水库消涨带植被重建制约因素分析:以深圳松子坑水库为例

郭立鹏，信忠保，肖 华，王冬梅

(1.深圳市东江水源工程管理处，广东深圳518036;2.北京林业大学水土保持学院，北京100083)

1 研究背景

水库消涨带是水陆交错带的一种类型，是指水库运行期间低水位与高水位间的岸坡地带［1］。消涨带基本以裸露状态存在，受雨水冲蚀及波浪淘蚀，坡面侵蚀严重。近年来，随着对水土保持生态建设的日趋重视，为了更好地保护水源、营造良好的水库生态环境，国内很多学者致力于水库消涨带植被生态恢复的研究。

针对消涨带间断性被水淹没的特性，很多研究筛选出了适生植物。方华等［2］在珠海大镜山水库从30多种植物中筛选出一种适合水库消涨带生长的植物——李氏禾(Leersia herxandra)。1996年莫熙穆［3］在广东发现一种能忍耐长期洪涝和干旱的两栖植物水榕(暂定名Ficus spp.)。湖榕(Ficus sp.)、水翁(Cleistocalyx operculatus)在洪水位至防限水位(水间带)范围作为护岸林混交种植，绿化固土效果显著［4］。2002年，深圳市水务局立项对水库消涨带生态防护技术和模式进行研究，付奇峰等［5］通过筛选得出铺地黍(Panicum repens)、赤桉(Eucalyptus camaldulensis)、白千层(Melaleuca leucadendron)具有优良的耐淹性能。王海锋等［6］研究了地瓜藤(Ficus tikoua)、荻(Triarrhena sacchariflora)、牛鞭草(Hemarthria altissima)和狗牙根(Cynodon dactylon)的耐水淹性能，发现牛鞭草和狗牙根在淹没180 d后存活率分别为90%和100%。卢志军等［7］研究发现枫杨(Pterocarya stenoptera)、牡荆(Vitex negundo)和地瓜藤(Ficus tikoua)在水库消涨带具有良好的耐淹性。落羽杉(Taxodium distichum)可种在湖边、塘边、河堤甚至全年浸水的鱼塘或人工湖浅水中［8］。在潮湿或淹水条件下水翁能存活并保持一定的净光合速率和生长速率，全淹60 d后，存活率高达93%［9］。两栖榕淹没树高3/4时，经65～80 d，存活率仍达100%，连续淹没85 d存活率为75%［4］。香根草(Vetiveria zizanioides)完全淹水5个月仍能存活［10］。

消涨带土壤极其瘠薄，在选取适生植物时植物耐瘠性能也是一个重要研究内容。李氏禾具有抗旱耐淹耐瘠的生物学特性［2］。铺地黍、榕、黄槿具有优良的耐旱耐瘠性能，白千层次之，落羽杉则对干旱和瘠薄不适应。铺地黍、榕、赤桉、白千层耐淹耐旱耐瘠，是水库消涨带生境的适生植物［11］。落羽杉、池杉、水松等较适合在水位高差较小、土壤肥沃的淤泥质滩涂种植，在土壤瘠薄、坡度较陡的水库库岸则不适宜［12］。

目前，水库消涨带植被恢复重建研究比较注重耐淹、耐贫瘠植物的筛选，但对消涨带植被种植及管养难度大的特性却鲜有学者关注。为了摸清水库消涨带植被恢复重建后期维护过程中植物生长的主要制约因子，进一步优化适生植物的组合和空间配置，我们在深圳松子坑水库开展了为期3年的大规模植被恢复重建后期生长制约因素试验。

2 试验设计

在深圳市水务发展“十一五”规划水土保持生态建设工作中，水库消涨带治理被列为重点内容。通过前期适生植物选育试验，已经初步筛选出一批可以适应消涨带特殊环境的优良植物，但由于试验周期较短，这些研究通常只注重植物在消涨带的成活率，而对这些植物的后期生长状况缺乏关注，因此在实际推广过程中存在很大的风险与不确定性。为了提升水库消涨带植被恢复与重建的可持续性，提高水库消涨带水源保护林的经营管理水平，2009—2012年我们在深圳松子坑水库开展了为期3年的水库消涨带重建植被生长制约因素研究。

松子坑水库是深圳市实施水源保护林工程的首批8座水库之一，位于深圳市东部龙岗区与坪山新区交界处，是深圳市东江水源工程的主要调蓄水库，承担着为周边水厂供水的任务。该水库自产水较少，主要靠东江水源工程供给。水库设计水位66.0 m，从建库至今日常运行水位从未高出设计水位，也较少低于58 m，因此试验消涨带范围根据日常水位变化情况确定为58—66 m。针对消涨带适生植物需要耐淹的特性，我们在前人研究的基础上，选择6种适生植物落羽杉、白千层、水翁、水榕、黄槿、铺地黍，以消涨带水源保护林建设为契机，在该水库进行消涨带植被恢复试验。在高程58—64 m地带种植耐水草本铺地黍，在高程60—66 m地带种植耐水湿乔木，选择有代表性的地段种植。为提高苗木成活率并方便运输，试验选择的苗木高2 m，修剪冠幅为0.5 m。落羽杉多见于湖边、塘边浅水中，故将其种植于偏下的60—64 m高程地带，均匀种植;其他树种在60—66 m高程地带均匀种植。

3 试验结果

松子坑水库水源保护林自2009年春季营造之后，经过3年生长，至2012年春季各种植物存活及生长状况见表1。由于水库消涨带植被生长条件恶劣，加之不同植被对水库消涨带适应性存在差异，所以不同植被成活率差别很大，整体成活率不高，除了白千层存活率较高(75%)之外，其他5种成活率都不及50%。

表1 消涨带试验苗木特性及存活情况

4 制约因素分析

4.1 高程的影响

深圳松子坑水库水位变化除受季节性降雨影响外，还受市供水调度影响，全年担任为周边水厂供水的任务，间隔性从东江水源工程抽水蓄水，东江水源来水较少时向东江干线工程放水。3年试验期松子坑水库水位变化如图1所示。苗木种植后，水库水位基本在58～62 m之间变化，62 m以上种植的植物几乎没有被水淹过，而非经常水淹地带不是真正意义上的消涨带，故本文重点讨论58—62 m高程范围内植物的生长状况。

图1 2009—2011年松子坑水库水位变化情况

松子坑水库水位变化受市水资源调度、东江水源工程停水检修及季节性因素共同影响。1—4月、11—12月水库水位变化较小，位于58～61 m之间;5—10月受汛期降雨及水资源调度影响水位变化较大，10月份东江水源工程开始停水检修，水库前期蓄水后期供水，水位有一个先上升后下降的变化。2009年水库水位变化较平稳，6月份水位低于58 m，10月中旬到11月中旬水位高于60 m低于62 m，12月水位在60～61 m之间，其他时间水位在58～60 m之间变化，因此62 m以上植物没有被水淹，58—60 m之间的铺地黍受水间断性淹没，乔木由于种植在60 m高程以上，仅在10—11月间受淹。2010年水位普遍较低，各种植物受淹几率较小，仅铺地黍在1—2月、9—10月间被水淹。2011年1—5月、11—12月水位在58～60 m之间波动，60 m以下铺地黍被间断性淹没，乔木没有被水淹;6—10月水位主要在60～62 m之间变化，62 m以下植被有近5个月的淹没期，62 m以上植被几乎没有被淹。

水位变化分析表明，62 m以上植被很少被水淹，而62 m以上落羽杉基本全部死亡，62 m以下落羽杉存活率很高，由此说明落羽杉不耐干旱，需种植在临近水域位置，最好能经常被水淹。各高程地带种植的白千层存活比例均较高，说明其对水淹、干旱都较适应。水翁、水榕的存活比例偏低、生长状况较差，说明其对水淹、干旱的适应性相对较差。黄槿的存活比例在各种植物中居中，生长状况较差，说明其对水淹、干旱都有一定的适应性。铺地黍种植的高程偏下，受水淹机会较多，总体存活比例不高，但土质较好的平缓地带铺地黍的存活比例及生长状况很好，覆盖率达到100%，说明其对水淹是适应的，种植在土质较差地带的铺地黍生长状况差是由其他原因造成的。根据近期水库水位变化及预期，可调整以后水源保护林工程消涨带植被的建设范围，将各种植物按耐水淹性强弱区分高程种植。落羽杉、白千层可种植于较低位置，其他植物应种植于较高位置。

4.2 立地条件的影响

松子坑水库消涨带土壤瘠薄、肥力极差，除部分沟谷地带地形平缓、土质较好外，其他区域多是陡峭坡地，表土基本被侵蚀光，只剩硬土或石砾，几乎没有肥力。沟谷平缓地带，各树种的存活率很高，达到90%以上，铺地黍生长非常好，覆盖率达到100%，生长高度在0.5～1 m之间;较陡坡地树种存活率很低，约20%;在石砾较多的地带，各树种的总体存活率不到10%，生长状况极差。铺地黍在土质很差的坡地存活率、生长状况也不理想，大部分种植穴内铺地黍呈枯萎状态，萌蘖枝极少。

通过分析不同地带苗木存活率及生长状况，可知土壤质地和养分状况对苗木生长起到重要作用，肥力好的地带苗木存活率及生长状况明显要好，说明消涨带土壤质地和肥力对植被重建影响显著，故在所选植被有一定抗淹性能的前提下，选择耐旱耐瘠植物是非常必要的。不过选择耐瘠薄植物虽然有一定的作用，但是不能持久改善植物的生长状况，故需采取应对措施，以改善植物的长势。土壤质地差可以通过施肥等措施增加肥力，或在种植及养护时改善土壤质地。

4.3 种植技术及后期养护的影响

针对消涨带土壤瘠薄的特点，试验要求苗木种植时挖大坑、施足量基肥。苗木种植穴长、宽、深分别为60、60、50 cm，经验收合格后方准施基肥。乔木种植穴每穴施有机肥1 kg，经检验合格后才准回土，回土时将表土打碎回填，边回土边拌匀穴中肥料，然后回满穴土，每株苗木设3根竹竿支撑。树木种植完工后，加强新造林地的抚育管护工作，及时进行扩穴培土、除草、松土、平茬、扶正、追肥、防治病虫害、清除薇甘菊等作业。种植完成后进行3个月成活养护、1年抚育，抚育时每穴追施复合肥 0.5 kg。

根据调查结果，以上种植措施对改善植物长势没有起到较大的作用。由于松子坑水库消涨带大部分地区土质极差，因此1 kg有机肥作基肥仍显偏少。黄槿是所选苗木中生根最快的，种植1周后即可在苗木根部发现须根，2周后即可发出新叶。2009年夏秋黄槿长势最好，枝叶生长达到最大冠幅;2010年黄槿长势偏差，虽然新叶仍可生长，但新枝偏少，冠幅没有增大;2011年新叶较少长出，老叶大部分枯黄，几乎没有新枝生长，部分老枝枯黄，长势极差，冠幅缩减。由此可见，肥力对黄槿的生长起到重要作用，肥力充足时根部及枝叶生长快速，肥力不足时生长迟缓、植株枯黄。

本次试验苗木种植时没有换填土，由于原土土质极差、没有肥力，因此苗木生长只能靠基肥及后期追肥的肥力生长，这也制约了苗木后期的长势。建议后期水源保护林苗木种植时应换填土，将原来肥力极差的硬土、黄土、心土、石砾挖出，回填肥力较高的营养土。此外，苗木种植穴偏小，种植穴周边土质极硬，部分区域是石砾，不利于苗木根系生长，建议后期苗木种植时穴坑应挖大。因为消涨带临近水体，为防止追肥污染水体，追施化肥必须挖坑填埋，如果挖大种植穴，在后期追肥时也可减少工作量，直接在种植穴位置开挖施肥坑，避免在硬质土上开挖。由于追施化肥容易造成土壤板结，对土地影响不好，追施有机肥又需要挖大挖深施肥坑，造成较大的开挖面，且会造成苗木根部损伤，故应该在苗木种植前多施基肥，在挖大种植穴的前提下，施基肥量可达到2 kg以上，并与回填土搅拌均匀，回填到种植穴底部。

试验发现，当前的1年抚育期偏短，以3年抚育期为好，通过多次(6次以上)抚育追肥，可增加苗木后期长势。通过挖大挖深苗木种植穴、换填营养土、多施有机肥、增加抚育时间、增加抚育追肥量等种植养护措施，改善消涨带土壤质地，增加肥力，可实现苗木持续生长。

4.4 苗木的影响

本次试验选择的苗木为2 m高的假植苗，要求土球直径不小于30 cm，苗木运输中应尽量减少水分的流失和蒸发，经常给树根部洒水，在枝叶上喷水，再用湿苫布将苗木盖好;中途停车应停于有遮阴的场所，遇到刹车绳松散、苫布不严、树梢拖地等情况应及时停车处理;短途运苗中途不停车休息，直接运至施工现场;运输时苗木应斜放或完全放倒，土球朝前树梢向后，并立支架将树冠支稳，以免行车时树冠摇晃造成散坨。试验苗木本身规格较大且为假植苗，容易成活，苗木运输过程中也制定了详细的管理措施，可最大程度地保障苗木成活率，故本次试验苗木质量可得到保证，与苗木后期生长较差的关系不大。

4.5 种植时间的影响

本次试验于2008年秋冬季开挖苗木种植穴，2009年春季种植。深圳处于亚热带，一年四季均可种植，但为最大程度地提高苗木成活率，试验仍选取春季种植。提前开挖种植穴可充分熟化土壤，便于苗木后期生长。可见，种植时间段的选取适合植物生长，与苗木后期生长较差的关系也不大。

4.6 天气的影响

深圳地处南海之滨，属亚热带海洋性气候，长夏短冬，阳光充足，雨量丰沛，年平均气温22.5℃，年平均降水量1966.5 mm。深圳灾害性天气多发，有春季低温阴雨及春旱、夏季台风、秋旱等。2009年7月台风“莫拉菲”从库区经过，将试验区约1000株苗木吹倒，之后虽然扶正，但仍对苗木后期存活造成影响。天气因素为不可控因素，只能增加预防措施，做好应对准备。用三根竹竿将苗木捆扎牢固，可以对台风灾害起到重要的预防作用。

4.7 综合分析

由以上分析得出，水位、土壤质地是制约消涨带苗木生长的重要因子。试验所选择的植物都是前人通过研究得出的耐淹品种，水位升降变化对苗木成活及生长影响不大。由于水位偏低，各种植物耐旱性不尽相同，造成种植于较高地带的苗木生长状况不一，因此消涨带植被重建时上部苗木需考虑耐旱性能。土壤质地对苗木生长起到重要作用，在消涨带土壤瘠薄的情况下，可通过种植及养护措施增加土地肥力，保持植物持续生长。苗源及苗木运输过程虽然不是重要影响因子，但也要充分保证苗木的活性。台风属不可抗力，要做好防范措施，尽量减少影响;受到灾害影响后，要及时采取有效恢复措施。

试验植物中，白千层耐水淹、干旱、瘠薄，存活率及生长状况都较好，适合消涨带种植。落羽杉耐水淹、不耐干旱，可置于消涨带下部种植。黄槿成活率高，初期生长快，在消涨带种植时需加强后期抚育追肥。水翁、水榕具有一定的耐水淹性能，但在耐干旱瘠薄方面偏差，在消涨带种植时需加强水肥管理。

5 结论

在前人研究的基础上，选择消涨带适生植物落羽杉、白千层、水翁、水榕、黄槿、铺地黍，在松子坑水库消涨带开展了为期3年的植被重建试验，分析水位变化、立地条件、种植及管养措施、苗木、天气等因素对消涨带植被生长的影响，发现:白千层受各因子影响较小，其存活率及生长状况都较好，适合在消涨带种植;落羽杉受水位变化、立地条件影响较大，适合在消涨带下部种植;黄槿、水翁、水榕存活率受肥力影响最大，在消涨带种植时需加强水肥管理。

试验分析得出，水库消涨带植被重建主要受水位变化、土壤质地影响。经常水淹地带要选择耐水淹植物品种。对于消涨带普遍存在的土壤瘠薄问题，主要靠种植技术及后期养护措施来解决，如选择大的假植苗、土球直径要大并且在运输中注意保护，苗木种植穴要挖深挖大、多施基肥、换填种植土，后期增加抚育时间、多追肥，对于较少水淹地段还要加强浇水养护。深圳市水源保护林消涨带植被重建工程是分批分期实施的，出现问题可及时补救，本试验研究成果可为后期水源保护林消涨带植被重建提供参考。

落羽杉耐淹不耐瘠的研究结果与他人研究结果［12］类似。根据存活率及生长状况试验数据，白千层的耐旱耐瘠性能要优于黄槿，与付奇峰等的研究结果［11］有所出入。付奇峰等的研究结果依据成活率进行比较，但两种树种的生长时间不同，黄槿为种植近2 a，而白千层为移栽后20 d，可比性较差。付同时提到，在铁岗、西丽水库库尾滩涂试种的白千层和澳洲白千层在经历2～3个雨季的淹水—退水后(最长持续淹水约4个月，淹水最深2 m)普遍长势良好、整齐，说明白千层对水库消涨带生境是有较强适应能力的。

［1］付奇峰，林素彬，黎晨，等.水库消涨带铺地黍植被护坡技术研究［J］.中国水土保持，2006(7):17－19.

［2］方华，陈天富，林建平，等.李氏禾的水土保持特性及其在新丰江水库消涨带的应用［J］.热带地理，2003(3):214－217.

［3］莫熙穆.榕属的一种(湖榕)能忍耐长期洪涝和干旱可能是生态两栖植物［C］//全球气候变化和生物多样性国际会议论文集，1996:79－80.

［4］郑中华，许大彬，孙谷畴.湖榕、水翁混交护岸林带绿化固土效果研究［J］.中国水土保持，2000(11):15－17.

［5］付奇峰，林素彬，王满.深圳市水源保护林的建设和改造探讨［C］//第4届流域管理与城市供水国际会议论文集(A).深圳:海天出版社，2004:491 －499.

［6］王海锋，曾波，李娅，等.长期完全水淹对4种三峡库区岸生植物存活及恢复生长的影响［J］.植物生态学报，2008，32(5):977－984.

［7］卢志军，李连发，黄汉东，等.三峡水库蓄水对消涨带植被的初步影响［J］.武汉植物学研究，2010，28(3):303 －314.

［8］张应麟.回首广东的落羽杉［J］.广东园林，2002(z1):3－11.

［9］靖元孝，程惠青，彭建宗，等.水翁(Cleistocalyx operculatus)幼苗对淹水的反应初报［J］.生态学报，2001，21(5):810－813.

［10］靖元孝，陈兆平，杨丹菁.香根草(Vetiveria zizanioides)对淹水的反应和适应初报［J］.华南师范大学学报:自然科学版，2001(4):40－43.

［11］付奇峰，方华，林建平.华南地区水库消涨带生态重建的植物筛选［J］.生态环境，2008，17(6):2325 －2329.

［12］付奇峰，林素彬，黎晨，等.两栖植物在消涨带岸坡生态修复中的应用研究［J］.中国农村水利水电，2006(2):64－66.