)土植物鳳凰木、小桐子、車桑子、花椒等可適當(dāng)選種在干熱河谷消落帶修復(fù)試驗(yàn)段。

4 種植與管護(hù)

考慮到干熱河谷特殊的自然環(huán)境，為提高植被生長(zhǎng)存活率，建議至少在淹水前半年開展消落帶植物種植，以保證植被有足夠時(shí)間生長(zhǎng)，根系深入土層，從而降低后期補(bǔ)種風(fēng)險(xiǎn)。植物種植分為植苗種植、分殖種植和播種種植3類。其中，植苗種植適用于喬灌木種苗，種植時(shí)將容器苗或帶土球苗置于種植穴正中心，保證苗正、不窩根，分層填土壓實(shí)，使土壤與種苗根系充分接觸，根莖低于地面2～3 cm，同時(shí)澆足定根水。分殖種植適用于草本種苗，種植時(shí)將種苗置于種植穴正中心，保證苗正不窩根，壓實(shí)，使土壤與種苗根系充分接觸，同時(shí)澆足定根水。播種種植適用于草本種苗，根據(jù)種子大小可采用點(diǎn)播、條播和撒播等方式將種子播于種植區(qū)，表面覆1 cm左右細(xì)土，壓實(shí)，使土壤與種子充分接觸，并噴灑水分，確保土壤濕潤(rùn)?；蛘?，首先將種子與沙質(zhì)泥土混勻，而后在土壤濕潤(rùn)時(shí)直接撒播于種植區(qū)域。

撫育管護(hù)包括淹沒前后的防護(hù)、除草、澆水、病蟲害防治、補(bǔ)植等措施：①在試驗(yàn)區(qū)設(shè)立標(biāo)志和警示牌，防止人為破壞和牲畜啃食破壞；②安排專人定時(shí)巡查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)影響植被生長(zhǎng)的自然和人為因素，及時(shí)處理；③種植后3 a，采用窩撫除草，每年2～3次；④初植后和退水后，若有植株主干搖動(dòng)、傾斜歪倒和種植穴泥土過低的現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)填土培實(shí)，確保植物正常生長(zhǎng)；⑤及時(shí)檢查死亡、病蟲害植株，并進(jìn)行清除，若成活率低于80%則需進(jìn)行補(bǔ)植；⑥禁止在試驗(yàn)區(qū)放牧、農(nóng)事耕作、使用化肥與農(nóng)藥；⑦根據(jù)樹種需要，適時(shí)修枝、整形，做好病蟲害的生物防治工作，并在干旱時(shí)期及時(shí)澆水。

5 結(jié)論

1)植物生長(zhǎng)需要大量水分，但水分過多又會(huì)阻礙植物與大氣環(huán)境間的氣體交換，造成植物組織缺氧，嚴(yán)重影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育[15]。考慮到水位消漲規(guī)律、汛期洪水、自然特征等因素，可將庫(kù)區(qū)消落帶分為上、中、下3個(gè)區(qū)域分別進(jìn)行植被修復(fù)試驗(yàn)。對(duì)于淹沒時(shí)間超全年1/2或2/3的區(qū)域，應(yīng)重點(diǎn)論證其植物修復(fù)成功的可能性。

2)任何植物物種都具有一定的耐淹或抗旱能力。在遴選試驗(yàn)植物時(shí)，應(yīng)深入了解植物的耐淹特性和抗旱特性，盡可能多地嘗試各種潛在適生植物。另外，在開展植被修復(fù)試驗(yàn)時(shí)，還應(yīng)考慮干熱河谷炎熱少雨的氣候條件，增加灌溉系統(tǒng)，確保植被在水淹前長(zhǎng)勢(shì)良好。

3)根據(jù)水庫(kù)調(diào)度運(yùn)行計(jì)劃配置不同梯次的消落帶修復(fù)試驗(yàn)植被。其中，消落帶上端以種植喬木和灌木為主，下端以種植草本植物為主，構(gòu)建的多層植物根系可在上、下土層中均勻分布，從而增強(qiáng)土壤固持力，有效防止根層土壤侵蝕[16]。

4)消落帶修復(fù)必須堅(jiān)持以植被種植措施為主、工程措施為輔的方式進(jìn)行。在采用植被種植措施方式開展消落帶修復(fù)的前提下，為提高庫(kù)岸消落帶的穩(wěn)定性，必要時(shí)可輔助運(yùn)用適當(dāng)?shù)墓こ檀胧缧钏安扇」こ淌侄胃淖兿鋷У匦蔚取?/p>

5)試驗(yàn)過程中，應(yīng)調(diào)查消落帶的植被構(gòu)成、土壤組成和土壤性質(zhì)等，觀測(cè)消落帶生態(tài)環(huán)境演化過程，分析淹水條件下植物與土壤的相互影響規(guī)律，開展適生植物遴選、繁殖和耐水淹機(jī)理以及植被修復(fù)應(yīng)用技術(shù)等相關(guān)研究。