库岸带植物群落生态特征与植被生态恢复设计研究——以重庆市开州区鲤鱼塘水库为例

武帅楷，岳俊生，刘 红*，卢虹宇，杨 泉

（1.重庆大学 资源及环境科学学院，重庆 400030；2.重庆市开州区澎溪河湿地自然保护区管理局，重庆 405400）

库岸带植物群落生态特征与植被生态恢复设计研究
——以重庆市开州区鲤鱼塘水库为例

武帅楷1，岳俊生1，刘 红1*，卢虹宇1，杨 泉2

（1.重庆大学 资源及环境科学学院，重庆 400030；2.重庆市开州区澎溪河湿地自然保护区管理局，重庆 405400）

以重庆东北部开州区鲤鱼塘水库为例，对库岸带植被生态特征与恢复设计进行研究。环绕库岸带对植被进行实地踏查，选取6个样地，每个样地设置3条样线，对库岸带的乔木、灌木、草本群落进行样方调查，计算植物群落的物种丰富度指数、多样性指数和均匀度指数。调查共记录高等维管植物80科215属264种，分析发现鲤鱼塘水库库岸带植物物种多样性小，且不同地段相差较大。以植被调查结果为依据，结合鲤鱼塘水库地形地貌，对库岸带植被生态进行恢复设计。通过设计以期获得植被生态恢复、生物多样性增加、水土流失减少、环境美化等生态-社会-经济的综合效益。

库岸带；植被生态；植被恢复设计；鲤鱼塘水库

湖岸带在涵养水源、净化污染、管控洪水、保持水土、保育生物多样性等方面具有重要作用[1-5]。我国湖滨带生态系统退化严重，植物群落生态功能降低，生物多样性减少，湖岸土壤遭受严重侵蚀，景观美学价值降低[6-11]。在我国云南滇池和洱海开展的湖滨带生态恢复工程起到了较好的抑制藻类生长、改善水质的作用[12-13]。

鲤鱼塘水库工程是在三峡水库建成运行后，重庆开州区实施的一项以供水和灌溉为主的综合水利工程。兴建鲤鱼塘水库对于改善开州区农业基本条件，提高抗灾能力，改善三峡移民安置环境，发展三峡库区高效农业和解决城区供水，具有重要作用。当前，鲤鱼塘水库面临的主要环境问题是：（1）水库周边居民的部分生活污水未经处理直接排入水库；（2）水库周边居民放牧、种田等生产活动对库岸植被产生强烈破坏，导致库岸带结构功能退化，水土流失。

本研究通过对鲤鱼塘水库库岸带植物种类及植物群落进行调查，了解库岸带植物群落的种类组成、优势种以及不同高程的群落结构，这些基础调查资料对鲤鱼塘水库库岸带植被恢复具有指导性意义。依据调查所得结果，选取乡土物种、对库岸带植被恢复进行设计。通过设计恢复库岸带原有的植被类型，对库岸带水土保持、地表径流水质净化、生物栖息地的构建、美化湿地景观等方面具有实践指导意义。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

研究区鲤鱼塘水库位于重庆市开州区境内 （图1），地处长江支流澎溪河的二级支流桃溪河上游，位于31°22′31″N、108°17′53″E，距离开州区城区47 km。水库水面面积314 hm2，正常蓄水位高程450 m，总库容1.024×108m3，年供水量1.41×108m3。鲤鱼塘地处中纬度地区的河谷平坝浅丘地带，属中亚热带湿润季风气候区，气候温和，热量丰富，雨量充沛，四季分明，无霜期长。

图1 鲤鱼塘水库位置及样点设置图Fig.1 Location and sample setting of the Liyutang reservoir

1.2 研究方法

根据鲤鱼塘水库及周边地形、地貌、植被、土地利用特征，以及后期生态工程施工所在区域位置，选择鲤鱼塘水库西岸施工区域、东岸植被较丰富区域及农村居民点开展植物群落样方调查，并对库岸带植被恢复进行设计。

1.2.1 样点设置

根据鲤鱼塘水库周边的典型地貌、植被类型，设置6个样点 （见图1）。每个样点设置3条样带，样带中样方的选择应避免陡坡、陡崖等特殊生境。选择鲤鱼塘水库周边的大坪村、双玉村、花岭村等村子作为样地。

1.2.2 群落调查

以样线法、样方法进行植物多样性及其分布特征调查。对样带中的植物进行样方调查，其中库岸高地乔木林样方面积为20 m×20 m，库岸高地灌丛样方面积为5 m×5 m，库岸消落带草本群落样方面积为1 m×1 m。对乔木采用每木必测法，记录种名、树高、胸径、冠幅，灌木样方和草本样方中分别记录种名、株 （丛）数、盖度、高度等。

1.2.3 数据分析

采用Gleason丰富度指数 （D）、Shannon-Wiener多样性指数 （H′）和Pielou均匀度指数 （E）进行库岸带植物群落的数量指标测度[14-15]，计算公式如下：

以上各式中：S为调查区域内物种总数；A为调查区域内样方的总面积；Pi为调查区域内物种的相对重要值， 其中：

1.2.4 植被生态恢复设计

在掌握本底数据的基础上，根据库岸带植被生态恢复的基本原理，结合鲤鱼塘水库库岸植被生态恢复实际要求，拟订植被恢复设计方案。植被恢复设计包括：水库生境营造生态恢复设计、库岸带植被生态恢复设计等。以鲤鱼塘水库库岸带的实地考察与植被调查结果为基础，采取分段设计的思想，根据库岸带内不同的地形地貌特征、土地利用方式以及植被现状等，提出不同的生态修复模式。依据调查得到的基本信息，进行库岸带不同高程植被生境构建，并辅以乡土植物配置。

2 结果与分析

2.1 种类组成

鲤鱼塘水库库岸带植物资源丰富，调查统计共有植物80科，215属，264种 （表1），其中有苔藓植物1科1属1种、蕨类植物12科13属16种、裸子植物3科4属4种、被子植物64科197属243种。10种及以上的科有6个，以禾本科和菊科植物最多，共47属，分别有30和33种。其余为唇形科 （13）、蔷薇科 （12）、豆科 （10）、莎草科 （10），这6个科的植物种数约占库岸带植物总种数的40.9%，是鲤鱼塘水库库岸带植物的主要组成部分。同时发现鲤鱼塘水库库岸带植物的科、属较多，这也是该区域植被特点。在调查中发现蒲苇 （Cortaderia selloana）、白茅 （Imperata cylindrica）、牛鞭草 （Hemarthria altissima）、荔枝草 （Salvia plebeia）、酸模 （Rumex acetosa）等植物对草本植物群落的构建作用非常大，常形成单优种群落。

表1 鲤鱼塘水库库岸带植物科属种数统计Table 1 Common list of plant species in the reservoir bank of the Liyutang reservoir

2.2 群落数量特征

2.2.1 物种丰富度

根据鲤鱼塘水库库岸带植物样方调查数据，对各区域进行物种丰富度指数 （D）的计算，其结果见图2。

图2 鲤鱼塘水库库岸带植物群落物种Gleason指数Fig.2 Gleason index of the plant community in the reservoir bank of the Liyutang reservoir

植物物种丰富度的大小反映了包含的物种个体数量的多少[16]。由图2可以看出，每个样点均以草本植物占绝对优势，除样点1和样点4外，丰富度均是草本群落＞灌木丛＞乔木林。在调查中发现，样点4是迹地区域，人为干扰严重，其物种丰富度最小。该样点草本植物以狗牙根 （Cynodon dactylon）为主，种类单一，且灌木极少；在高地上人工种植的银杏 （Ginkgo biloba）、竹柳、柑橘 （Citrus reticulata）使得乔木物种的丰富度要大于灌木物种丰富度；样点3的草本植物物种丰富度高，而乔木物种丰富度较低；样点5的人为干扰最少，乔木层、灌木层和草本层的丰富度指数分别为2.104、3.243和14.564，是物种最丰富的区域。总体分析，不同样点的植物物种丰富度指数波动较大，与鲤鱼塘水库库岸带的人为干扰程度和土地利用模式有关。样点5和样点6所在的鲤鱼塘水库右岸由于地势较陡，人为干扰较小，保持了较为原生的库岸带景观；而左岸地势较缓，人为生产生活活动较为频繁，导致植物物种丰富度小。

2.2.2 植物物种多样性

根据鲤鱼塘水库库岸带植物样方调查数据，对各区域进行物种多样性指数 （H′）的计算，结果见图3。

图3 鲤鱼塘水库库岸带植物群落物种Shannon-Wiener指数Fig.3 Shannon-Wiener index of the plant community in the reservoir bank of the Liyutang reservoir

物种Shannon-Wiener多样性指数能够反映群落多样性水平高低，是物种丰富度和各物种均匀程度的综合指标。由图3可见，各样点之间的植物物种多样性相差较大。对乔木林而言，样点6所在的擂鼓渡口区域多样性最高。样点5所在的区域，由于生境异质性良好，人为干扰相对较小，其植物物种多样性均较高。

2.2.3 植物物种均匀度

根据鲤鱼塘水库库岸带植物样方的调查数据，对各区域进行物种均匀度指数 （E）计算，结果见图4。

图4 鲤鱼塘水库库岸带植物物种Pielou指数Fig.4 Pielou index of the plant community in the reservoir bank of the Liyutang reservoir

物种均匀度是用来衡量各物种的分布均匀程度。由图4可见，各个样地的植物物种均匀度指数总体上偏低，差异较大。由图4可知，各个样点的草本群落均匀度均较小，因为在消落带的草本群落有两种群落类型：一种为植物物种数相对较多，数量、高度、盖度差距也较大；另一种为物种种数较少，且是以单优种的形式存在。如样点4所在的迹地区域，草本植物物种均匀度较高，这是由于迹地区域人为干扰较大，植物种类较少，且狗牙根占绝对优势。调查中发现有荔枝草群落 （样地1）、牛鞭草群落 （样地2）、莲子草 （Alternanthera sessilis）群落 （样地3）、狗牙根群落 （样地4和样地6）、酸模群落 （样地5）。以上两点造成了鲤鱼塘水库库岸消落带草本植物物种均匀度较小。样点1和样点4的灌丛群落均匀度较大。样点6的乔木林均匀度明显高于其他五个样点，原因是此地乔木群落为马尾松 （Pinus massoniana）群落，虽然种数较少，但乔木分布均匀度较高。

综合以上三个指数的结果及实地调查情况看，样点1、样点2和样点5这三个样点的植物物种多样性高，样点4和样点6的物种多样性较低，而样点3的草本植物物种多样性较高，但乔木林和灌丛物种多样性较低。各个样地之间植物物种多样性差别较大，这与不同样点的地形、自然环境以及人为干扰程度密切相关。

实地调查可知，鲤鱼塘水库库岸带植物物种种数相对较少，不同地段相差较大。所以为了更好地改善上述生态环境问题，优化库岸带的生态功能，需对其进行结构设计。

2.3 库岸带植被生态恢复设计

库岸带是水库水体与陆地的交错区，与湖滨带一样，在涵养水源、蓄洪防旱、净化水体、维护生物多样性和保持生态平衡等方面有重要作用[17-18]。依循库岸带的地势与原土地利用方式进行植被恢复设计。实地调查发现，鲤鱼塘水库库岸带地势不均一，左岸地势相对较缓，右岸陡岸较多，居民住宅区、农田等也多集中在左岸。针对现场地形地貌特征，为恢复鲤鱼塘水库库岸带植物多样性与植被生态，对库岸带进行生境结构设计，形成了四种植被生态恢复模式 （图5）。

图5 鲤鱼塘水库左侧库岸带植被恢复设计模式Fig.5 Model of vegetation restoration on the left bank of the Liyutang reservoir

（1）岛屿-半岛-库湾复合生境系统

鲤鱼塘水库中的岛上现有较为茂密的林木，但应进行植被结构优化。小岛在高水位时裸露面积较大，岛屿两侧笔直陡峭，不适宜植物生存，如要进行工程建设，应以固岸工程为主。库湾消落带区域以狗牙根、硬杆子草群落为优势群落，可疏植少量耐水淹小乔木，为鸟类提供栖息地。稍高处种植浆果类灌木和乡土种草本植物，可提升物种多样性，并为鸟类提供食物。丰水期岛屿将形成暂时性隔离空间，仅剩与半岛连通的一条小径。连接处有一小型平坝，芭茅群落呈簇状分布。平坝处可种植少量浆果类灌木，在丰水期为鸟类提供食物。

（2）多带多功能库岸生态防护带

最下部消落带区域以白茅、鬼针草 （Bidens pilosa）、硬杆子草 （Capillipedium assimile）为优势群落，应保持原状，使其自由扩散。第一级阶地以柏 （Cupressus funebris）、楠竹 （Phyllostachys heterocycla cv. Pubescens）、桑树 （Morus alba）、黄泡 （Rubus pectinellus）和白茅为优势种构成 “乔-灌-草”序列；第二级阶地以香樟、秋华柳和硬杆子草为优势种构成 “乔-灌-草”序列。此处消落带区域面积较大且平整，可种植林泽。在消落带与第一级阶地之间的过渡区域种植耐水淹灌木，以减少水浪对库岸坡脚的冲击并减少水土流失。阶地乔木种植采用阔叶与针叶3∶1比例混交，混交能提升物种多样性和抗逆性，丰富的枯落物可提高此处土壤肥力并涵养水源，为微生物、昆虫提供生境和食物。为应对鲤鱼塘夏季连晴高温的气候状况，可在各个阶地中深挖一至两个塘，在蓄积一定水量的同时，提高生境异质性。

（3）生态隔离带系统

该处生态隔离栏种植蔷薇科带刺灌木，也可以作为鸟类食源林。该系统分为3个部分，上部灌丛隔离带、中部混交林带和下部湿生林泽带。上部灌丛隔离带主要种植植物有火棘 （Pyracantha fortuneana）、水麻 （Debregeasia orientalis）、蚊母 （Distylium racemosum）、秋华柳 （Bidens pilosa Salix variegata）、南天竹 （Nandina domestica）、南川柳 （Salix rosthornii），栽种间距2 m×2 m或3 m×3 m。中部混交林带主要是原有植树造林种植的阔叶、针叶树种，林下有自然生长的小乔木和喜阴低矮植被。下部湿生林泽带主要种植落羽杉 （Taxodium distichum）、柳树、水桦、杨树、乌桕 （Sapium sebiferum）、桑树等，栽种间距3 m×3 m、4 m×4 m或5 m×5 m，选择树种的树径3～8 cm，保证具有一定的耐水淹能力。

（4）库岸 “迹地”自然恢复与生物多样性提升

这是位于库岸带的一处施工废弃后的迹地。对其处于消落带的区域 （低海拔区域）原则上保持原状，从退水后露出的苍耳 （Xanthium sibiricum）、鬼针草等的残体可以判断该区域草本植物种子库仍然较为丰富，地表有少量狗牙根、海蚌含珠 （Acalypha australis）、狗尾草 （Setaria viridis）等植物，因此应尽可能保留原有种子库，通过自然的力量逐渐恢复消落带植被。利用该海拔梯度现有散落的砖石、废弃的房屋、洼地等加以改造可为昆虫、小型兽类提供栖息生境，提高生物多样性。对于迹地的修复可在依赖原有种子库的基础上，先疏植成材快、保水保土能力强的物种如楠竹等。疏植可留出足够的生态位给原生种提供重新占据该空间的机会。

通过对鲤鱼塘水库库岸带进行结构和功能的设计，改善库岸带基质条件，构建微生境并进行乡土植物配置，使库岸带植被得以恢复。同时也为鸟类、地表节肢动物等生物提供生境，丰富鲤鱼塘水库的生物多样性，使鲤鱼塘水库生态系统更加稳定。

3 讨论

本研究通过对鲤鱼塘水库库岸带植被进行调查，了解库岸带植物多样性与植被生态现状。调查发现鲤鱼塘水库库岸带同一环境下不同地段的植物种类差别较大，植物群落不尽相同，存在很多单优种群落。可见，库岸带植物群落尚未达到稳定阶段，其生态系统有待进一步优化。

建立库岸植被缓冲带一直被认为是防治农业面源污染的有效措施[19-21]。库岸带植被生态恢复设计遵循生态工程原理，结合库岸带的地势、基质、水文状况、土地利用现状及原有生态系统特点，因地制宜地对库岸带生态系统进行设计。构建四种植被恢复模式：岛屿-半岛-库湾复合生境系统、多带多功能库岸生态防护带、生态隔离带系统、库岸 “迹地”自然恢复与生物多样性提升。设计和建设完成后的库岸带植被将发挥护岸固岸、环境净化、防洪、生物多样性保育、减少水土流失、景观美化等综合功能。

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责任编辑：肖红艳

Vegetation Ecology and Restoration Design of Reservoir Bank:A Case Study of Liyutang Reservoir in Kaizhou District of Chongqing

WU Shuaikai1,YUE Junsheng1,LIU Hong1*,LU Hongyu1,YANG Quan2
（1.College of Resources and Environmental Science,Chongqing University,Chongqing 400030,China;2.Pengxi River Wetland Natural Reserve Management Bureau of Kaizhou District,Chongqing 405400,China）

Taking Liyutang reservoir in Kaizhou as an example,this paper studies the vegetation ecology and restoration design of the reservoir bank.A total of six plots were selected for the vegetation survey,and three sample lines were set up for each plot.Trees,shrubs and herbs of the banks were sampled and the Gleason index,Shannon-Wiener index and Pielou index of each plot were calculated.The survey recorded a total of 80 families,215 genera and 264 species.The index analysis shows that diversity of plant species in the reservoir bank is small,and there is a large difference between different plots.Based on the result of the vegetation survey,combined with the geomorphology of the Liyutang reservoir,the writers of the article carried out the reservoir restoration design.According to the design,on the left bank gentle slope area is designed with a multi-band structure,supplemented by plant configuration,and a gentle slope will be built on the right steep bank by flattening slope and filling in bamboo caged stone,and trees will be planted along the bank.The design is expected to bring comprehensive eco-socioeconomic benefit through restoration of ecology,increase of bio-diversity,reduction of water loss and soil erosion, and beautification of environment.

reservoir bank;vegetation ecology;vegetation restoration design;Liyutang reservoir

X171

：A

：2096-2347（2017）02-0061-09

10.19478/j.cnki.2096-2347.2017.02.08

2017-03-25

保护国际基金会 （conservation international）资助；国家重大科技专项 “三峡库区汉丰湖流域河、库岸生态防护带建设关键技术与示范”（No.2013ZX07104-004-05）

武帅楷 （1991-），男，山西长治人，硕士研究生，主要从事湿地生态学研究。E-mail：1378148945@qq.com

*通信作者：刘红（1963-），女，重庆人，副教授，主要从事环境生态学研究。E-mail：hliu63@sina.com