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千島湖國(guó)家森林公園消落帶生態(tài)問題與對(duì)策研究

2017-11-09 11:35:40徐高福余梅生方炳富余世成許梅琳葉小青
防護(hù)林科技 2017年10期
關(guān)鍵詞:國(guó)家森林公園千島湖植被

徐高福,余梅生,方炳富,余世成,許梅琳,葉小青

(1.淳安縣千島湖國(guó)家森林公園,浙江 杭州 311700; 2.浙江大學(xué),浙江 杭州 310058)

千島湖國(guó)家森林公園消落帶生態(tài)問題與對(duì)策研究

徐高福1,余梅生1,方炳富1,余世成1,許梅琳1,葉小青2

(1.淳安縣千島湖國(guó)家森林公園,浙江 杭州 311700; 2.浙江大學(xué),浙江 杭州 310058)

庫(kù)區(qū)消落帶保護(hù)建設(shè)是世界級(jí)生態(tài)難題。千島湖國(guó)家森林公園消落帶淹水、浪蝕、沖刷引起土壤裸露、生物多樣性缺乏、環(huán)境與視覺污染等生態(tài)問題。必須從水源源頭嚴(yán)格管控和整治,采取必要的工程護(hù)岸措施,積極開展土壤環(huán)境、生態(tài)模型等基礎(chǔ)與應(yīng)用相結(jié)合研究,進(jìn)而開拓千島湖消落帶濕地植被恢復(fù)與重建視野,提升千島湖生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。

消落帶;生態(tài)環(huán)境;千島湖國(guó)家森林公園

1959年9月新安江水庫(kù)大壩蓄水,海拔108 m高程以下的河谷、低丘全被淹沒,湖內(nèi)形成2 500 m2以上的姿態(tài)各異的大小島嶼1078個(gè),故名千島湖。沿湖及湖中島嶼權(quán)屬為20個(gè)國(guó)有林場(chǎng),總面積923.23 km2劃為千島湖國(guó)家森林公園,其中108 m高程以上陸域面積379.25 km2,占41.08%,水域面積543.99 km2,占58.92%。千島湖國(guó)家森林公園擁有“天下第一秀水”,是以良好森林景觀和生態(tài)環(huán)境為主體,集游覽、度假、保健養(yǎng)生、科普教育、文化娛樂等多種服務(wù)功能于一體的濱湖國(guó)家級(jí)森林公園[1,2]。

消落帶是多指水庫(kù)季節(jié)性水位漲落而使周邊被淹沒土地周期性出露水面形成的線型帶狀特殊區(qū)域[3]。千島湖蓄水50多年來,水位潮起潮落,與不同海拔高度土壤、植被等生態(tài)因子產(chǎn)生直接作用。在重視生態(tài)文明建設(shè)、強(qiáng)調(diào)綠色發(fā)展的當(dāng)下,分析千島湖消落帶生境問題,進(jìn)而提出千島湖消落帶保護(hù)建設(shè)相應(yīng)策略,特別是解決千島湖消落帶植被恢復(fù)與重建的關(guān)鍵技術(shù)具有重要意義。

1 消落帶生境現(xiàn)狀

1.1 消落帶不同海拔高度面積分布

千島湖森林資源統(tǒng)計(jì)口徑一般將海拔100~108 m視為消落帶區(qū)域。根據(jù)2009年淳安縣千島湖國(guó)家森林公園的規(guī)劃文本,利用15 m分辨率的DEM(數(shù)字高程模型)通過水文分析獲取淹沒區(qū)面積及108 m標(biāo)高湖岸線,通過插值計(jì)算得出:淳安縣千島湖國(guó)家森林公園經(jīng)營(yíng)范圍(千島湖湖中島嶼與周邊國(guó)有山林)內(nèi)海拔100~108 m標(biāo)高消落區(qū)面積為3 934.69 hm2。千島湖常見的海拔100~108 m消落帶區(qū)域中,海拔106~108 m的上坡與海拔100~102 m的下坡面積相對(duì)較小,分別占18.20% 和16.23%,說明這兩個(gè)地段坡度相對(duì)較陡;而海拔102~106 m的中坡地段面積較大,占65.57%,說明千島湖消落帶中部相對(duì)坡度不大。

1.2 千島湖消落帶土壤狀況

1.2.1 千島湖消落區(qū)土壤分布 千島湖消落帶土壤主要有紅壤和巖性土兩個(gè)土類。地帶性山地土壤類型有4個(gè)亞類,分別是黃紅壤、侵蝕性黃壤、鈣質(zhì)紫砂土和石灰?guī)r土[4]。由黃泥土、黃紅泥土、粉紅泥土、紅砂土4個(gè)土屬構(gòu)成的黃紅壤是酸性巖漿巖及砂巖的風(fēng)化體,占86.65%;僅有片石砂土屬的侵蝕性紅壤為頁巖、片板巖的半風(fēng)化體,占2.71%;由紫砂土、紅紫砂土土屬構(gòu)成的鈣質(zhì)紫砂土是石灰性紫砂巖之風(fēng)化體,占7.81%;石灰?guī)r土則是鈣質(zhì)頁巖和泥灰?guī)r的風(fēng)化體,包括鈣質(zhì)頁巖土屬與油黃泥土屬,占2.83%。

1.2.2 千島湖消落區(qū)土壤基本理化性質(zhì) 2017年7月采集了千島湖區(qū)梅峰孤松島、黃家、星星島的消落帶、非消落帶(對(duì)照區(qū))土壤樣品,測(cè)定了土壤樣品中全氮、全磷、全鉀、速磷、速氮、速鉀及有機(jī)質(zhì)含量等基本理化性質(zhì),結(jié)果表明:消落帶區(qū)域土壤樣品中全氮、速氮及有機(jī)質(zhì)含量低于相同區(qū)域非消落帶土壤(對(duì)照)。其中,三個(gè)消落帶區(qū)域土壤有機(jī)質(zhì)含量分別只有對(duì)照的4.56%、10.81%及4.57%。全磷含量在消落帶和非消落帶區(qū)域含量差不多。而梅峰孤松處速磷含量對(duì)照明顯高于消落帶土壤,其余兩處速磷含量差不多。全鉀含量在對(duì)照和消落帶區(qū)域土壤沒有明顯差異。在梅峰孤松和黃家消落帶土壤中,速鉀含量高于各自對(duì)照土壤,但在星星島消落帶土壤速鉀含量低于對(duì)照土壤,這是由于星星島消落帶土壤為黃紅壤,而上部非消落帶嵌鑲分布著紫砂土,一般紫砂土速效鉀高于黃紅壤。

1.3 千島湖消落帶植被分布

經(jīng)過50多年來的適應(yīng)與發(fā)展,千島湖消落帶主要由于水淹時(shí)間不同等因素分別形成裸露(無植被)、草本、灌草、喬灌草等不同地貌類型的植被群落帶(表1)。根據(jù)2008-2016年統(tǒng)計(jì),海拔106~108 m 9年累計(jì)被淹天數(shù)僅有2 d,海拔104~106 m年均被淹天數(shù)為23.4 d, 海拔102~104 m年均被淹天數(shù)115.3 d,海拔100~102 m年均被淹天數(shù)達(dá)到253.3 d,而海拔99 m以下大多幾乎全年被淹。海拔106~108 m消落帶區(qū)域由于極少水淹形成了千島湖庫(kù)區(qū)特色的自然植被,高大喬木如楓香(Liquidambarformosana)、麻櫟(Quercusacutissima)等,林下灌木有格藥柃(Euryamuricata)、檵木(Loropetalumchinense)等,草本有五節(jié)芒(Miscanthusfloridulus)、狗脊(Woodwardiajaponica)等;該區(qū)域環(huán)境條件適宜多種植物生長(zhǎng),可以通過撫育、補(bǔ)植等手段人工促進(jìn)自然恢復(fù)成喬灌草森林。海拔104~106 m區(qū)域以灌草植物為主,灌木如山莓(Rubuscorchorifolius)、蓬蘽(Rubushirsutus)、剛竹(Phyllostachyssulphureavar.viridis)等,草本如大狼把草(Bidensfrondosa)、鼠麹草(Gnaphaliumaffine)等;海拔102~104 m區(qū)域以毛茛(Ranunculusjaponicus)、狗牙根(Cynodondactylon)、粉被薹草(Carexpruinosa)等草本為主,缺少喬灌植物;海拔102~106 m區(qū)間,可以種植耐水濕的喬木植物,如銀葉柳(Salixchieni)、池杉(Taxodiumascendens)等,形成人工喬草乃至喬灌草植被帶。海拔100~102 m及以下區(qū)間由于水淹時(shí)間長(zhǎng)、波浪沖刷嚴(yán)重、土壤瘠薄等,目前無植物種類生長(zhǎng),成為無植被帶,這一帶殘坡積土消落帶以及所有的巖質(zhì)消落帶依然是千島湖消落帶濕地植被恢復(fù)與重建的難點(diǎn)。

表2 千島湖常見高程區(qū)間消落區(qū)植被分布

高程區(qū)間/m年均水淹天數(shù)植被類型常見植物106~1080.2喬灌草植被帶楓香、麻櫟、木荷、馬尾松、苦竹、格藥柃、檵木、五節(jié)芒、狗脊104~10623.4灌草植被帶苦竹、剛竹、山油麻、山莓、蓬蘽、大狼杷草、鼠麹草102~104115.3草本植被帶毛茛、酸模、泥胡菜、狗牙根、類蘆、粉披苔草100~102253.3無植被帶無

2 千島湖消落帶存在的生態(tài)問題

由于長(zhǎng)期沒有得到有效保護(hù),人類活動(dòng)與消落帶相互作用影響最為頻繁與強(qiáng)烈,消落帶的生態(tài)條件十分脆弱。

2.1 水位漲落引起水土流失

浙江農(nóng)林大學(xué)的研究論文[5]表明,浪蝕與沖刷作用對(duì)千島湖消落帶土壤中全氮和堿解氮流失貢獻(xiàn)分別為80.13萬t和10.95 t;硝態(tài)氮在消落帶綜合富積量913.39t,水位漲落造成大量土壤裸露而致使嚴(yán)重水土流失。

2.2 生物多樣性缺乏

據(jù)新版《淳安縣志》[6]記載,全縣已鑒定的維管束植物195科2 002種,而根據(jù)近年來對(duì)千島湖島嶼和周邊大陸的植物調(diào)查記錄,千島湖庫(kù)區(qū)有114科666種維管植物,種類僅為全縣的1/3。淳安縣境內(nèi)公布有獸類66種、鳥類224種、兩棲類24種,而最近10多年的長(zhǎng)期觀察,千島湖區(qū)域共記錄獸類20種、鳥類177種、兩棲類9種,種類偏少[7]。生物多樣性指數(shù)明顯偏低,生物圈功能破壞嚴(yán)重。直接影響水、陸生態(tài)系統(tǒng)間的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng),影響動(dòng)、植物的遷徙和浮游生物、螺類和蚌類等生物的生存環(huán)境[8]。

2.3 環(huán)境與視覺污染

湖岸上和水中的污染物反復(fù)沖刷、積留和多次污染,消落帶污染物含量明顯增多,成為各類病菌的溫床,垃圾打撈等費(fèi)用陡增,2004年曾報(bào)道,千島湖流域內(nèi)日生產(chǎn)垃圾總量250 t,全年近9萬t[9]。近幾年千島湖每年需投入資金數(shù)百至上千萬元,年打撈垃圾5萬~12萬m3。周邊人類活動(dòng)頻繁,山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā),加之防洪硬化、植物枯死、巖石裸露,湖區(qū)旅游景觀大打折扣。千島湖消落帶濕地的生態(tài)環(huán)境還直接關(guān)系到沿岸城鄉(xiāng)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和數(shù)千萬人口的生活健康。

2.4 消落帶濕地保護(hù)建設(shè)技術(shù)研究、推廣嚴(yán)重滯后

致力于消落帶植被保護(hù)與重建,構(gòu)建親水庫(kù)岸,是恢復(fù)消落帶濕地生態(tài)系統(tǒng)功能的關(guān)鍵[10]。水庫(kù)消落帶由于地形、水文條件情況復(fù)雜,受自然影響大,人為難以控制,因而其植被保護(hù)建設(shè)一直是世界性技術(shù)難題。相關(guān)研究很少,大多數(shù)是針對(duì)三峽水庫(kù)消落帶。三峽水庫(kù)自1994年12月正式開工建設(shè),到2009年8月完工,建設(shè)初期著重于土地利用規(guī)劃和漁業(yè)利用等,有關(guān)消落帶植被恢復(fù)與重建的設(shè)計(jì)探討起步相對(duì)滯后,其內(nèi)容從泛指的消落帶生態(tài)恢復(fù)和植被重建到具體的濕地生態(tài)功能建設(shè)、水分梯度植被建設(shè)、兩棲林業(yè)建設(shè),以及工程措施與生態(tài)措施相結(jié)合的設(shè)計(jì)與探討[11-13]。成熟技術(shù)一直未被創(chuàng)新突破,水庫(kù)消落帶濕地植被保護(hù)建設(shè)推廣應(yīng)用乏力。

隨著以濕地生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)為目的的法律法規(guī)建立與完善,人類對(duì)濕地保護(hù)行動(dòng)的復(fù)蘇[14],科技工作者乃至社會(huì)各界都十分關(guān)注千島湖消落帶保護(hù)與植被恢復(fù)、重建研究。探索千島湖消落帶生態(tài)保護(hù)建設(shè)措施,建立湖岸經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展建設(shè)與千島湖及其消落帶生態(tài)保護(hù)和諧關(guān)系的途徑,意義深遠(yuǎn)。

3 千島湖消落帶生態(tài)保護(hù)措施

千島湖屬庫(kù)塘濕地,系山地型人工湖泊生態(tài)系統(tǒng),50余年的實(shí)踐探索,使千島湖的經(jīng)營(yíng)者充分認(rèn)識(shí)了森林與水體的一致性和復(fù)雜性,在千島湖消落帶保護(hù)建設(shè)中牢固樹立自然循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)理念,通過水環(huán)境治理、護(hù)岸、植被恢復(fù)等多方面措施試圖應(yīng)對(duì)千島湖消落帶的生態(tài)問題。

3.1 強(qiáng)化千島湖水環(huán)境保護(hù)

隨著《千島湖及新安江上游流域水資源與生態(tài)環(huán)境保護(hù)綜合規(guī)劃》的編制與實(shí)施,水資源綜合治理和環(huán)境保護(hù)被提到國(guó)家層面。千島湖生態(tài)系統(tǒng)還比較脆弱,生活源和農(nóng)業(yè)源污染治理成為千島湖水環(huán)境保護(hù)的薄弱環(huán)節(jié)。同時(shí)受上游來水水質(zhì)不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo),污染物排放居高不下,對(duì)千島湖水資源和生態(tài)環(huán)境保護(hù)影響較大。一是加大污染源控制,對(duì)庫(kù)區(qū)周邊工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活污染源等進(jìn)行嚴(yán)格管控和整治,從源頭上最大限度減少污染源;二是加強(qiáng)庫(kù)區(qū)環(huán)境保護(hù)宣傳、執(zhí)法力度,建立更為完善的生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制,出臺(tái)更加詳細(xì)的流域綜合管理體系,鼓勵(lì)普通大眾和社會(huì)資本參與庫(kù)區(qū)保護(hù)建設(shè)中來。

3.2 采取分類護(hù)岸措施

坡度小于35°的土質(zhì)消落帶,鄉(xiāng)村區(qū)段部分建議維持原有良好景觀,或在景觀蛻化區(qū)段采用非結(jié)構(gòu)性護(hù)岸模式,盡可能采用自然緩坡式水系護(hù)岸,按土壤的自然穩(wěn)態(tài)角進(jìn)行放坡,最終形成自然草坡到水生植物的生態(tài)過渡結(jié)構(gòu)。在城鎮(zhèn)或是旅游度假區(qū)重點(diǎn)部分,建議采用結(jié)構(gòu)性柔性護(hù)岸模式,運(yùn)用合成塑料(或金屬)三維固土網(wǎng)墊,容納并存儲(chǔ)泥土和沙礫,達(dá)到固土植草、防治水土流失的功能。坡度大于35°的土質(zhì)消落帶,對(duì)于自然形成的、富于韻律變化的湖岸帶,以水土保護(hù)為主,禁止在其沿岸進(jìn)行各種形式的開發(fā)建設(shè);對(duì)于已被破壞的重點(diǎn)地區(qū)湖岸區(qū)段,應(yīng)進(jìn)行人工整治,建議使用“坡改梯”+“三維固土網(wǎng)墊”的結(jié)構(gòu)性柔性護(hù)岸,非重要地區(qū)湖岸區(qū)段則使用工程量小,取材本土化的自然護(hù)岸或生物工程護(hù)岸。

3.3 分析選擇適種植被

水庫(kù)消落帶是一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)十分脆弱的區(qū)域,植被建設(shè)是改善消落帶生態(tài)環(huán)境的重要途徑[15]。淳安縣新安江開發(fā)總公司在千島湖庫(kù)區(qū)消落帶上進(jìn)行了營(yíng)造挺水樹種試驗(yàn)[16],通過構(gòu)建親水庫(kù)岸,恢復(fù)消落帶濕地生態(tài)系統(tǒng)功能。試驗(yàn)調(diào)查分析千島湖消落帶自然植被的群落結(jié)構(gòu)和垂直分布特征[17],篩選出銀葉柳、池杉、梔子(Gardeniajasminoides)等16種消落帶植被恢復(fù)重建優(yōu)良喬灌木樹種,提出了消落帶濕地植被恢復(fù)重建的3種優(yōu)良配置模式,建立了消落帶濕地植被恢復(fù)重建示范樣板[18-19]。

3.4 強(qiáng)化土壤環(huán)境研究

消落帶土壤環(huán)境研究是消落帶適生植物篩選、生態(tài)重建的基礎(chǔ)。目前, 國(guó)內(nèi)在該領(lǐng)域的研究主要集中在庫(kù)區(qū)消落帶土壤水分變化對(duì)適生植物生理生化的影響、消落帶即將被淹沒土壤的重金屬元素分析、消落帶土壤對(duì)氮磷元素的吸附與釋放特征等方面[10]。

由于千島湖消落帶水位常年的變化,其土壤水分、元素、濕度等都呈梯度性變化,因此加強(qiáng)土壤環(huán)境研究,進(jìn)而分析適生植物生理生化適應(yīng)性機(jī)制,為挑選合適的植物種類提供重要的理論和實(shí)踐價(jià)值。

3.5 加強(qiáng)生態(tài)模型研究

根據(jù)歷年來對(duì)于千島湖風(fēng)化基巖消落帶水位特征、氣象特征、土壤檢測(cè)、水質(zhì)特征、適生植被篩選等研究,在人為影響的基礎(chǔ)上,建立生態(tài)管理模型,借助計(jì)算機(jī)技術(shù)建立環(huán)境管理信息系統(tǒng)和決策支持系統(tǒng),對(duì)研究區(qū)的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行更好的管理。

4 結(jié)論與討論

4.1 千島湖國(guó)家森林公園常見的海拔100~108 m標(biāo)高消落區(qū)面積為3 934.69 hm2。消落帶區(qū)域自上而下2 m區(qū)域分別為喬灌草、灌草、草本及無植被類型,與水位落差變化緊密相關(guān),水淹時(shí)間越短,植被越豐富;中間4 m區(qū)域相對(duì)平緩,上下兩端坡度較大,高水位宜封山育林為主促進(jìn)植被恢復(fù),而接近年平均最高水位的海拔102 m以下目前無植被區(qū)域,則是有待深入研究的難點(diǎn)。

4.2 千島湖由酸性巖漿巖及砂巖的風(fēng)化而成的黃紅壤占86.65%。根據(jù)對(duì)千島湖梅峰孤松島、黃家、星星島土壤樣品成分分析,發(fā)現(xiàn)消落帶區(qū)土壤樣品中全氮、速氮、有機(jī)質(zhì)含量低于相同區(qū)域非消落帶土壤。尤其是消落帶區(qū)有機(jī)質(zhì)含量只有對(duì)照的4.56%~10.81%。

4.3 千島湖消落帶水陸界面親和性差,形成水生生態(tài)系統(tǒng)與陸生生態(tài)系統(tǒng)之間的隔離帶,因此在50多年的植被恢復(fù)重建中,出現(xiàn)了水位漲落引起水土流失、生物多樣性缺乏、環(huán)境與視覺污染、植被重建推廣滯后等生態(tài)問題,因此從水源源頭嚴(yán)格管控和整治,采取必要的工程護(hù)岸措施,特別是加強(qiáng)植被重建和篩選工作等保護(hù)建設(shè)措施,對(duì)加快水源涵養(yǎng)建設(shè)、防止水土流失,修復(fù)濕地生態(tài)系統(tǒng),進(jìn)一步營(yíng)建庫(kù)岸親水型濕地森林植被帶,為庫(kù)岸水土保持和美化增益庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)境等提供可操作性的應(yīng)用技術(shù)。

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1005-5215(2017)10-0066-03

2017-09-07

杭州市社會(huì)發(fā)展科技計(jì)劃項(xiàng)目(201713)

徐高福(1963-),男,浙江淳安人,教授級(jí)高級(jí)工程師,從事風(fēng)景園林與森林經(jīng)營(yíng)技術(shù)研究.

S759.91

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2017.10.024

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