庫岸帶植物群落生態特征與植被生態恢復設計研究
——以重慶市開州區鯉魚塘水庫為例

武帥楷，岳俊生，劉 紅*，盧虹宇，楊 泉

（1.重慶大學 資源及環境科學學院，重慶 400030；2.重慶市開州區澎溪河濕地自然保護區管理局，重慶 405400）

庫岸帶植物群落生態特征與植被生態恢復設計研究
——以重慶市開州區鯉魚塘水庫為例

武帥楷1，岳俊生1，劉 紅1*，盧虹宇1，楊 泉2

（1.重慶大學 資源及環境科學學院，重慶 400030；2.重慶市開州區澎溪河濕地自然保護區管理局，重慶 405400）

以重慶東北部開州區鯉魚塘水庫為例，對庫岸帶植被生態特征與恢復設計進行研究。環繞庫岸帶對植被進行實地踏查，選取6個樣地，每個樣地設置3條樣線，對庫岸帶的喬木、灌木、草本群落進行樣方調查，計算植物群落的物種豐富度指數、多樣性指數和均勻度指數。調查共記錄高等維管植物80科215屬264種，分析發現鯉魚塘水庫庫岸帶植物物種多樣性小，且不同地段相差較大。以植被調查結果為依據，結合鯉魚塘水庫地形地貌，對庫岸帶植被生態進行恢復設計。通過設計以期獲得植被生態恢復、生物多樣性增加、水土流失減少、環境美化等生態-社會-經濟的綜合效益。

庫岸帶；植被生態；植被恢復設計；鯉魚塘水庫

湖岸帶在涵養水源、凈化污染、管控洪水、保持水土、保育生物多樣性等方面具有重要作用[1-5]。我國湖濱帶生態系統退化嚴重，植物群落生態功能降低，生物多樣性減少，湖岸土壤遭受嚴重侵蝕，景觀美學價值降低[6-11]。在我國云南滇池和洱海開展的湖濱帶生態恢復工程起到了較好的抑制藻類生長、改善水質的作用[12-13]。

鯉魚塘水庫工程是在三峽水庫建成運行后，重慶開州區實施的一項以供水和灌溉為主的綜合水利工程。興建鯉魚塘水庫對于改善開州區農業基本條件，提高抗災能力，改善三峽移民安置環境，發展三峽庫區高效農業和解決城區供水，具有重要作用。當前，鯉魚塘水庫面臨的主要環境問題是：（1）水庫周邊居民的部分生活污水未經處理直接排入水庫；（2）水庫周邊居民放牧、種田等生產活動對庫岸植被產生強烈破壞，導致庫岸帶結構功能退化，水土流失。

本研究通過對鯉魚塘水庫庫岸帶植物種類及植物群落進行調查，了解庫岸帶植物群落的種類組成、優勢種以及不同高程的群落結構，這些基礎調查資料對鯉魚塘水庫庫岸帶植被恢復具有指導性意義。依據調查所得結果，選取鄉土物種、對庫岸帶植被恢復進行設計。通過設計恢復庫岸帶原有的植被類型，對庫岸帶水土保持、地表徑流水質凈化、生物棲息地的構建、美化濕地景觀等方面具有實踐指導意義。

1 材料與方法

1.1 研究區域概況

研究區鯉魚塘水庫位于重慶市開州區境內 （圖1），地處長江支流澎溪河的二級支流桃溪河上游，位于31°22′31″N、108°17′53″E，距離開州區城區47 km。水庫水面面積314 hm2，正常蓄水位高程450 m，總庫容1.024×108m3，年供水量1.41×108m3。鯉魚塘地處中緯度地區的河谷平壩淺丘地帶，屬中亞熱帶濕潤季風氣候區，氣候溫和，熱量豐富，雨量充沛，四季分明，無霜期長。

圖1 鯉魚塘水庫位置及樣點設置圖Fig.1 Location and sample setting of the Liyutang reservoir

1.2 研究方法

根據鯉魚塘水庫及周邊地形、地貌、植被、土地利用特征，以及后期生態工程施工所在區域位置，選擇鯉魚塘水庫西岸施工區域、東岸植被較豐富區域及農村居民點開展植物群落樣方調查，并對庫岸帶植被恢復進行設計。

1.2.1 樣點設置

根據鯉魚塘水庫周邊的典型地貌、植被類型，設置6個樣點 （見圖1）。每個樣點設置3條樣帶，樣帶中樣方的選擇應避免陡坡、陡崖等特殊生境。選擇鯉魚塘水庫周邊的大坪村、雙玉村、花嶺村等村子作為樣地。

1.2.2 群落調查

以樣線法、樣方法進行植物多樣性及其分布特征調查。對樣帶中的植物進行樣方調查，其中庫岸高地喬木林樣方面積為20 m×20 m，庫岸高地灌叢樣方面積為5 m×5 m，庫岸消落帶草本群落樣方面積為1 m×1 m。對喬木采用每木必測法，記錄種名、樹高、胸徑、冠幅，灌木樣方和草本樣方中分別記錄種名、株 （叢）數、蓋度、高度等。

1.2.3 數據分析

采用Gleason豐富度指數 （D）、Shannon-Wiener多樣性指數 （H′）和Pielou均勻度指數 （E）進行庫岸帶植物群落的數量指標測度[14-15]，計算公式如下：

以上各式中：S為調查區域內物種總數；A為調查區域內樣方的總面積；Pi為調查區域內物種的相對重要值， 其中：

1.2.4 植被生態恢復設計

在掌握本底數據的基礎上，根據庫岸帶植被生態恢復的基本原理，結合鯉魚塘水庫庫岸植被生態恢復實際要求，擬訂植被恢復設計方案。植被恢復設計包括：水庫生境營造生態恢復設計、庫岸帶植被生態恢復設計等。以鯉魚塘水庫庫岸帶的實地考察與植被調查結果為基礎，采取分段設計的思想，根據庫岸帶內不同的地形地貌特征、土地利用方式以及植被現狀等，提出不同的生態修復模式。依據調查得到的基本信息，進行庫岸帶不同高程植被生境構建，并輔以鄉土植物配置。

2 結果與分析

2.1 種類組成

鯉魚塘水庫庫岸帶植物資源豐富，調查統計共有植物80科，215屬，264種 （表1），其中有苔蘚植物1科1屬1種、蕨類植物12科13屬16種、裸子植物3科4屬4種、被子植物64科197屬243種。10種及以上的科有6個，以禾本科和菊科植物最多，共47屬，分別有30和33種。其余為唇形科 （13）、薔薇科 （12）、豆科 （10）、莎草科 （10），這6個科的植物種數約占庫岸帶植物總種數的40.9%，是鯉魚塘水庫庫岸帶植物的主要組成部分。同時發現鯉魚塘水庫庫岸帶植物的科、屬較多，這也是該區域植被特點。在調查中發現蒲葦 （Cortaderia selloana）、白茅 （Imperata cylindrica）、牛鞭草 （Hemarthria altissima）、荔枝草 （Salvia plebeia）、酸模 （Rumex acetosa）等植物對草本植物群落的構建作用非常大，常形成單優種群落。

表1 鯉魚塘水庫庫岸帶植物科屬種數統計Table 1 Common list of plant species in the reservoir bank of the Liyutang reservoir

2.2 群落數量特征

2.2.1 物種豐富度

根據鯉魚塘水庫庫岸帶植物樣方調查數據，對各區域進行物種豐富度指數 （D）的計算，其結果見圖2。

圖2 鯉魚塘水庫庫岸帶植物群落物種Gleason指數Fig.2 Gleason index of the plant community in the reservoir bank of the Liyutang reservoir

植物物種豐富度的大小反映了包含的物種個體數量的多少[16]。由圖2可以看出，每個樣點均以草本植物占絕對優勢，除樣點1和樣點4外，豐富度均是草本群落＞灌木叢＞喬木林。在調查中發現，樣點4是跡地區域，人為干擾嚴重，其物種豐富度最小。該樣點草本植物以狗牙根 （Cynodon dactylon）為主，種類單一，且灌木極少；在高地上人工種植的銀杏 （Ginkgo biloba）、竹柳、柑橘 （Citrus reticulata）使得喬木物種的豐富度要大于灌木物種豐富度；樣點3的草本植物物種豐富度高，而喬木物種豐富度較低；樣點5的人為干擾最少，喬木層、灌木層和草本層的豐富度指數分別為2.104、3.243和14.564，是物種最豐富的區域?？傮w分析，不同樣點的植物物種豐富度指數波動較大，與鯉魚塘水庫庫岸帶的人為干擾程度和土地利用模式有關。樣點5和樣點6所在的鯉魚塘水庫右岸由于地勢較陡，人為干擾較小，保持了較為原生的庫岸帶景觀；而左岸地勢較緩，人為生產生活活動較為頻繁，導致植物物種豐富度小。

2.2.2 植物物種多樣性

根據鯉魚塘水庫庫岸帶植物樣方調查數據，對各區域進行物種多樣性指數 （H′）的計算，結果見圖3。

圖3 鯉魚塘水庫庫岸帶植物群落物種Shannon-Wiener指數Fig.3 Shannon-Wiener index of the plant community in the reservoir bank of the Liyutang reservoir

物種Shannon-Wiener多樣性指數能夠反映群落多樣性水平高低，是物種豐富度和各物種均勻程度的綜合指標。由圖3可見，各樣點之間的植物物種多樣性相差較大。對喬木林而言，樣點6所在的擂鼓渡口區域多樣性最高。樣點5所在的區域，由于生境異質性良好，人為干擾相對較小，其植物物種多樣性均較高。

2.2.3 植物物種均勻度

根據鯉魚塘水庫庫岸帶植物樣方的調查數據，對各區域進行物種均勻度指數 （E）計算，結果見圖4。

圖4 鯉魚塘水庫庫岸帶植物物種Pielou指數Fig.4 Pielou index of the plant community in the reservoir bank of the Liyutang reservoir

物種均勻度是用來衡量各物種的分布均勻程度。由圖4可見，各個樣地的植物物種均勻度指數總體上偏低，差異較大。由圖4可知，各個樣點的草本群落均勻度均較小，因為在消落帶的草本群落有兩種群落類型：一種為植物物種數相對較多，數量、高度、蓋度差距也較大；另一種為物種種數較少，且是以單優種的形式存在。如樣點4所在的跡地區域，草本植物物種均勻度較高，這是由于跡地區域人為干擾較大，植物種類較少，且狗牙根占絕對優勢。調查中發現有荔枝草群落 （樣地1）、牛鞭草群落 （樣地2）、蓮子草 （Alternanthera sessilis）群落 （樣地3）、狗牙根群落 （樣地4和樣地6）、酸模群落 （樣地5）。以上兩點造成了鯉魚塘水庫庫岸消落帶草本植物物種均勻度較小。樣點1和樣點4的灌叢群落均勻度較大。樣點6的喬木林均勻度明顯高于其他五個樣點，原因是此地喬木群落為馬尾松 （Pinus massoniana）群落，雖然種數較少，但喬木分布均勻度較高。

綜合以上三個指數的結果及實地調查情況看，樣點1、樣點2和樣點5這三個樣點的植物物種多樣性高，樣點4和樣點6的物種多樣性較低，而樣點3的草本植物物種多樣性較高，但喬木林和灌叢物種多樣性較低。各個樣地之間植物物種多樣性差別較大，這與不同樣點的地形、自然環境以及人為干擾程度密切相關。

實地調查可知，鯉魚塘水庫庫岸帶植物物種種數相對較少，不同地段相差較大。所以為了更好地改善上述生態環境問題，優化庫岸帶的生態功能，需對其進行結構設計。

2.3 庫岸帶植被生態恢復設計

庫岸帶是水庫水體與陸地的交錯區，與湖濱帶一樣，在涵養水源、蓄洪防旱、凈化水體、維護生物多樣性和保持生態平衡等方面有重要作用[17-18]。依循庫岸帶的地勢與原土地利用方式進行植被恢復設計。實地調查發現，鯉魚塘水庫庫岸帶地勢不均一，左岸地勢相對較緩，右岸陡岸較多，居民住宅區、農田等也多集中在左岸。針對現場地形地貌特征，為恢復鯉魚塘水庫庫岸帶植物多樣性與植被生態，對庫岸帶進行生境結構設計，形成了四種植被生態恢復模式 （圖5）。

圖5 鯉魚塘水庫左側庫岸帶植被恢復設計模式Fig.5 Model of vegetation restoration on the left bank of the Liyutang reservoir

（1）島嶼-半島-庫灣復合生境系統

鯉魚塘水庫中的島上現有較為茂密的林木，但應進行植被結構優化。小島在高水位時裸露面積較大，島嶼兩側筆直陡峭，不適宜植物生存，如要進行工程建設，應以固岸工程為主。庫灣消落帶區域以狗牙根、硬桿子草群落為優勢群落，可疏植少量耐水淹小喬木，為鳥類提供棲息地。稍高處種植漿果類灌木和鄉土種草本植物，可提升物種多樣性，并為鳥類提供食物。豐水期島嶼將形成暫時性隔離空間，僅剩與半島連通的一條小徑。連接處有一小型平壩，芭茅群落呈簇狀分布。平壩處可種植少量漿果類灌木，在豐水期為鳥類提供食物。

（2）多帶多功能庫岸生態防護帶

最下部消落帶區域以白茅、鬼針草 （Bidens pilosa）、硬桿子草 （Capillipedium assimile）為優勢群落，應保持原狀，使其自由擴散。第一級階地以柏 （Cupressus funebris）、楠竹 （Phyllostachys heterocycla cv. Pubescens）、桑樹 （Morus alba）、黃泡 （Rubus pectinellus）和白茅為優勢種構成 “喬-灌-草”序列；第二級階地以香樟、秋華柳和硬桿子草為優勢種構成 “喬-灌-草”序列。此處消落帶區域面積較大且平整，可種植林澤。在消落帶與第一級階地之間的過渡區域種植耐水淹灌木，以減少水浪對庫岸坡腳的沖擊并減少水土流失。階地喬木種植采用闊葉與針葉3∶1比例混交，混交能提升物種多樣性和抗逆性，豐富的枯落物可提高此處土壤肥力并涵養水源，為微生物、昆蟲提供生境和食物。為應對鯉魚塘夏季連晴高溫的氣候狀況，可在各個階地中深挖一至兩個塘，在蓄積一定水量的同時，提高生境異質性。

（3）生態隔離帶系統

該處生態隔離欄種植薔薇科帶刺灌木，也可以作為鳥類食源林。該系統分為3個部分，上部灌叢隔離帶、中部混交林帶和下部濕生林澤帶。上部灌叢隔離帶主要種植植物有火棘 （Pyracantha fortuneana）、水麻 （Debregeasia orientalis）、蚊母 （Distylium racemosum）、秋華柳 （Bidens pilosa Salix variegata）、南天竹 （Nandina domestica）、南川柳 （Salix rosthornii），栽種間距2 m×2 m或3 m×3 m。中部混交林帶主要是原有植樹造林種植的闊葉、針葉樹種，林下有自然生長的小喬木和喜陰低矮植被。下部濕生林澤帶主要種植落羽杉 （Taxodium distichum）、柳樹、水樺、楊樹、烏桕 （Sapium sebiferum）、桑樹等，栽種間距3 m×3 m、4 m×4 m或5 m×5 m，選擇樹種的樹徑3～8 cm，保證具有一定的耐水淹能力。

（4）庫岸 “跡地”自然恢復與生物多樣性提升

這是位于庫岸帶的一處施工廢棄后的跡地。對其處于消落帶的區域 （低海拔區域）原則上保持原狀，從退水后露出的蒼耳 （Xanthium sibiricum）、鬼針草等的殘體可以判斷該區域草本植物種子庫仍然較為豐富，地表有少量狗牙根、海蚌含珠 （Acalypha australis）、狗尾草 （Setaria viridis）等植物，因此應盡可能保留原有種子庫，通過自然的力量逐漸恢復消落帶植被。利用該海拔梯度現有散落的磚石、廢棄的房屋、洼地等加以改造可為昆蟲、小型獸類提供棲息生境，提高生物多樣性。對于跡地的修復可在依賴原有種子庫的基礎上，先疏植成材快、保水保土能力強的物種如楠竹等。疏植可留出足夠的生態位給原生種提供重新占據該空間的機會。

通過對鯉魚塘水庫庫岸帶進行結構和功能的設計，改善庫岸帶基質條件，構建微生境并進行鄉土植物配置，使庫岸帶植被得以恢復。同時也為鳥類、地表節肢動物等生物提供生境，豐富鯉魚塘水庫的生物多樣性，使鯉魚塘水庫生態系統更加穩定。

3 討論

本研究通過對鯉魚塘水庫庫岸帶植被進行調查，了解庫岸帶植物多樣性與植被生態現狀。調查發現鯉魚塘水庫庫岸帶同一環境下不同地段的植物種類差別較大，植物群落不盡相同，存在很多單優種群落?？梢?，庫岸帶植物群落尚未達到穩定階段，其生態系統有待進一步優化。

建立庫岸植被緩沖帶一直被認為是防治農業面源污染的有效措施[19-21]。庫岸帶植被生態恢復設計遵循生態工程原理，結合庫岸帶的地勢、基質、水文狀況、土地利用現狀及原有生態系統特點，因地制宜地對庫岸帶生態系統進行設計。構建四種植被恢復模式：島嶼-半島-庫灣復合生境系統、多帶多功能庫岸生態防護帶、生態隔離帶系統、庫岸 “跡地”自然恢復與生物多樣性提升。設計和建設完成后的庫岸帶植被將發揮護岸固岸、環境凈化、防洪、生物多樣性保育、減少水土流失、景觀美化等綜合功能。

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責任編輯：肖紅艷

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

保護國際基金會 （conservation international）資助；國家重大科技專項 “三峽庫區漢豐湖流域河、庫岸生態防護帶建設關鍵技術與示范”（No.2013ZX07104-004-05）

武帥楷 （1991-），男，山西長治人，碩士研究生，主要從事濕地生態學研究。E-mail：1378148945@qq.com

*通信作者：劉紅（1963-），女，重慶人，副教授，主要從事環境生態學研究。E-mail：hliu63@sina.com