三峡水库坝下河漫滩植被恢复实践及效果分析

黄桂云，蔡玉鹏，邱利文，刘 瑛，张定军，李 豪，叶建军，郭银花

(1.中国长江三峡集团有限公司长江生态环境工程研究中心长江珍稀植物研究所，湖北 宜昌 443000 ；2. 长江勘测规划设计研究有限责任公司，湖北 武汉 430010；3. 湖北工业大学 土木建筑与环境学院，湖北 武汉 430068)

1 引言

河岸带作为陆生和水生生态系统之间最重要的生态过渡带[1]，其空间异质性高，物质流、能量流和信

息流交换频繁。河岸带具有较高的生物多样性和生态系统生产力，在稳定河岸、污染拦截、提供栖息地、调节微气候等方面具有重要的作用[2]。生物多样性既体现了生物之间、生物与环境之间的复杂关系，又体现了生物资源的丰富性[3]，是生态系统稳定的基础。由于退化生态系统中维持生物多样性的基本生境条件恶化，使得许多生物种类难以生存[4]，改善系统的环境, 使生物多样性得以恢复是退化生态系统恢复的主要任务之一，也得受到国内外的广泛关注[5～8]。

河岸带作为河道整治工程生态建设的重要实现途径，该区域对外界干扰和水文情势变化敏感，并日益受到人工工程的强烈影响。河岸带退化生态系统生物多样性的恢复难点在于适生植物的筛选及植物群落的恢复和构建。三峡大坝下游有较大面积的河漫滩，植被恢复对提升该区域的生态功能具有重要的意义。本文研究河漫滩受到三峡大坝泄洪的影响，每年5～9月份频繁被水淹没，加上波浪冲刷干扰使得该区域植被恢复难度大。因此，本研究在供试区对河漫滩植被进行了恢复实践，对工程竣工后1年的植被恢复状况进行调查，研究植被恢复效果，为长江生态保护及修复提供一定借鉴和参考。

2 试验区及植被恢复措施

坝下东岳庙河漫滩试验区位于西陵桥上游右岸，该区域地形平缓，坡度<5°，为缓坡。主要土壤成分以江水携带累积的泥沙土为主，另有部分泥质土。场地内有较多的块石和砾石。试验区面积为4000 m2，在汛期有1～2个月的水淹期。

植被恢复措施采用乔木+灌木+草本植物的搭配种植模式。采用供试乔木4种、灌木4种、草本2种，具体植物选择和技术措施如表1所示。

表1 植被恢复措施

河漫滩试验区在汛期淹没条件下，容易受到水流、风浪的冲击，为保护试验区内种植的植物，迎水流方向建设石笼防冲墙[9]。石笼墙宽1 m、高2 m、长70 m。试验区情况如图1所示，从图1可以看出完工后植被恢复情况良好，在洪水期，草本及灌木被水淹没，波浪持续冲刷试验区。

图1 试验区植被恢复1年的情况和水淹情况

3 研究方法

3.1 植物调查

在示范区分别设置20 m×20 m、5 m×5 m和1 m×1 m的样方对乔木、灌木和草本的恢复情况开展研究。对乔木进行每株检尺，记录物种名、胸径和生长高度。对灌木进行每株检尺，记录物种名、蓬径和生长高度。调查和记录样方内草本的种名和株数。通过计算供试区乔木、灌木的成活率，草本植物的覆盖率来表征植物的生长情况。

3.2 生物多样性计算

分别对植物Shannon-Wiener多样性指数H、Simpson多样性指数D和Pielou均匀度指数J进行计算[10～12]，具体公式如下：

(1)

(2)

(3)

式(1)～式(3)中：S为物种数目，pi为第种物种个数占样方中所有物种个数的比例。

4 植被恢复效果分析

4.1 植物成活情况

示范区共调查到植物28种，乔木4种，灌木4种，草本20种。乔、灌木种植株数及成活情况见表2，

表2 试验区乔、灌木组成及成活情况

总体来看，供试乔、灌木的成活率均达到80%以上，其中竹柳、枫杨和小叶蚊母的存活率达到90%及以上，疏花水柏枝成活率为100%。说明以上供试植物适用于三峡水库坝下河漫滩的植被恢复。

试验区草本植物的整体覆盖度达到90%以上，主要物种组成如表3所示。可以看出示范区建成1年后，狗牙根在调查期间未被发现，牛鞭草成为试验区的优势植物。示范区出现9种其他草本植物，苜蓿，打碗花、紫云英为优势植物。

表3 试验区草本物种组成

4.2 植物生长情况

示范区植物生长良好，竹柳、枫杨、意杨和中山杉平均生长高度为2.1 m、1.8 m、2.8 m和1.8 m，平均胸径为1.54 cm、2.32 cm、2.00 cm和2.07 cm(图2)。小叶蚊母、中华蚊母、疏花水柏枝和芦竹等灌木平均生长高度为66.0 cm、83.3 cm、85.0 cm和159.7 cm；小叶蚊母、中华蚊母、疏花水柏枝平均蓬径为52.33 cm、95.67 cm、58.67 cm(图3)。芦竹不测定蓬径。

图2 乔木植物生长情况

图3 灌木植物生长情况

4.3 植物多样性和均匀度

本研究分别计算了示范区乔木层、灌木层和草本层的Shannon-Wiener物种多样性指数(H)、Simpson多样性指数(D)和Pielou均匀度指数。由表4可见，乔、灌木层多样性指数和均匀度指数均高于草本。样方内不同草本植物个体数差异较大导致该指数值偏低。相对于其他研究人工林分结构，本试验区植物多样性指数和均匀度指数处于较高水平。

表4 物种多样性指数及均匀度指数

5 结论与讨论

本次三峡水库坝下河滩地植物恢复试验研究主要为河漫滩及消落带植被恢复的推广应用提供支撑，确保供试植物能存活并达到一定的恢复效果。研究结果表明:

(1)供试植物中山杉、竹柳、枫杨、意杨、疏花水柏枝、芦竹、中华蚊母和小叶蚊母等乔、灌木成活率均达到80%以上。其中，竹柳、枫杨和小叶蚊母的存活率达到90%及以上。三峡库区濒危植物疏花水柏枝[13, 14]，其成活率达到100%，在水淹、水流冲刷等干扰强度大的河漫滩，该植物恢复优势明显。供试草本植物覆盖度达到90%以上，牛鞭草成为优势植物。苜蓿，打碗花、紫云英等非供试植物也成为示范区的优势植物，可以推测示范区的建设有助于草本植物的生长和恢复[15,16]。

(2)示范区植物生长良好，乔木平均生长高度范围为1.8～2.8 m，平均胸径范围为1.54～2.32 cm。灌木平均生长高度范围为66.0～159.7 cm，平均蓬径范围为52.33～159.7 cm。淹水情况下，乔木顶端部分出露于水面，保证了植物的成活率。

(3)示范区乔、灌木多样性指数和均匀度指数均高于草本，植物多样性指数和均匀度指数处于较高水平。乔-灌-草的植被生态修复模式将有效提高坝下河滩区的生物多样性。

(4)本研究仅对示范区建成1年后的植被恢复情况进行调查，植被演替及其对坝下河滩水淹和波浪冲刷等的干扰的适应性需继续加强后续研究。