华南地区水库消落带植被恢复技术研究（以新丰江水库为例）-环境工程专业毕业论文.docx

广东工业大学硕士学位论文通过对不同类型植被恢复技术方案进行经济技术分析，得出三种类型消落带技术方案 在技术上和经济上是可行的，其中岛屿型消落带造价最高，约为178384元万m2。综 合以上技术集成及造价分析可为华南地区消落带植被恢复研究及实际工程提供科学的 指导和参考。关键词消落带；植被恢复；植物配置；华南地区；技术集成lI万方数据AB STRACTl ms paper screened several plants suitable forrevegetation of rese九，oir Water-levelfluctuation zoneWLFZ，throwing simulated screening eXperiInent and WLFZ，exphentalplanting trialDifferent plants configuration mode for three kinds of WLFZ in South Chinanas been reached，Oil this basis，proposing some technical scheme for plantingrecovery ofWLFZFinally,discussed the economical and technical feasibility by means of anMysis ofpricesIn this study，some relevant physiological and biochemical indices has been measllredto assess s1X herbaceous plantsresistence to drought，flooding and infertility,theseplantscompnsed o士Pa胛icum repens，Leersia hexandra Swartz，Vetiveria ziz口即fDf如，Cy，zD如，zd口c纱fD，l，鳓雠mftes australis and Arundo donaxResults demonstrate the bestadaptiveplant for inundation is Panicum repens and Cynodon如如刀，at the s锄e time，lis铆opJallts Possess better resistant ability to drought by synthesis all plants， variation of physiol091cal and biochemical indices， and in the expe血1ent of nutritional st咖s，assessment，Panicum repens has the best growth in the soil of strong wea也嘶n也en CynDdDn d口c纱Z册and Vetiveria zizanioides，conclusion summarized丘om previous studv revlew that Panicum repens and Cynodon dactylon are the best herbaceousplant suitable forWLFZ in South China On the other hand， Cleistocalyx opg阳“肠舭，，讹舰，钾“D励gt弹t0Stmboides，Elaeocarpus hainanensis，Syzygium jQmbos，P“emriQ zobnc口耽de盼跏in伽坫，Digitaria sanguinalis and two plants screened fromprevious screeningeXp觚ment chose as the trial plants in the experimental planting ofinfen由iaIlg reseoirAcase_s嘣Y of Xinfengiiang reservoir shows that Panicumrepens and耽dez泌c艟ne吃sis canrecoVer rapidly after flooding，and Panicumrepens owns the best biomass and coveragescalethe 30th day after immergence，the value of these index is 62 132咖2 and 4167 respecnVelY，at the same time，Panicum repens obtain the best growing Speed and阮批cn2，zP凇坫PosseSs the highest coverage speed，but Digitaria s绷倒砌口凰has vallished aIld CynD踟n出缈，伽appeared sprouting on the 30th day after immergence；Cleistoc口tyx DpP阳ulatus grows best in all arbor after flooding，it Can grow new leaves at the 2ed dav aner瑚gence，all arbexcept Elaeocarpus hainanensis call陀coVer r印idlyPuer口ri口eob口tQpossess t11e best coVerage in the nonflooding districtTo sum up，Pa，zfc“聊仰e胛Jand乙眇fD伽归opPrculatus uated as the pioneer plant suitable for WLFZ of South China朋P姗叼“D加 glyptostroboides， Syzygium jambos and耽比砌 chinenJis chose as thesuppl锄entaly plant suitable for WLFZ of South China，正砌PDc口巾甜s砌砌口即绷s括and111万方数据广东工业大学硕士学位论文Digitaria sanguinalis uated as non-suitable plant for WLFZ of South China，and Pueraria lobata Can also as the supplementary plantThe experimental planting Can enhance biodiversity of the WLFZ to some extentOn the basis of previous study，plant screening technique，plant configuration technique and planting recovery technique have been reachedConcluded the screening technique route via summarizing conclusion of screening experiment and analysis of exiting study，that Can provide a reference for screening experiment in other place and later revegetation study According to the characteristic of the WLFZ in Xinfengjiang reservoir，it can be split intosoil texture type，island type and lithology type，then proposed several planting recoverymode combining relevant scientificsuitable plant configuration mode for the correspondentWLFZ type and off-set utilitiesThe recovery mode of soil texture砌Z take Panicumrepens and Cleistocalyx operculatus as the principle plant and other suitable plants as the assist，island type WLFZ take the recovery mode of Panicum repensCleistocalyxoperculatus1mCle括tocalyx operculatus35mCynodon dactylon，lithology type adopt simple recovery mode of Pueraria lobataWedelia chinensisThe economical and technical nalysis of revegetation program shows that three recovery mode of reservoir WLFZ is feasible，and analysis reviwed that the cost of island type mode is highest，reached 1 78384yuanlOOOOm2Technology integration and analysis of cost can provide scientific guidance and reference for planting recovery study and planting engineering of WLFZ in South ChinaKeywordsWater1evel-fluctuation zone；revegetation；plant disposition；South China；technology integrationIV万方数据目录目录摘要IABSTRACTIII目录VCONTENTSVII第一章绪论111引言112研究背景1121消落带定义及分类1122国内外消落带植被恢复研究现状2123华南地区水库消落带概况以新丰江水库为例313研究的目的及意义4131研究的目的41-32研究的意义414研究的主要内容515拟解决的关键问题516仓U新点617可行性分析618研究技术路线6第二章华南地区水库消落带适生植物的筛选研究8 21消落带适生植物筛选的必要性822消落带适生植物筛选考察的特性及选择的植物823实验部分9231试验地概况9232实验方法1024结果与讨论11241几种草本植物耐淹性能评价1 1242几种草本植物耐旱性能的评价14V万方数据广东工业大学硕士学位论文243几种草本植物的营养状况评价1 925本章小结一24第三章新丰江水库消落带植被恢复工程实例26 31工程背景一2632新丰江水库植被恢复示范点概况2733工程实施方案一2834后期观测及其植被恢复效果一29341选择的植物、种植方式及观测方案29342植被恢复效果30343新丰江水库消落带适生植物评价3635本章小结37第四章消落带植被恢复工程技术集成3941消落带适生植物筛选技术3942各类型水库消落带植被恢复技术一41421土质型消落带42422岛屿型消落带46423岩质型消落带4743植被工程经济技术分析4944本章小结52第五章结论与展望5451主要结论一5452展望一55参考文献57攻读硕士学位期间发表学术论文61学位论文独创性声明62学位论文版权使用授权声明62致谢63VI万方数据CONTENTSCONTENTSAbstract in ChineseIAbstract in EnglishIIIContents in Chinese V Contents in English VII Chapter 1 Introduction 111 Forword112 The research background 1 121 The definition and classification ofWater1evelfluctuation zone 1122 The research satus about plant revegetation of Waterlevel-fluctuatin zone in domestic and overseas2 123 The survey of reservoir Water-levelfluctuation zone in SouthChinatakeXinfengjiang reservoir as examples313 The purpose and meaning ofthe research4 1；1 Research purpose 4132 Research meaningjzI14 The main content of this t11esis515 The key problem to solve 5 16 The innovation points 6 17 Analysis offeasibility 6 18 Technical route ofthis thesis 6Chapter 2 The screening researchof suitable plants for reservoir Water-levelfluctuationzone in SouthChina821 The necessity of screening suitable plants for reservoir Water-levelfluctuation zone822 The basis of screening of suitable plants for reservoir Water-levelfluctuation zoneand selective plant823 Experiment 9 231 Experimental field overview 9232 Experimental 10VII万方数据广东工业大学硕士学位论文24 Results and discussion1 1241 The uation of flooding tolerance of some herbaceous plants 1 1 242 The uation of drought tolerance of some herbaceous plants 14 243 The uation ofnutritional status of some herbaceous plants 1925 Chapter summary 24 Chapter 3 The plants revegetation of Water-levelfluctuation zone in Xinfengjiang reservoirA project case 2631 The project background2632 The mplary base of plants revegetation of Water-levelfluctuation zone inXinfengjiang reservoir 2733 The project implementation plan 2834 Late observation and effects ofrevegetation recovery29341 Selected plants、planting ways and observation scheme 29 342 Effects ofrevegetation recovery30343 The uation of suitable plants for Water-level-fluctuation zone inXinfenjiang reservoir3635 Chapter summary 37Chapter 4 The technology integration of the revegetation project of Water--level-fluctuationzone3941 The technology ofplants screening for Water-level-fluctuation zone3942 The revegetation technology of all kinds of reservoir Water-levelfluctuation zone41421 The soil texture Water-levelfluctuation zone 42422 The island Water1evelfluctuation zone 46 423 The rock Water1evelfluctuation zone 4743 The economic technique analysis ofplanting project4944 Chapter summary52Chapter 5 Conclusions and prospect5451 The main conclusions5452 The prospect55References57Publications59VIII万方数据，，，，，，一 Q塑堡型兰Annoucement ofthe promethean creation 62 Dissertation copyright license statement 62 Acknowlegement 63IX万方数据第一章绪论第一章绪论弟一早殖化11引言消落带water1evelfluctuationzone--词随着大型水利工程的兴建越来越引起人们 的关注，由于其自身多样性、动态变化、复杂性等特征，使得人类认识此领域存在理 论和实际上的困难【1。消落带处于水陆生态系统的过渡地带，建坝蓄水导致大面积的 自然河岸带遭到淹没，周期性水位涨落且人为控制性较强是其显著特点21。一般这些 水库开始蓄水后，通过不连续和不稳定的方式控制自然水流的运动将对流域生态产生 了严重破坏，这不仅改变了原有河流流量模式和水动力条件，而且水库长期蓄水和非 季节性泄流导致的消落带生态系统生产力下降，使其结构和功能失稳退化，消落带植 被逐渐萎缩并慢慢消失【3】。植被的被破坏直接导致消落带生态生物多样性急剧下降， 进而生态恶化4。上面出现的问题，归根结底是因为周期性水位涨落造成生态环境的 极端变化，库区植被被破坏，继而出现种种问题，故消落带的植被恢复是关键【5。6】。 恢复和重建受损的消落带生态系统成为目前讨论的热点，也是国内外学者主要关注的 方向【7111。虽然植被恢复工作己在多种退化生态系统中开展，但是相比较而言消落带 植被恢复研究仍有较大困难和瓶颈，水库消落带植被恢复仍是世界性难题12-15】。国内关于三峡水库消落带的研究最广也最深入，但与三峡水库消落带相比，华南 地区水库消落带会因水库水文、气候、水库规模、消落带类型等方面不同，使得三峡 地区消落带植被恢复研究成果在华南地区的应用具有不适应的情况，同时，大部分针 对华南地区消落带植被恢复的研究范围有所限制，消落带植被恢复影响因素研究不太 全面，使得华南地区消落带植被恢复建设成果较少，成功案例不多，针对不同类型消 落带的植被恢复技术尚未形成技术集成。所以，应当就华南地区水库消落带植被恢复 进行有针对性的研究，探讨行之有效的消落带植被恢复技术及全面分析影响华南地区 消落带植被恢复的不利因素，提出科学而行之有效的技术方案，并进行经济技术分析。 12研究背景121消落带定义及分类消落带的数量和种类繁多，功能相对复杂，不同区域不同时段差异性较显著，使 其未形成统一的定义。20世纪70年代末，消落带被认为是陆地上同水体发生作用的 植被区域161。之后Lowrance等将消落带的定义拓展为广义和狭义2种17。广义上指万方数据广东工业大学硕士学位论文靠近河边植物群落包括组成、植物种类复杂度及土壤湿度等高低植被明显不同的地 带，即受河溪有任何直接影响的植被；狭义上指河水与陆地交界处的两边，直至河水 影响消失为止的地带，后来大部分学者主要以狭义概念作为研究基 础。本文将消落带定义为水库季节性水位涨落和周期性蓄水泄洪而使周边被淹没的土 地周期性的出露于水面的一段特殊区域【1 81。正确的消落带分类对消落带治理以及模型的建立具有重大作用，进行消落带类型 的划分，才能充分合理的利用各种资源进行植被恢复工作。关于消落带的分类，国 外对消落带类型划分鲜见报道，而国内多是以消落带形成的原因、地质地貌特征、人 类影响的方式及其开发利用的时间段等进行分类。按形成原因可分为自然消落带和人 工消落带19】。按人类影响方式和开发利用的时间段分类。如谢德体等考虑了人类活动 影响情况将消落区类型可以划分为4类城镇消落区、农村消落区、库中岛屿消落区、 受人类活动影响的消落区；谢会兰等结合消落带被淹区域出露水面的时间不同，划分 为常年利用区、季节性利用区和暂时性利用区20-21。本课题根据华南地区水库消落带 土壤质地和坡度等条件，将消落带分为土质缓坡型消落带、土质陡坡型消落带、岛屿 缓坡型消落带、岩质陡坡型消落带【22】。122国内外消落带植被恢复研究现状国内与国外虽然经济技术、生态环境、工业发展及历史背景不同，但国内与国外 关于消落带植被恢复的集中点却大体相同。国内外关于水库消落带植被恢复的研究主 要集中在消落带植被演替研究、消落带植被构成研究、消落带适生植物筛选研究、消 落带植被恢复限制因素研究、消落带植被恢复模式研究等【23捌】。国内外许多研究者在 水库消落带植被恢复方面做了大量研究，这些研究对于选择合适的植物种类用于消落 带生态体系建设具有重要的理论和实践价值。近年来大部分关于消落带的研究主要集中在三峡库区，少部分消落带研究在华南 及西南地区进行，这些研究主要包括消落带生态环境问题、植被恢复与生态重建和消 落带开发利用与管理等方面，其中植被恢复和生态重建是重中之重。Seabloom等认为 植被重建的限制条件在低水位时期对重建的意义最为重大；Sliva等指出水分和种源是 短时间内恢复植被的最重要条件。Ashley等认为植被配置及种植技术是关键。Pezeshki等发现植被恢复与重建需要了解植物、水文变化、地形地貌之间的关系， Holmes等认为人为改造和破碎化等原因使得植被自然恢复不现实25,27,32-34。国内张建万方数据第一章绪论春等对安徽潜水退化河岸带采用先锋物种引入技术和生物工程措施，设计了元竹一枫 杨一苔草模式和意杨一紫穗槐一河柳一苔草2种河岸带植物群落结构优化配置模式， 恢复后的河岸带生态系统生物多样性和稳定性增加，土壤结构和养分条件得到改善351。 刘信安等利用香根草与工程综合技术，可以治理消落带的水土流失、水体富营养化等 问题【361。李昌晓等对三峡库区消落带土壤水分变化条件下落羽杉与池杉幼苗的光合特 性进行了模拟研究3 71。这些研究对于选择合适的植物种类用于消落带生态体系的构建 具有重要的理论和实践价值，由此可知，将生物与工程手段相结合，并把把关注点集 中在植物配置模式上，全面综合分析影响消落带植被恢复的因素，找出有针对性的技 术方案和解决方法，是以后研究主要方向。 123华南地区水库消落带概况以新丰江水库为例华南地区水库型消落带，具有独特热带亚热带特性。以广东省为例，全境位于属 于东亚季风区，从北向南分别为中亚热带、南亚热带和热带气候，通常高降雨量的背 后，是高温天气，多年平均气温22。C，2015年极端最高气温382。该地区消落带 的形成类似于三峡库区消落带，但也有不同之处，以华南地区最大人工水库新丰江水 库为例，常年作为饮用水源地，其水库水质常年保持国家二类水以上状态，高温天气、 持续性的暴雨、夏季时间较长等决定了华南地区消落带适生植物除了具有耐淹、耐旱、 抗浪蚀等性能之外，还同时得具有耐贫瘠和较高的营养元素利用能力，且其消落带土 壤更贫瘠，干旱情况更严重38-41】。华南地区的水库譬如新丰江水库、松子坑水库、三 洲田水库等，这些水库自蓄水以来，虽然解决了华南地区的很大一部分电力、水力等， 但同时也对当地的生态环境造成一定的破坏。华南地区水库以新丰江水库为例消落带存在的问题主要有 1原本的陆生生态转变为脆弱的水生生态或水陆交叉生态系统，水位上升，水陆交叉污染严重2常年水淹、水浪侵蚀加地表径流，带走大量氮磷等营养元素，且消落带土 壤干旱较重，土壤贫瘠程度较大，植被难以生存逐渐萎缩，大部分地区消落带植被消 失殆尽；3水土流失严重，经常发生滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害。万方数据广东工业大学硕士学位论文13研究的目的及意义131研究的目的水库消落带研究的目的是进行植被恢复，恢复消落带生态系统，华南地区消落带 具有与其它地区消落带明显不同的特点，进行消落带植被恢复研究通常先进行实地调 查和查找相关文献资料，对适生植物进行筛选，然后种植于现场，通过观测，探讨植 被恢复过程中出现的问题，并对比研究影响消落带植被恢复的影响因素，为实际工程 提供大量基础数据及实例参考。对华南地区消落带进行植被恢复研究，在充分保护原 有植被的同时，对消落带所具备的条件和特征进行优化处理，使其结构和功能相匹配， 从而建立一种人与自然和谐共处且具有强大生态服务功能的生态实体。通过本次研究， 期望达到以下目标1筛选出适合华南地区水库消落带生长的草本、乔木等植物，结合水库现场 实验，探讨出适合华南地区水库消落带生长的先锋植物；2构建华南地区水库消落带植被恢复模式典型消落带植物种植技术、植物 配置、护坡方式优选等；3探讨影响华南地区水库消落带植被恢复的主要因素，并综合前人研究成果 进行全面分析，提出有针对性的植被恢复技术方案，并进行工程造价和经济技术分析。 132研究的意