广东省连南板洞水库消涨带植被生态修复研究

廖水意，唐 刚，吴书德，刘浩林，吴颢林，彭友贵

(1. 广东连南板洞省级自然保护区管理处，广东 连南 513300； 2. 华南农业大学林学与风景园林学院，广东 广州 510642)

水库消涨带是指因水库水位反复周期性变化而在库区周围形成的干湿交替区，即最高水位与最低水位间的库岸区域，也称为消落区、消落带、涨落带等[1]。水库蓄水受人为干预，水位高差较大，造成消涨带高差也大，少则几米，多则二三十米，如广东新丰江水库消涨带23 m，三峡库区30 m。由于水淹和裸露交替出现，水库消涨带生境变化极端，土壤贫瘠，一般植物难以生长，常呈裸露状态，随着降雨的冲刷和水位的消涨起落，水土流失严重。淹露交替造成生态环境的极端变化，使水库消涨带植被恢复成为世界性的难题[2]。消涨带植被恢复重建是一项复杂的系统工程，需要针对不同水库的立地条件和水库运行特点，确定植物种类及其配置、营造方式以及辅助工程措施等。本研究通过粤北连南县板洞水库消涨带植被生态修复实践，探索华南高海拔地区水库消涨带植被恢复技术，以期为构建水库库岸带生态安全屏障提供参考。

1 研究区概况

板洞水库位于广东清远市连南瑶族自治县最南端，东经112°13′36″～112°25′13″，北纬24°18′24″～24°26′06″，处于南亚热带向中亚热带的过渡地带，属典型的亚热带温湿气候，年均温15.9 ℃，最热月(7月)均温24.6 ℃，最冷月(1月)均温5.9 ℃；年均无霜期303.6 d；年均日照时数1 515 h；雨量充沛，雨热同季，年均降雨量2 597.9 mm，雨季在4—9月，占全年降雨量的73%。

板洞水库是广东省海拔最高的中型水库，坝顶海拔875 m，库容3 640万m3，是一座集发电、饮水、灌溉于一体的多功能水库，担负2个乡镇4万人饮用水和4 000 hm2农田灌溉的任务，具有十分重要的社会和经济效益。由于板洞水库的供水量大，在雨季大量蓄水，水位可达866 m以上，历年最高水位867.64 m；少雨季节大量排泄供水，水位可低至855 m以下，历年最低水位853.74 m。正常年份水位高差达11～12 m，每年高水位运行期有5～7个月，消涨带面积约58.9 hm2。板洞水库湖面宽广，海拔高，风浪大，加剧了湖水对岸边的土壤侵蚀，严重影响水库水质和库区景观效果。

2 植被生态修复规划设计

2.1 规划设计原则

1)植物适应性与生态安全性

根据库区气候、库岸立地条件和水位周期性变化，选择抗旱耐淹、速生耐瘠、适应当地气候条件的耐水植物，引入区外植物应考虑生态安全问题，避免造成生物入侵和生态破坏，植物种植后不影响水库水质。

2)生态功能为主与兼顾景观效果

植物配置首要考虑固岸护坡、防止水土流失的生态绿化功能，同时考虑景观效果，注重植物种类的多样性，为库区发展生态旅游营造良好环境。

3)先易后难与分批实施

在华南高海拔地区水库消涨带林草植被恢复的实践未见相关报道。鉴于连南板洞水库海拔较高、消涨带高差较大、连续淹水时间长等特点，先选取部分立地条件相对较好的消涨带进行植被恢复试验，筛选出适应性强的植物种类以及适宜的种植技术，由易到难，分批实施。

2.2 规划实施范围

板洞水库湿地植被恢复第一期规划范围为水库北部的库尾诺湾和石门井湾沿岸消涨带，坡度25°以下，立地条件相对较好。在规划期近5年，水库最高水位866.2 m，最低水位854.1 m，其中865、864、863和862 m水位线的淹水时长分别超过1、3、4和5个月，淹水时间在6—12月，各年视雨季到来的早晚和降雨量大小而有一定差异；而在862 m水位线以下，早的年份在5月就进入水淹状态，且淹水时间更长。根据消涨带淹水深度和淹水时长，将862 m水位线以上划为林草结合的植被修复区，面积约11.8 hm2。

2.3 植物选择

在华南地区水库消涨带植被修复研究中，修复效果好的草本植物有李氏禾(Leersiahexandra)[2-3]和铺地黍(Panicumrepens)[4]等。试验研究发现，香根草(Vetiveriazizanioides)既耐旱又耐涝，可在河岸、库岸等水位波动地区种植[5]。芦竹(Arundodonax)、芦苇(Phragmitescommunis)和千屈菜 (Lythrumsalicaria) 等也可用于水库消涨带植被恢复[6]。适应水淹能力较好的木本植物有水榕(Ficusspp.)[7-8]、水翁(Cleistocalyxoperculatus)[9]、白千层(Melaleucaleucadendron)[10]、赤桉(Eucalyptuscamaldulensis)[11]等。

落羽杉(Taxodiumdistichum)、水松(Glyptostrobuspensilis)、池杉(Taxodiumdistichumvar.imbricatum)是华南地区具有广泛适应性的湿生乔木，树形高大、优美，多生长在河岸、池塘岸边或地下水位较高的地方，在浅水淤泥质滩涂也适宜生长，并被推荐应用于水库消涨带生态恢复[10-14]，但实际应用的研究成果还未见报道。

连南板洞水库地处粤北山区，海拔较高，冬季气温较低，消涨带高差大，木本植物选择能适应较低气温条件的落羽杉、水松、池杉、水杉(Metasequoiaglyptostroboides)以及试引种在湖南益阳洞庭湖滩地生长良好的旱柳(Salixmatsudana)。在水位862 m以上库岸，有自然分布的草本植物千金子(Leptochloachinensis)、水虱草(Fimbristylismiliaceae)、紫马唐(Digitariaviolascens)、 地耳草(Hypericumjaponicum)、蛇含委陵菜(Potentillakleiniana)等，覆盖度为20%～100%，为提升草本植物的多样性与观赏性，增植芦苇。

2.4 植物配置

在上述选取的木本植物中，水杉耐水淹的能力相对较弱，规划种植在水位线864 m以上，其他树种种植在862 m以上，株间混交，行距2 m，株距2.5 m，“品”字型种植。在864 m水位线以上以及土坎和溪流入库两岸坡度较大地段，点缀种植芦苇。

3 植物种植与管理

采用穴植方式，种植树苗的穴规格为50 cm × 50 cm × 40 cm(深)，种植芦苇的穴规格为20 cm × 20 cm × 20 cm，挖穴时将表土归集，种植时回填。2014年3月种植，树苗高1.8～2.5 m，高苗种植在低水位带，矮苗种植在高水位带。2015年1月补植一次。

苗木种植后两三年，由于根系尚未完全生长开来，受水库蓄水长时间的浸泡和冲刷，有的苗木出现倾斜、倒伏，退水后及时培土扶正。为监测苗木生长状况，设置3个面积为800 m2的固定监测样地，每个样地从种植的最低水位线延伸到最高水位线。

4 植被修复效果

4.1 苗木存活率与保存率

种植后的次月，全部苗木萌发、长出新叶；种植2个月后，随着水库的蓄水和浸泡，部分苗木开始死亡。2015年1月调查显示，苗木成活率沿水位高程的降低而下降，没有被水浸泡的苗木成活率达100%，芦苇为98.2%；864～865 m消涨带种植的水杉全部死亡，低水位带862～863 m种植的水松和落羽杉成活率分别只有60.2%和62.3%。整体来看，旱柳成活率最高，达80%以上，其次是落羽杉，水杉成活率最低(表1)。

表1 种植10个月苗木成活率Tab.1 Survival rate after 10 months of planting %

低水位带苗木存活率低主要是受水淹影响。2014年板洞水库降雨相对历年来得早、雨量大，5月21—24日连降暴雨，水库水位迅速从860.32 m上升到864.78 m，7月上旬达当年最高水位865.97 m，一直运行到11月10日水位才降至862 m以下，期间862～863 m、 863～864 m、 864～865 m和865～866 m消涨带的淹没时间分别为196 d、155 d、137 d和81 d。整个植被恢复区除866 m以上的少数苗木外，其余均受到不同程度的水淹，特别是低水位带苗木仅种植2个月就连续浸泡达半年以上，植株全淹2～3个月，对苗木存活造成严重影响。此外，由于种植时间短，根系生长未稳定，有的苗木被洪水冲走。2015年1月对低水位带死亡苗木补植了池杉、水松和落羽杉。

2015年和2016年是近十多年来板洞地区降雨量第一和第三多的年份，年降雨量分别达3 347 mm和3 085 mm，其中2015年水库水位从5月20日的860.75 m快速上升到6月10日的当年最高水位866.50 m，2016年的最高水位也达到了866.31 m，除处于高水位的极少数植株外，其他均受到长时间浸泡，导致低水位带苗木死亡增加，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 种植3 a苗木成活率Tab.2 Survival rate after 3 years of planting %

种植3 a后，苗木保存率基本稳定，2020年5月调查结果显示，水松、落羽杉、池杉和水杉在865 m以上的保存率仍达88.7%以上，与2017年3月调查结果相比只降低了0.4%～1.6%，在862～864 m的低水位带减少了1.5%～4.3%(表3)。

表3 种植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冲刷的地方，由于土壤长时间的浸泡和冲刷，有的苗木倒伏或被冲走；另外，有的生长不良的苗木也由于长时间没顶浸泡而死亡。

从种植以来苗木成活率与保存率的变化来看，落羽杉的保存率最高，在低水位带也有50%以上，平均达82.1%；其次是水松和池杉；水杉在种植后受到长时间浸泡会死亡；旱柳在种植当年虽然低水位带水淹达半年，且大部分苗木处于全淹状态，其成活率仍在80%以上，可能部分旱柳存在假活现象，即树干死亡，但树梢有萌芽，但经过第二年更长时间水淹后则全部死亡，只有种植在高水位带的部分苗木成活；芦苇在高水位带保存率较高，部分植株全淹2个月仍成活，全淹后叶会被鱼啃食。

4.2 树高与胸径生长

种植6 a植株高生长量与胸径生长量见表4。

表4 植株高生长量与胸径生长量Tab.4 Plant height growth and DBH growth

各水位带平均树高生长量为池杉 > 水松 > 水杉 > 落羽杉 > 旱柳，平均胸径生长量为池杉 > 落羽杉 > 水松 > 水杉 > 旱柳。水松和池杉在864～865 m消涨带的树高和胸径生长量最大，落羽杉的最大生长量位于864～866 m，而水杉则是高水位带生长量大；旱柳的生长状况极差，树高和胸径几乎没有变化，虫害严重，枝条易枯死，来年又长出新枝。

从不同水位带的生长状况来看，水松、落羽杉和池杉在一定条件的水淹状态下生长最好。在862～863 m低水位带，年均淹水时间达6个月，其中水深2 m以上达4个月，植物生长状况最差；而在866 m以上高水位带，平均每年只有17 d水位超过该水位线，水松和池杉的生长状况差于863～864 m水位带。

4.3 植物生长适应性评价

2014—2019年经历了降雨量大的2015年和2016年以及干旱的2018年(水库最高水位862.56 m，只有37 d超过862 m水位线)。从植物成活率、保存率和生长状况综合来看，落羽杉、水松、池杉具有较强的耐水性、一定的抗旱性和对当地气候的适应性，适宜在板洞水库862 m以上消涨带种植，在降雨量大的年份，可忍受连续淹水272～309 d，其中水深4 m以上达28～47 d，最大水深4.5 m；水杉的耐水性相对较弱，可以在865 m以上消涨带种植，可忍受连续淹水47～137 d，水深1.5 m以下；旱柳不管是耐水性还是气候适应性都不适合在板洞库区种植；芦苇适合在865 m以上消涨带种植，在864～865 m水位带虽有生长，但保存率低，长势差，退水后叶片基本被鱼吃光。

5 结语

植物的耐水淹能力不仅与种类有关，亦与个体高度、生长状况有关。 同一种植物，不同的生长期耐水深度不一[11]，苗木种植初期根未长牢，抗淹能力弱[10]。由于在2014年刚种植2个月雨季就提早到来而且降雨量大，水位快速上升，苗木在生长的最佳季节进入水淹状态，第二、三年又是降雨量更大的年份，水库长时间在高水位运行，低水位带苗木死亡较多，水杉、旱柳在865 m水位线以下全部死亡。潘林等[15]研究发现，在太湖滩地造林第二年，淹水深度30～50 cm，淹水时间超过40 d，落羽杉、池杉、水杉的成活率分别下降12.8%、12.1%和31.6%，也反映出造林初期淹水对成活率的影响大，水杉抗水淹能力显著弱于落羽杉和池杉。因此进行消涨带植被恢复，应充分研究所在地区的水文变化规律，选择降水量偏少的年份种植，提高苗木成活率和植被恢复效果。旱柳为杨柳科柳属乔木，高达18 m，胸径达80 cm，耐干旱、水湿、寒冷，根系发达，抗风能力强，生长快，在我国生长于东北、华北平原、西北黄土高原，南至淮河流域以及浙江、江苏等地。据实地考察，旱柳在湖南益阳市洞庭湖滩地生长良好，高达10 m多，洪水季节可以在湖水中浸泡3～4个月，有的甚至常年生长在湖水边。当地气候条件与连南板洞地区相比，气温相差不大，但日照时数偏多，降雨量只有后者的一半，可能连南板洞的多雨温湿气候不适于旱柳生长。

板洞水库消涨带植被生态修复实践表明，随着植物的生长，其对水淹、干旱环境的适应能力会增强，种植3 a后保存率趋于稳定。在种植后的6 a中，经历了丰水期和干旱期，水松、落羽杉和池杉均适应在862 m以上消涨带生长，水杉、芦苇适宜生长在高水位带，旱柳不适合在板洞地区引种。