水库消涨带生态植被恢复研究

水库消涨带生态植被恢复研究

1适生植物的筛选水库消洪带是水库运行期间的一种类型，是水库运行期间的低水位和高水位之间的岸壁区域。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消涨带植被选择及恢复试验在深圳市水务发展“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66.0m,从建库至今日常运行水位从未高出设计水位,也较少低于58m,因此试验消涨带范围根据日常水位变化情况确定为58—66m。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—64m地带种植耐水草本铺地黍,在高程60—66m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2m,修剪冠幅为0.5m。落羽杉多见于湖边、塘边浅水中,故将其种植于偏下的60—64m高程地带,均匀种植;其他树种在60—66m高程地带均匀种植。3春季植物生长状况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%。44.1水库水位变化影响植物生长状况的配置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58～62m之间变化,62m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—62m高程范围内植物的生长状况。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58～61m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58m,10月中旬到11月中旬水位高于60m低于62m,12月水位在60～61m之间,其他时间水位在58～60m之间变化,因此62m以上植物没有被水淹,58—60m之间的铺地黍受水间断性淹没,乔木由于种植在60m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58～60m之间波动,60m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60～62m之间变化,62m以下植被有近5个月的淹没期,62m以上植被几乎没有被淹。水位变化分析表明,62m以上植被很少被水淹,而62m以上落羽杉基本全部死亡,62m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不同地形条件、不同种植穴的模式生长状况都有一定的差异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0.5～1m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施肥及后期施肥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、50cm,经验收合格后方准施基肥。乔木种植穴每穴施有机肥1kg,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0.5kg。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1kg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2kg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苗木停车和运输本次试验选择的苗木为2m高的假植苗,要求土球直径不小于30cm,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种植时间及密度本次试验于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天气因素深圳地处南海之滨,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1966.5mm。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苗木生长及养护由以上分析得出,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不同类型植被的生长情况分析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,