南水北調中線工程丹江口水庫消落區植物材料及應用研究

任建武 任海 李梓楠 程東明 肖雄

摘要：本文分析適宜丹江口水庫消落區環境生長的植物品種，分別在丹江口市涼水河鎮白龍泉村和鄖縣楊樹鋪鎮清涼寺村兩個試驗點進行植物種植試驗，結果表明：竹柳、金絲垂柳等植物材料適宜庫區消落區種植，能為當地帶來可觀的經濟效益、社會效益及生態效益。

關鍵詞：丹江口水庫;消落區;植物配置;經營模式

中圖分類號：S759.9文獻標識碼：A文章編號：1004-3020（2015）03-0001-05

Application Research on Plant Materials of Riparian Zone in Danjiangkou Reservoir

of the Medial Route of SouthToNorth Water Diversion Project

Ren Jianwu（1）Ren Hai（2）Li Zinan （1）Cheng Dongming（3）Xiao Xiong（4）

（1.College of Biological Sciences and Biotechnology，Beijing Forestry UniversityBeijing100083;

2. South China Institute of Botany ， Chinese Academy of SciencesGuangzhou510650;

3.The SouthToNorth Water Diversion Project Office in Danjiangkou City in Hubei ProvinceShiyan442700;

4.The SouthToNorth Water Diversion Project Office in Yun County in Hubei ProvinceShiyan442500）

Abstract： We analyzed if the tree species were suitable for growth in Danjiangkou Reservoir hydro-fluctuation belt. The trees planting experiment was carried out respectively in two places which were Bailongquan village，Liangshuihe Town and Qingliangsi village，Yangshupu Town，Yun county， Danjiangkou city. The results showed that plant materials such as Salix dislolor，Salix babylonica were suitable for planting in reservoir hydrofluctuation belt. It can bring considerable economic， social and ecological benefit by project implementation.

Key words：Danjiangkou Reservoir; riparian zone; plant arrangement; management pattern

消落地是一類具有陸地和水域的雙重屬性的特殊季節性濕地生態系統。因階段性的水位漲落出現的反復淹沒和裸露，形成的消落地庫區因季節性的土地淹沒不利于植物生長，使消落地的生物種類減少，降低生態系統的穩定性，最終導致生態系統破壞。消落帶還是庫區泥沙、有機物、化肥和農藥進入水庫的最后屏障，作為陸地生態系統與水生生態系統之間的過渡地帶，是生態環境脆弱的地帶。因此，消落帶具有明顯的環境因子、生態過程和植物群落梯度等特征，容易發生水土流失、泥沙淤積、土壤水陸交叉污染、物種多樣性減少以及生態系統退化等生態問題，且各種生態環境問題表現出潛伏性、傳遞性、長期性和積累性[1-2]。

丹江口水庫庫周蓄水后，原有的植被將受到淹水與干旱交替的破壞性影響，可能引起庫周水土流失、庫底泥沙淤積、庫容減少、水質下降等一系列的后果。此外，新形成消落地荒蕪也是對土地資源的浪費，如果不加引導，無序開發則可能導致水源地污染。因此，丹江口庫區消落地植被保護與重建恢復和對消落地適用植物的研究對于有效利用土地，保護水源地具有重要意義。

1概述

1.1丹江口水庫消落區基本情況

丹江口水庫跨越湖北和河南兩省，作為中國南水北調中線工程的水源地，集供水、防洪、發電、灌溉、養殖等功能于一體，是典型的多年調節型水庫。丹江口水庫作為全國最大的飲用水源地，維系著當地乃至京津華北平原飲用水的水質安全，是生態功能保護的主要對象[3]。

丹江口庫區水庫水位10月～翌年1月連續約4個月一直維持在最高值，春季水位持續降低，6月以后水位逐漸升高至10月份升到最高值。由于水位與植物生長需求相悖，丹江口消落地植被稀少。2011年大壩由162.0 m加高到176.6 m，正常蓄水位變為170.0 m，消落地高差由原來的18.0 m增加到20.0 m，丹江口水庫庫岸線長達4 611.0 km，其中長出露區（10～12個月，167.0～170.0 m）;季節性出露區（4～5個月，163.5～167.0 m）和短期出露區（3個月，160.0～163.5 m），面積分別為3 426.67 hm2，3 833.33 hm2和8 400.00 hm2。對消落地土地資源的有效利用將改善庫區人們生活，改善生態環境，進而達到保護水源地的目標[4-5]。

1.2適宜丹江口水庫消落區環境生長的植物分析

1.2.1木本植物

烏桕Sapium sebiferum大戟科烏桕屬的落葉喬木。丹江口庫區有分布。烏桕能忍受較長時期的浸泡，在淹水處理下蓮基部能產生肥大的皮孔和不定根。烏桕在淹水脅迫下仍然可以存活6周[6]。楓楊Pterocarya stenoptera胡桃科楓楊屬的落葉喬木。丹江口庫區有分布。研究表明楓楊在淹水脅迫下能產生有利于吸收氧氣的不定根和肥大的皮孔，而且隨淹水時間的增加楓楊的葉綠素含量沒有太大變化，70 d的淹水后楓楊的存活率仍為100.0%[7]。南川柳Salix rosthornii楊柳科柳屬的落葉喬木，華中地區適生。研究表明南川柳最長耐淹可達70 d[8]。宜昌黃楊Buxus ichangensis黃楊科黃楊屬的常綠灌木。湖北西部及三峽庫區消落地有分布。宜昌黃楊在淹水過程中能產生皮孔和不定根，經過60 d的淹水處理，存活率仍為100.0%[9]。地果Ficus tikoua桑科無花果屬的多年生木質藤本，華中地區適生。研究表明地果在淹水半年后還能成活，并且在來年還能自然返青[10]。

1.2.2草本植物

甜根子草Saccharum spontaneum禾本科甘鹿屬的多年生常綠高大草本，發達的長根狀蓮。稈高達1～4 m，華中地區適生，研究表明甜根子草最長耐水淹達100 d[8]。香根草Vetiveria zizanioides禾本科巖蘭草屬的多年生草本，根系發達致密，為從國外引進栽培的植物，具有適應能力強、生長繁殖快、耐水淹等特點。華中地區適生。研究表明在180 d的全淹處理后，香根草的存活率為87.5% [10]。蘆竹及蘆葦Phragmites australis禾本科蘆葦屬的多年生草本，具有粗壯的根蓮，稈高1～3 m。有研究發現蘆葦在水淹和干旱的條件下光合速率仍較高，適合作為庫區消落地植被恢復的禾本科植物[8]。牛鞭草Hemarthria altissima禾本科牛鞭草屬的多年生草本，華中地區適生。研究表明大牛鞭草在淹沒180 d后存活率為90.0%。淹水結束后大牛鞭草能很好的恢復生長并快速長出葉片[10]。細葉水芹Oenanthe dielsii de Boiss. var. 傘形科水芹屬的多年生草本，花果期6～10月，丹江口庫區消落地有分布。丹江口庫區秋冬水位漲高時正直細葉水芹的冬季休眠期，其地上部死去，待來年水位退下后，宿存根系又能發出新苗。火炭母Polygonum chinense蓼科蓼屬的多年生草本，基部近木質，根狀蓮粗壯。湖北有分布，華中地區適生。火炭母分枝多蔓延能力強，研究表明火炭母能持續耐水淹長達110 d[11]。尼泊爾蓼Polygonum nepalense蓼科蓼屬的1 a生草本，除新疆外，全國地區都有分布。華中地區適生。研究表明尼泊爾蓼在水淹情況下根系生長良好并且最長能耐90 d的水淹[12]。苘麻Abutilon theophrasti錦葵科苘麻屬的1 a生亞灌木狀草本，高達1～2 m，葉寬大，花果期7～9月。丹江口庫區消落地有分布。苘麻在丹江口庫區秋冬水位漲高時已完成其生活史，來年水位退下后又可憑借種子繁殖長出新植株。萹蓄Polygonum aviculare蓼科蓼屬的1 a生草本。丹江口庫區消落地有分布。萹蓄在丹江口庫區秋冬水位漲高時己完成其生活史，來年水位退下后又可憑借種子繁殖長出新植株。打碗花Calystegia hederacea旋花科打碗花屬的1 a生草本，蓮蔓性，纏繞或葡分枝。丹江口庫區消落地有分布。打碗花在丹江口庫區秋冬水位漲高時已完成其生活史，來年水位退下后又可憑借種子繁殖長出新植株。小苜蓿Medicago minima豆科苜蓿屬的1 a生草本，丹江口庫區消落地有分布。小苜蓿在丹江口庫區秋冬水位漲高時己完成其生活史，來年水位退下后又可憑借種子繁殖長出新植株。朝天委陵菜Potentilla supina薔薇科委陵菜屬的1 a生草本，蓮平鋪或傾斜伸展，分枝多。丹江口庫區消落地有分布。朝天委陵菜在丹江口庫區秋冬水位漲高時已完成其生活史，來年水位退下后又可憑借種子繁殖長出新植株。

丹江口庫區消落地長勢良好并生長面積較大的多年生草本鄉土植物還有狗牙根、垂穗苔草、虉草、荊門薦草、香附子、短葉水蜈松、白茅和剛毛荸薺等。

2材料與方法

2.1適宜植物種植試驗

選擇竹柳、金絲垂柳等為試驗材料，借鑒國內外各類型堤岸、消落帶、濕地生態修復成果，實施植物耐淹、耐旱試驗。具體操作方法是，對淹水處理和干旱處理下的植物生長狀態、成活率進行統計。根據試驗結果確定不同水位區段和土壤類型片區的適生植物種類。

2.2試驗地點選擇

（1）第一試驗點，位于丹江口市涼水河鎮白龍泉村。丹江口市地處漢江北岸，臨近小太平洋，屬“南水北調中線”源頭渠首，為水庫核心區內的坡地，坡度26°，坡頂土層較厚，生有臭椿，喬木狀，約有6.6 m高，并有23株意大利214黑楊殘樁，水淹時間32 d，深度平均1.43 m。

（2）第二試驗點，位于鄖縣楊樹鋪鎮清涼寺村。鄖縣有大量消落地，枯水期消落地最大面積近3 333.33 hm2，出露時間最長達210 d、兼跨春秋冬3個季節，且地勢平坦，土肥地沃，陽光充足，水分適中，受洪水侵蝕后蟲災病害少，十分適應多種植物生長。水淹時間34 d，深度平均1.52 m。

2.3植物種植試驗

項目組成員及協作單位技術人員于2014年早春植物休眠季節進行植物種植試驗（表1）。

竹柳66050×40×40100×100水平條帶整地，600 cm寬，整平，清理雜草，石礫。旋耕30 cm。栽后灌足水，1周后再次灌足水。

金絲垂柳11040×35×35300×200水平條帶整地，600 cm寬，整平，清理雜草，石礫。旋耕30 cm。栽后灌足水，1周后再次灌足水。

飼料桑3 300現場挖坑栽植50×30水平條帶整地，600 cm寬，整平，清理雜草，石礫。旋耕30 cm。注意整地時雜草及草根清除干凈，栽后1周內澆水3次。

蘆竹6 600現場挖坑栽植50×20水平條帶整地，200 cm寬，整平，清理雜草，石礫。旋耕30 cm。注意整地時雜草及草根清除干凈，栽后1周內澆水3次。

水杉17080×60×60200×200水平條帶整地，600 cm寬，整平，清理雜草，石礫。旋耕30 cm。栽后灌足水，1周后再次灌足水。

3結果與分析

3.1成活率調查

5月下旬對苗木成活率及生長狀況進行調查，結果見表2。

3.2生長分析

本試驗中，水杉成活率很低，明顯低于其他苗木，經過仔細調查和認真分析，原因在于：第一，水杉作為針葉樹種，出圃時應該帶土球以保護根系，減少機械傷害，按照規范土球直徑應該大于苗木地徑的8倍，但是本試驗中水杉苗木護心土很少，根系缺少保護，容易失去水分，而且吸水能力很難得到恢復;第二，試驗區風速較大，加之水杉苗木規格較大，樹冠根據要求不得重度修剪，因此導致風倒現象嚴重;第三，若采用精確的園藝措施支撐架桿，在荒涼的野外山區成本太高，有悖于本研究的粗放栽培特點，所以苗木根系很難與土壤固定。

對于蘆竹來說，由于組培苗規格小，而且組培苗一般都是在前期生長階段首先加速根系生長，后期才能加速地上部分生長，所以在野外雜草叢生的地方，開始生長階段競爭不占優勢，所以需要稍作保護，后期逐漸生長迅速，則不需要管護。

3.3階段評價及展望

從初步試驗結果來看，竹柳表現優異，可以作為進一步深化試驗的主要材料;蘆竹和飼料桑生長形狀尚未得到完全表達，需要在生長季末期才能做出可靠評價。金絲垂柳表現尚可，其觀賞特點較為突出，冬季景觀效果好，可以作為進一步觀察品種。

通過前期研究，認為在長期水淹的較低位置，可以多年生、且有氣生根的生藤本植物為主，實現生態保護的根本目的，比如桑科的地果;較高的位置，可以兼顧經濟效益，比如飼料桑、四倍體刺槐，重點用于飼料加工出售而不是就地飼養牲畜。也可以在楓楊樹上仿野生栽培石斛，甚至開展同一地區已出現中藥GAP生產的藥材種植，如山茱萸、絞股藍。

3.4植物配置及經營模式研究

海拔163.5 m以下采用封灘育草模式。土壤出露時間短，淹沒時間長，程度深，立地條件差，表土層流失嚴重、保土保肥性能差，因此選用草本植物固定土壤、減少侵蝕沖刷。可以選用微齒眼子菜Potamogeton maackianus 、狗牙根Cynodon dactylon、雙穗雀稗Paspalum paspaloides、蔥蘭Zephyranthes candida、百喜草Paspalum notatum、香附子Cyperus rotundus、虉草Phcdaris arundinacea以及蘆葦Phragmites australis進行人工種植，同時要嚴格封禁，充分利用土壤種子庫。海拔在163.5～167.0 m，栽培耐淹樹種桑Morus alba、美國竹柳、杞柳Salix integra、蘆竹Arundo donax。其中桑用于飼料，美國竹柳用于木材、薪炭材，杞柳用于柳編加工，蘆竹用于生產蘆竹生物炭和清潔燃料乙醇。167.0～170.0 m區段，江南片區。栽培楓楊，以金釵石斛Dendrobium nobile帶呼吸根假鱗莖貼干栽培，每株樹干栽培30叢，4年收獲。水土流失嚴重地段，可以種植龍須草Eulaliopsis binata。海拔在167～170 m，江北片區。以“美洲黑楊725”和歐美楊系列品種，營造速生豐產林。水土流失嚴重地段，可以種植龍須草。海拔170 m以上，土地征用線區段，江南片區。選用喜濕潤、溫暖氣候條件的南高叢藍莓，推廣優良的藍莓品種在本地區種植，發展藍莓無公害生產，提高藍莓產業效益，推動藍莓產業化發展，增強我國優質藍莓品種在國內外市場的競爭力，增加庫區群眾收入。海拔170 m以上，土地征用線區段，江北片區。建立四倍體刺槐Robinia pseudoacacia飼料林，林下間作具有一定耐蔭能力的金銀花Lonicera japonica和黃花菜Hemerocallis citrina。

3.5效益分析

3.5.1經濟效益

以各參試植物材料的產量及市場價格進行估算，丹江口水庫消落帶不同植物材料應用后經濟效益顯著（表3）。

3.5.2社會效益

對于丹江口水庫消落帶土地的利用管理，國家一直沒有明確的主管部門，因此也就沒有相應的部門對其進行監督管理，導致諸多消落區段基本處于群眾自發利用狀態，容易引發兩個方面的風險：一方面是影響水庫的水質安全，特別是在群眾的耕作、施肥、放牧等活動失控的情況下，對水庫產生污染，進而影響水質的風險不容忽視;另一方面，庫區群眾利益受損的風險，由于沒有基本的信息技術服務和政策引導，加上消落帶受水庫來水及運用調度的影響，露出面積具有不確定性和不穩定性，有時水位提前上漲，群眾措手不及，往往顆粒無收。本項目的實施，可以采取公司-農戶-科技支撐的形式，通過科學規劃，合理引導，不但可以消除以往的盲目性和不確定性，而且可以解決5.6萬人的就業問題，彌補庫區周邊群眾耕地的不足，擴大環境容量，有效解決人地矛盾，從根本上消除吃糧問題，促進庫區社會穩定繁榮。

3.5.3生態效益

通過對庫區消落帶的生態保護，恢復、擴大和豐富植被覆蓋，可以起到護土固沙、涵養水源、減少水土流失的作用，同時消落帶植被的旺盛生長還可以攔阻、消解對水庫的污染，對改善庫區生態起到很好的防護作用。廣闊的消落帶、豐富的水草資源為野生動植物的繁殖生長提供了天然場所，為保持庫區濕地生物物種多樣性創造了有利條件。

4結語

丹江口水庫是南水北調中線工程的水源地，肩負著為北京、天津、河北、河南等水資源嚴重缺乏的地區提供水資源，保障各地的生活、工業、農業等所需，具有重要意義。而消落區則是丹江口水庫的生態屏障，同時，也是自然環境中典型的脆弱地帶。因此，如何保護和利用水庫消落區資源至關重要。本課題組基于對當前丹江口水庫消落區現狀的了解，本著生態保護和開發利用相結合的目標，對消落區適宜林木作物、植物配置及經營模式進行研究。深入當地，進行林木試種試驗，通過對試驗結果的分析及大量文獻查閱，得出消落區不同海拔適宜種植的植物品種，并總結出一套植物配置及經營模式。將有利于防治水土流失，改善生態環境，保障水質安全，提高經濟效益，緩解人地矛盾。本文的研究成果可供有關部門保護與開發丹江口水庫消落區時參考，也可為相關科研人員進行深入研究時提供參考。

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（責任編輯：鄭京津）