袁興中

(1.重慶大學(xué) 建筑城規(guī)學(xué)院，重慶 400044；2. 重慶大學(xué) 三峽庫(kù)區(qū)消落區(qū)生態(tài)修復(fù)與治理研究中心，重慶 400044；3.重慶師范大學(xué) 長(zhǎng)江上游濕地科學(xué)研究重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 401331)

1 研究背景

為了解決一系列全球性生態(tài)環(huán)境問題并實(shí)現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展，歐美國(guó)家率先提出了基于自然的解決方案(Nature-based Solutions，NbS)概念，并以此作為應(yīng)對(duì)氣候變化、生物多樣性衰退、土地利用/土地覆蓋變化等全球問題的工具[1]。NbS概念最早由世界銀行于2008年提出[2]，其后，世界自然保護(hù)聯(lián)盟(IUCN)在2009年聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約中引入NbS并給予明確定義[3-4]。根據(jù)IUCN的定義(IUCN 第WCC-2016-Res-069號(hào)決議)，NbS是指保護(hù)、可持續(xù)管理和恢復(fù)自然的或改變的生態(tài)系統(tǒng)的行動(dòng)，這些行動(dòng)能有效和適應(yīng)性地應(yīng)對(duì)社會(huì)挑戰(zhàn)，同時(shí)提供人類福祉和生物多樣性利益。歐盟委員會(huì)認(rèn)為NbS指受自然生態(tài)系統(tǒng)的啟發(fā)而產(chǎn)生的解決方案[5]。

NbS的內(nèi)涵強(qiáng)調(diào)受自然啟發(fā)、由自然支持或仿效自然的行動(dòng)，NbS要求進(jìn)行動(dòng)態(tài)的適應(yīng)性管理,在應(yīng)對(duì)不斷變化的環(huán)境方面，增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)行動(dòng)方案的適應(yīng)性和可持續(xù)性[1]。自NbS概念提出至今，主要的應(yīng)用集中在應(yīng)對(duì)氣候變化[6-7]、生物多樣性保護(hù)[8-9]、自然災(zāi)害防治[10]、韌性城市建設(shè)[11]等領(lǐng)域。NbS有別于依托傳統(tǒng)工程技術(shù)的“灰色”解決方案。NbS關(guān)注生態(tài)系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)、綜合管理和動(dòng)態(tài)調(diào)控，強(qiáng)調(diào)人與自然的協(xié)同共生。盡管NbS關(guān)注生態(tài)系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，但在生態(tài)系統(tǒng)各要素的協(xié)同設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)與功能的協(xié)同設(shè)計(jì)方面的研究還很薄弱。

自2010年10月三峽水庫(kù)完成175 m試驗(yàn)性蓄水后，因“蓄清排渾”的運(yùn)行方式，在海拔高程145～175 m之間形成了季節(jié)性水位變動(dòng)、冬季淹沒長(zhǎng)達(dá)5～6個(gè)月的消落帶[12]，蓄水后水位季節(jié)性大幅波動(dòng)給消落帶帶來了極大的環(huán)境脅迫。水位落差達(dá)30 m的消落帶導(dǎo)致一系列生態(tài)環(huán)境問題[13-14]，面對(duì)三峽水庫(kù)消落帶以及由此帶來的環(huán)境脅迫，該如何應(yīng)對(duì)嚴(yán)酷的環(huán)境挑戰(zhàn)？如何進(jìn)行消落帶生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)[15]？過去對(duì)三峽水庫(kù)消落帶的生態(tài)修復(fù)研究多注重耐淹植物的篩選[16]、土壤侵蝕與面源污染防治等方面[17]，大多數(shù)研究忽略了三峽水庫(kù)蓄水后消落帶的自然變化(如消落帶形成后，每年出露時(shí)期正是植物生長(zhǎng)的水熱同期季節(jié)，那些能以休眠方式度過冬季水淹的草本植物會(huì)在消落帶自然生長(zhǎng))及其所帶來的啟示，已有的生態(tài)修復(fù)及研究缺乏對(duì)生物多樣性的關(guān)注和整體生態(tài)系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念[18]。面對(duì)前所未有的復(fù)雜問題和嚴(yán)酷的逆境考驗(yàn)，基于自然的解決方案(NbS)是解決消落帶復(fù)雜問題的重要途徑。不能僅僅局限在“什么樣的植物能夠耐受長(zhǎng)時(shí)間冬季深水淹沒”這樣的簡(jiǎn)單思考上，我們需要的是在適應(yīng)水位變化基礎(chǔ)上的整體生態(tài)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本文以位于三峽庫(kù)區(qū)腹心區(qū)域的重慶開州區(qū)澎溪河流域消落帶為例，采取基于自然的解決方案，進(jìn)行消落帶生態(tài)系統(tǒng)整體修復(fù)設(shè)計(jì)和實(shí)踐。本文在論述基于自然解決方案的消落帶生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)設(shè)計(jì)策略和技術(shù)框架的基礎(chǔ)上，分析了澎溪河消落帶生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)實(shí)踐，并進(jìn)行了修復(fù)成效評(píng)估，以期為具有季節(jié)性水位變化的大型湖庫(kù)消落帶生態(tài)修復(fù)提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)參照。

2 研究區(qū)域環(huán)境概況

重慶澎溪河地處三峽庫(kù)區(qū)腹心區(qū)域，發(fā)源于重慶市開州區(qū)北部大巴山南坡的雪寶山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)，是三峽水庫(kù)長(zhǎng)江干流左岸的一級(jí)支流，受三峽水庫(kù)蓄水影響(圖1)。澎溪河多年平均流量102.81 m3/s，主要支流有南河、普里河、白夾溪。在三峽庫(kù)區(qū)一級(jí)支流中，澎溪河消落帶面積最大，從重慶云陽縣澎溪河口，到開州區(qū)澎溪河支流南河的平安溪，形成周長(zhǎng)385.46 km、面積55.47 km2的消落帶。開州區(qū)人口數(shù)量多、密度大，消落帶面積大，類型多，生態(tài)環(huán)境問題復(fù)雜。研究區(qū)域包括澎溪河流域開州區(qū)境內(nèi)的澎溪河濕地市級(jí)自然保護(hù)區(qū)和漢豐湖國(guó)家濕地公園。澎溪河濕地自然保護(hù)區(qū)地處開州區(qū)渠口鎮(zhèn)、厚壩鎮(zhèn)和金峰鎮(zhèn)，總面積4 107 hm2，由三峽水庫(kù)蓄水后的澎溪河水域、消落帶、河岸高地等組成。周邊以澎溪河河道兩岸第一層山脊為界，其中永久性水域面積382 hm2，消落帶濕地面積1 920 hm2。漢豐湖國(guó)家濕地公園位于開州城區(qū)內(nèi)東河與南河交匯處，烏楊水位調(diào)節(jié)壩之上，為典型的城市內(nèi)湖，正常蓄水位時(shí)(175 m水位)總面積14.48 km2，東起水位調(diào)節(jié)壩，西至南河大邱壩；南以新城防護(hù)堤高程180 m為界，北到老城所在的漢豐壩。

圖1 澎溪河消落帶研究區(qū)域地理位置及范圍Fig.1 Geographical location and domain of water level fluctuating zone in Pengxi River

研究區(qū)域?qū)贉\丘河谷區(qū)，為丘陵低山地貌，由于受地質(zhì)構(gòu)造和巖性的控制，呈狹長(zhǎng)條形山脈與丘陵相間的“平行嶺谷”地貌。研究區(qū)屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，多年平均氣溫18.5 ℃，多年平均降水量1 385 mm。三峽水庫(kù)蓄水后，每年汛后10月份，澎溪河水位逐步升高至175 m，高水位維持到次年1月初；其后隨著三峽水庫(kù)的緩慢放水，水位逐步下降，至5月末降至最低水位145 m。漢豐湖具有典型的動(dòng)態(tài)水位變化，由于開州城區(qū)下游4.5 km處水位調(diào)節(jié)壩的調(diào)節(jié)作用，冬季三峽水庫(kù)高水位運(yùn)行時(shí)，漢豐湖水位維持在175 m，調(diào)節(jié)壩的壩上(漢豐湖)、壩下(澎溪河)水位均為175 m；夏季當(dāng)三峽水庫(kù)水位消落到145 m時(shí)，水位調(diào)節(jié)壩下閘蓄水，漢豐湖水位保持在170.28 m，而壩下(澎溪河)水位下降到145 m。

3 生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)設(shè)計(jì)策略及技術(shù)框架

3.1 設(shè)計(jì)策略

基于自然的解決方案，在澎溪河消落帶的生態(tài)修復(fù)實(shí)踐中，提出了NARDM策略(圖2)。

圖2 三峽水庫(kù)消落帶生態(tài)修復(fù)NARDM策略框架Fig.2 Frame of NARDM strategy for ecologicalrestoration of water fluctuating zone in the ThreeGorges Reservoir

(1)基于自然的解決方案(NbS)：基于三峽水庫(kù)消落帶的水位變化及澎溪河水文、地貌等自然條件，強(qiáng)調(diào)自然的自我設(shè)計(jì)功能，遵循“自然是母，時(shí)間為父”的原則[19]。

(2)適應(yīng)性設(shè)計(jì)(Adaptive design)：針對(duì)30 m落差的水位變化，無論是植物種類選擇、群落結(jié)構(gòu)配置，還是生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)技術(shù)，都必須適應(yīng)大幅度季節(jié)性水位變化。

(3)韌性設(shè)計(jì)(Resilience design)：強(qiáng)調(diào)韌性設(shè)計(jì)，采用韌性材料，實(shí)施韌性施工技術(shù)，構(gòu)建消落帶韌性生態(tài)結(jié)構(gòu)，提高消落帶生態(tài)系統(tǒng)對(duì)冬季深水淹沒的韌性應(yīng)對(duì)能力及快速自我恢復(fù)能力。

(4)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)(Dynamic design)：在消落帶生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、功能設(shè)計(jì)和過程設(shè)計(jì)等方面，適應(yīng)季節(jié)性水位變動(dòng)的動(dòng)態(tài)特點(diǎn)，體現(xiàn)動(dòng)態(tài)節(jié)律。

(5)多功能設(shè)計(jì)(Multifunctional design)：充分考慮消落帶作為水陸界面的主導(dǎo)生態(tài)功能，如穩(wěn)定水岸、攔截凈化地表徑流、提升生物多樣性等，強(qiáng)調(diào)主導(dǎo)生態(tài)服務(wù)功能優(yōu)先，多功能并重。

3.2 設(shè)計(jì)技術(shù)框架

基于自然的解決方案，針對(duì)消落帶生態(tài)系統(tǒng)要素、結(jié)構(gòu)，充分考慮消落帶主導(dǎo)生態(tài)服務(wù)功能，結(jié)合消落帶生態(tài)過程，提出了消落帶生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)技術(shù)框架(圖3)。

圖3 三峽水庫(kù)消落帶生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)技術(shù)框架Fig.3 Technical framework of restoration of water-level fluctuating zone in Three Gorges Reservoir

該技術(shù)框架強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)調(diào)查、理論研究結(jié)果與修復(fù)技術(shù)實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，從物種篩選、群落構(gòu)建到生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)技術(shù)，構(gòu)成消落帶生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)技術(shù)體系，通過消落帶生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)問題，并反饋?zhàn)饔糜谛迯?fù)技術(shù)體系，進(jìn)行多功能協(xié)同調(diào)控及持續(xù)優(yōu)化。

4 消落帶生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)實(shí)踐

4.1 植物物種篩選及種源庫(kù)建立

篩選適應(yīng)于季節(jié)性水位變動(dòng)、耐冬季深水淹沒的消落帶適生植物是基礎(chǔ)工作的重要環(huán)節(jié)。在對(duì)三峽庫(kù)區(qū)河岸、庫(kù)岸植被及植物資源進(jìn)行廣泛調(diào)查的基礎(chǔ)上，結(jié)合對(duì)國(guó)內(nèi)外水庫(kù)消落帶植物的廣泛考察及研究，綜合植物的耐淹能力、環(huán)境凈化功能、景觀美化功能等指標(biāo)，開展了適生植物資源的耐淹試驗(yàn)及種源栽種試驗(yàn)。在三峽庫(kù)區(qū)重慶開州區(qū)澎溪河白夾溪、大浪壩等消落區(qū)建立了種苗篩選及繁育馴化基地，進(jìn)行了原位試種、室內(nèi)模擬試驗(yàn)及其系列定量指標(biāo)測(cè)試，包括對(duì)水位變化、冬季長(zhǎng)時(shí)間沒頂淹沒的模擬試驗(yàn)，以及對(duì)水下低溫、黑暗逆境的環(huán)境適應(yīng)性、生理生態(tài)分析等[20-23]。自2008年以來篩選出了一批既耐冬季水淹又耐夏季干旱的消落帶適生植物物種(其中消落帶適生草本植物30種，耐水淹灌木10余種，耐水淹喬木10余種)，構(gòu)建了三峽庫(kù)區(qū)消落帶適生植物資源庫(kù)，是目前國(guó)際上消落帶適生植物種類最全、生活型最全、植物功能多樣的植物資源庫(kù)，其中烏桕(Triadicasebifera)、池杉(Taxodiumdistichum)、水松(Glyptostrobuspensilis)、楊樹(Populussimoniivar.przewalskii)、秋華柳(Salixvariegata)、小梾木(Swidapaucinervis)等植物在國(guó)際上首次運(yùn)用于水庫(kù)消落帶(圖4)，突破了水庫(kù)消落帶適生植物資源匱乏的瓶頸。

圖4 三峽水庫(kù)消落帶耐水淹適生植物Fig.4 Suitable plants for flood tolerance in water levelfluctuating zone of Three Gorges Reservoir

所選植物兼具岸坡穩(wěn)固、環(huán)境凈化、生物生境和景觀美化功能，迄今為止這些植物經(jīng)歷了10余年高水位蓄水淹沒考驗(yàn)，目前存活狀況良好。適應(yīng)水位變動(dòng)和應(yīng)對(duì)冬季深水淹沒的植物篩選技術(shù)和資源庫(kù)的構(gòu)建，在三峽庫(kù)區(qū)消落帶生態(tài)恢復(fù)以及國(guó)內(nèi)大型工程型水庫(kù)消落帶的生態(tài)恢復(fù)治理中具有重要意義。

4.2 近自然植物群落構(gòu)建技術(shù)

針對(duì)蓄水后庫(kù)區(qū)城鎮(zhèn)消落帶植物群落類型及結(jié)構(gòu)單一、功能低效的瓶頸，研發(fā)了消落帶近自然植物群落配置模式及構(gòu)建技術(shù)，創(chuàng)建了以下模式：①多層復(fù)合混交群落配置模式；②復(fù)合林澤群落配置模式；③林網(wǎng)-基塘群落配置模式(圖5)。經(jīng)歷了10余年水淹考驗(yàn)，無論是群落物種組成、空間配置模式，還是實(shí)地栽種及后期管護(hù)，結(jié)果均表明消落帶近自然植物群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，經(jīng)受了大幅度水位變動(dòng)和冬季深水淹沒的嚴(yán)酷考驗(yàn)。

圖5 三峽水庫(kù)消落帶近自然植物群落構(gòu)建模式Fig.5 Construction models of near-natural plantcommunity in water level fluctuating zone ofThree Gorges Reservoir

4.3 多功能基塘修復(fù)技術(shù)

三峽水庫(kù)坡度<15°的緩平消落帶(如湖北省秭歸縣的香溪河、重慶開州區(qū)澎溪河、忠縣東溪河、豐都縣豐穩(wěn)壩等)面積達(dá)204.59 km2，占消落帶總面積的66.79%[24]。針對(duì)水位變化特點(diǎn)及底質(zhì)狀況，充分利用消落帶冬季淹沒、夏季出露，且出露期正是植物生長(zhǎng)的水熱同期特點(diǎn)，借鑒珠江三角洲“?；~塘”的生態(tài)智慧，在澎溪河白夾溪老土地灣、大浪壩、渠口壩、漢豐湖石龍船大橋兩岸、頭道河口等區(qū)域，在坡面上結(jié)合原有地形，設(shè)計(jì)并開挖基塘，基塘大小、形狀由坡面具體地形決定，塘的大小從10余平方米到數(shù)十平方米不等，塘基寬度平均為50～80 cm，塘的深淺從80～200 cm不等。在塘內(nèi)種植耐深水淹沒的濕地植物，包括菱角(Trapabispinosa)、荷花(Nelumbonucifera)、慈姑(Sagittariasagittifolia)、荸薺(Eleocharisdulcis)、水生美人蕉(Cannaglauca)、茭白(Zizanialatifolia)等(圖6)。這些濕地植物具有適應(yīng)水位變化、耐冬季深水淹沒的特點(diǎn)，同時(shí)具有污染凈化功能、景觀觀賞價(jià)值、經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值。植物生長(zhǎng)季節(jié)結(jié)束正值三峽水庫(kù)開始蓄水，收割后能夠進(jìn)行經(jīng)濟(jì)利用，避免了冬季淹沒在水下厭氧分解的碳排放及二次污染。

圖6 三峽水庫(kù)消落帶多功能基塘Fig.6 Multifunctional dike ponds in water levelfluctuating zone of Three Gorges Reservoir

4.4 復(fù)合林澤修復(fù)技術(shù)

調(diào)查表明，無論是淡水沼澤林，還是很多河流的河岸林，不少木本植物都能耐受一定程度的水淹。根據(jù)前期在三峽庫(kù)區(qū)調(diào)查的結(jié)果，重點(diǎn)在海拔高程165～175 m的消落帶，栽種耐水淹喬木和灌木，形成冬水夏陸逆境下的林木群落——消落帶林澤系統(tǒng)。主要耐淹木本植物包括池杉、落羽杉、烏桕、楊樹等喬木，及秋華柳、小梾木、中華蚊母(Distyliumchinense)等灌木。復(fù)合林澤的模式包括耐水淹喬木混交模式(耐水淹針葉樹與闊葉樹混交)、耐水淹喬木+灌木模式、耐水淹喬木+灌木+草本植物模式、“林澤+基塘”復(fù)合系統(tǒng)、多帶多功能緩沖系統(tǒng)(圖7)，等等。自2009年開始，在澎溪河白夾溪、大浪壩、渠口壩、張家壩、漢豐湖烏楊壩、芙蓉壩、頭道河河口等區(qū)域，實(shí)施了林澤工程。同時(shí)，在澎溪河大浪壩、漢豐湖頭道河口、芙蓉壩等區(qū)域，將基塘與林澤有機(jī)結(jié)合，在塘基上種植耐水淹喬木和灌木，形成“林澤+基塘”復(fù)合系統(tǒng)。

圖7 三峽水庫(kù)漢豐湖消落帶復(fù)合林澤Fig.7 Wetlands-woods complexity in water levelfluctuating zone of Hanfeng lake in ThreeGorges Reservoir

4.5 多維濕地修復(fù)技術(shù)

針對(duì)消落帶水位變化，及消落帶和濱水區(qū)的高程梯度，設(shè)計(jì)了從海拔高程145～175 m“林澤+基塘”復(fù)合系統(tǒng)至175～180 m環(huán)湖/庫(kù)小微濕地群至180～185 m野花草甸的多維濕地系統(tǒng)，重點(diǎn)在漢豐湖芙蓉壩、澎溪河白夾溪管護(hù)站前實(shí)施了消落帶及濱水區(qū)多維濕地系統(tǒng)。漢豐湖南岸芙蓉壩的多維濕地于2011年設(shè)計(jì)并實(shí)施，在芙蓉壩海拔160～175 m消落帶構(gòu)建多功能基塘系統(tǒng)，塘基上栽種耐水淹木本植物，包括中山杉、池杉、落羽杉等耐水淹喬木。2015年在175～178 m高程設(shè)計(jì)并營(yíng)建環(huán)湖小微濕地群，由此形成了“環(huán)湖小微濕地+林澤+基塘”復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)(圖8)，沿海拔高程自上而下，從消落帶以上的濱水空間，至消落帶下部，形成一個(gè)多功能的多維濕地生態(tài)系統(tǒng)[25]。

圖8 三峽水庫(kù)漢豐湖消落帶多維濕地Fig. 8 Multi-dimensional wetland of water level fluctua-ting zone in Hanfeng lake of Three Gorges Reservoir

4.6 地形-底質(zhì)-植物-動(dòng)物協(xié)同修復(fù)技術(shù)

消落帶高程與地表起伏度決定著水位變化的影響，這種影響和動(dòng)態(tài)變化與植物的生長(zhǎng)密切相關(guān)。此外，消落帶底質(zhì)的差異(土質(zhì)、卵石底質(zhì)，等等)也與植物生長(zhǎng)、無脊椎動(dòng)物、魚類及鳥類的生存息息相關(guān)。眾所周知，植物群落不僅為鳥類提供食物源，還為鳥類提供棲息和庇護(hù)場(chǎng)所。本研究按照消落帶高程以及水位變化梯度等生境梯度，結(jié)合消落帶地形變化和底質(zhì)類型，配置適生植物種類和群落類型，同時(shí)，兼顧不同食性、不同棲息習(xí)性鳥類的需求，進(jìn)行地形-底質(zhì)-植物-動(dòng)物協(xié)同修復(fù)設(shè)計(jì)(圖9)，并在澎溪河大浪壩、漢豐湖烏楊壩進(jìn)行了修復(fù)實(shí)踐。大浪壩的修復(fù)始于2009年，當(dāng)時(shí)以林澤工程為主，樹種較為單一，以桑樹和柳樹為主；2015年開始，在進(jìn)行林澤改造(種植中山杉、池杉、落羽杉)的同時(shí)，在林澤中開挖基塘，形成“桑-杉林澤+基塘”復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)。漢豐湖烏楊壩的協(xié)同修復(fù)實(shí)踐開始于2013年，2013年底完成地形、底質(zhì)修復(fù)施工，2014年4月完成植物種植及群落配置，從海拔160～180 m，地形、底質(zhì)、植物的修復(fù)有機(jī)協(xié)同，為各種無脊椎動(dòng)物、魚類、鳥類提供了良好的食物資源和棲息、庇護(hù)條件，形成了一個(gè)地形-底質(zhì)-植物-動(dòng)物協(xié)同共生的消落帶生態(tài)系統(tǒng)(圖10)。

圖9 消落帶地形-底質(zhì)-植物-動(dòng)物協(xié)同修復(fù)模式Fig.9 Model of collaborative restoration involvingterrain, sediment, plants and animals in waterlevel fluctuating zone

圖10 漢豐湖烏楊壩消落帶地形-底質(zhì)-植物-動(dòng)物協(xié)同修復(fù)效果Fig.10 Effect of collaborative restoration involvingterrain, sediment, plants and animals in waterlevel fluctuating zone of Hanfeng Lake

5 修復(fù)成效分析

5.1 生態(tài)效益分析

(1)植物耐水淹能力明顯：所篩選的耐水淹植物，無論是喬木、灌木，還是草本植物，經(jīng)過10余年的水淹考驗(yàn)，植物的生長(zhǎng)形態(tài)、繁殖狀況、物候變化等均表現(xiàn)出對(duì)季節(jié)性水位變化的良好適應(yīng)性。尤其是池杉、落雨杉、中山杉、烏桕、楊樹、柳樹等耐水淹喬木和秋華柳、小梾木等灌木，經(jīng)歷10余年的冬季深水淹沒的影響，表現(xiàn)出了優(yōu)良的適生性(圖11)，池杉結(jié)實(shí)情況良好，林澤下層烏桕自然更新苗層發(fā)育良好(圖12)。

圖11 消落帶耐水淹植物7年來經(jīng)受冬季深水淹沒的考驗(yàn)Fig.11 Flood resistant plants in the water levelfluctuating zone withstood the test of deep-water inundation in winter for seven years

圖12 漢豐湖烏楊壩消落帶林澤下層的烏桕更新苗層Fig.12 Sapium sebiferum regeneration seedling layer inthe lower layer of wetland woods in the water levelfluctuating zone of Hanfeng Lake

(2)生物多樣性提升效果顯著：研究區(qū)域消落帶種植的耐水淹喬、灌木經(jīng)歷了多年季節(jié)性水位變動(dòng)和冬季水淹，存活狀況良好，群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，生物多樣性提升效果明顯。在澎溪河白夾溪基塘區(qū)域共記錄到高等維管植物45 種，其中非人工種植維管植物 29 種，分屬 15 科 28 屬，主要植物群落為無芒稗群落、鴨舌草群落、野荸薺群落和螢藺群落。在漢豐湖北岸烏楊壩，2020年夏季調(diào)查表明，相比沒有實(shí)施修復(fù)的烏楊壩下游消落帶的62種維管植物，修復(fù)后的烏楊壩消落帶植物物種多樣性增加明顯，共有維管植物114種，其中草本植物有92種，菊科和禾本科植物較豐富，分別占草本植物總數(shù)的15.2%和14.1%，是該區(qū)域的優(yōu)勢(shì)科。漢豐湖消落帶生態(tài)修復(fù)區(qū)域的鳥類種類及種群數(shù)量增加明顯，消落帶地形-底質(zhì)-植物-動(dòng)物的協(xié)同修復(fù)產(chǎn)生了明顯效果，基塘、林澤等生境結(jié)構(gòu)單元及立體生境空間的形成，為涉禽、游禽、鳴禽等不同生態(tài)位的鳥類營(yíng)造了棲息、覓食乃至繁殖的生境，提高了鳥類多樣性。在漢豐湖烏楊壩修復(fù)后的區(qū)域觀察到鳥類超過130種[26]，其中濕地鳥類超過50%，發(fā)現(xiàn)國(guó)家一級(jí)保護(hù)野生動(dòng)物2種——中華秋沙鴨(Mergussquamatus)和黃胸鹀(Emberizaaureola)，國(guó)家二級(jí)保護(hù)野生動(dòng)物7種——鶚(Pandionhaliaetus)、普通鵟(Buteobuteo)、白秋沙鴨(Mergellusalbellus)、花臉鴨(Sibirionettaformosa)、鴛鴦(Aixgalericulata)、黑頸(Podicepsnigricollis)和藍(lán)喉歌鴝(Lusciniasvecica)。修復(fù)后的烏楊壩消落帶，形成了從水到陸沿生境梯度的植物-鳥類復(fù)合格局，植物可為鳥類提供棲息環(huán)境及食物來源，鳥類則為植物傳播其繁殖體；從水到陸，與沿高程呈帶狀分布的植被帶相應(yīng)，棲息著水鳥、傍水性鳥類、草地鳥、灌叢鳥及林鳥。目前，漢豐湖烏楊壩、芙蓉壩、澎溪河大浪壩、白夾溪的消落帶生態(tài)修復(fù)區(qū)域，因人為干擾的極大減少及排除，正在經(jīng)歷一個(gè)再野化過程，生物多樣性逐漸豐富和提升，消落帶生態(tài)系統(tǒng)正在表現(xiàn)出更為良好的生態(tài)效益。

(3)碳中和效益呈現(xiàn)：無論是對(duì)基塘工程植物的季節(jié)性收割利用，還是消落帶林澤所積累的碳，使得消落帶區(qū)域成為一個(gè)沿海拔高程分布的立體碳匯系統(tǒng)；修復(fù)后的消落帶生態(tài)系統(tǒng)對(duì)氮、磷等面源污染具有明顯的攔截和凈化作用，發(fā)揮了減源、減碳功能。因此，通過減源、增匯措施的進(jìn)一步實(shí)施，消落帶生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)必將成為水庫(kù)碳中和的重要途徑之一。

5.2 環(huán)境效益分析

消落帶生態(tài)修復(fù)的環(huán)境效益突出表現(xiàn)在對(duì)地表徑流的面源污染凈化方面。2015年6—9月份對(duì)漢豐湖烏楊壩實(shí)施生態(tài)修復(fù)的區(qū)域進(jìn)行了水質(zhì)取樣和分析，在降雨期間收集修復(fù)后的河/庫(kù)岸帶坡頂與坡麓徑流水樣，6—9月份共進(jìn)行4次采樣，每次采樣設(shè)計(jì)3個(gè)重復(fù)采樣點(diǎn)，采集徑流水樣，進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析。水質(zhì)監(jiān)測(cè)分析表明，實(shí)施生態(tài)修復(fù)后的烏楊壩河/庫(kù)岸系統(tǒng)對(duì)地表徑流總氮(TN)和總磷(TP)的削減率分別達(dá)到37%和30%，而在烏楊壩未實(shí)施生態(tài)修復(fù)的對(duì)照區(qū)總氮(TN)和總磷(TP)平均去除率僅為13%和3%?？梢?，澎溪河消落帶生態(tài)修復(fù)所形成的界面生態(tài)結(jié)構(gòu)，能夠有效削減入庫(kù)面源污染負(fù)荷。除了污染凈化效益外，由于修復(fù)后消落帶復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、多樣化的植被類型及植物種類，作為水陸之間的界面，也可通過對(duì)地表徑流的阻滯、吸納、緩流等作用，發(fā)揮雨洪控制功能。

5.3 社會(huì)效益分析

澎溪河流域消落帶生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)，除了注重耐水淹植物篩選和環(huán)境污染防控外，更注重生態(tài)服務(wù)功能的全面優(yōu)化提升，將消落帶生態(tài)系統(tǒng)與濱水空間的景觀美化協(xié)同，實(shí)現(xiàn)消落帶生態(tài)修復(fù)與濱水空間景觀建設(shè)和人居環(huán)境質(zhì)量?jī)?yōu)化協(xié)同共生，形成人與自然和諧共生的美麗濕地景觀，實(shí)現(xiàn)了生態(tài)與藝術(shù)的交相輝映。目前，澎溪河濕地自然保護(hù)區(qū)和漢豐湖國(guó)家濕地公園的消落帶景觀品質(zhì)優(yōu)良，成為開州城鄉(xiāng)居民良好的休閑區(qū)域。開州區(qū)是三峽庫(kù)區(qū)的移民大區(qū)，開州新城是一個(gè)整體搬遷的移民城市，移民生活穩(wěn)定及優(yōu)化其人居環(huán)境質(zhì)量是三峽庫(kù)區(qū)社會(huì)穩(wěn)定的重要內(nèi)容。目前，消落帶生態(tài)修復(fù)及景觀優(yōu)化的生態(tài)實(shí)踐已成為穩(wěn)定移民的重要手段，生活在漢豐湖畔的城鄉(xiāng)居民感受到了優(yōu)美生態(tài)環(huán)境帶來的幸福感。漢豐湖已成為三峽深度體驗(yàn)的旅游休閑勝地，2016年入選“新三峽十大旅游新景觀”“2016年重慶最受游客喜愛十大景區(qū)”，2017年，入選尋找重慶新名片全媒體行動(dòng)“十大旅游名片”。2018年，開州區(qū)共接待游客903.13萬人次，旅游綜合收入55.68億元。開州，這座三峽庫(kù)區(qū)的移民城市，在人與自然和諧共生的生態(tài)修復(fù)實(shí)踐中，在守護(hù)綠水青山的同時(shí)，也收獲了金山銀山。

6 結(jié) 語

三峽庫(kù)區(qū)澎溪河流域消落帶生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)實(shí)踐，綜合應(yīng)用植物物種篩選及種源庫(kù)建立、近自然植物群落構(gòu)建、多功能基塘修復(fù)、復(fù)合林澤修復(fù)、多維濕地修復(fù)、地形-底質(zhì)-植物-動(dòng)物協(xié)同修復(fù)等技術(shù)，通過10余年的長(zhǎng)期研究及工程實(shí)踐，取得了良好成效。建立了目前國(guó)際上種類最多、生活型最全、功能多樣的消落區(qū)適生植物資源庫(kù)，其中烏桕、秋華柳等植物屬本團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)并首次運(yùn)用于三峽庫(kù)區(qū)消落區(qū)；所選植物經(jīng)歷了10余年高水位蓄水淹沒考驗(yàn)，存活狀況良好；修復(fù)后的消落帶植物群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，有效解決了庫(kù)岸穩(wěn)定、面源污染防控、景觀美化問題；修復(fù)后的消落區(qū)，生物多樣性提升效果、環(huán)境效益和社會(huì)效益明顯，為大型湖庫(kù)消落帶生態(tài)修復(fù)提供了可推廣、可復(fù)制的技術(shù)方法及實(shí)踐模式。

解鎖自然的力量，基于自然的解決方案，是大型工程型水庫(kù)消落帶生態(tài)修復(fù)的重要途徑。消落帶的生態(tài)問題，絕不僅僅是幾種耐淹植物的篩選問題。消落帶修復(fù)更為重要的是生態(tài)系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)，目標(biāo)是全面優(yōu)化提升消落帶生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，而基于自然的解決方案給這種設(shè)計(jì)提供了可能。澎溪河流域消落帶生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)實(shí)踐，不僅解決了大幅度水位變化和冬季深水淹沒的三峽庫(kù)區(qū)消落帶生態(tài)修復(fù)難題，創(chuàng)新性地構(gòu)建了大型工程型水庫(kù)消落帶生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)技術(shù)體系，拓展和創(chuàng)新了逆境生態(tài)設(shè)計(jì)和逆境生態(tài)修復(fù)理論，而且極大地優(yōu)化了三峽庫(kù)區(qū)人居環(huán)境質(zhì)量。

三峽庫(kù)區(qū)澎溪河消落帶生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)研究是大型工程型水庫(kù)消落帶生態(tài)修復(fù)的創(chuàng)新實(shí)踐探索，其設(shè)計(jì)技術(shù)及模式可應(yīng)用于具有水位變化的湖庫(kù)消落帶生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)。但相關(guān)研究還存在需要改進(jìn)優(yōu)化和深入之處，如水位變化及復(fù)雜水文環(huán)境下消落帶生態(tài)系統(tǒng)各要素的協(xié)同設(shè)計(jì)及調(diào)控模式，消落帶生態(tài)服務(wù)功能最優(yōu)情景下漢豐湖水位調(diào)節(jié)壩的調(diào)節(jié)模式，消落帶生境系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)等。在今后的研究中，應(yīng)進(jìn)一步探索消落帶生態(tài)系統(tǒng)組成要素的相互作用和耦合機(jī)理，研究適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境變化的大型工程型水庫(kù)消落帶生態(tài)修復(fù)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)方法和關(guān)鍵技術(shù)，針對(duì)全球變化背景下長(zhǎng)江上游湖庫(kù)消落帶生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能協(xié)同修復(fù)的設(shè)計(jì)技術(shù)和調(diào)控模式開展深入研究。