大型水利水电工程扰动区植被的生态恢复研究

2021-02-22唐伟

河南水利与南水北调 2021年12期

唐伟

（张掖市甘州区盈科水利管理所，甘肃张掖 734023）

1 研究概述

自然环境以及生物群落共同构成了一个完整的生态系统，而一个健康的生态系统则是系统中的各个因素所实现的动态平衡，它们相互作用与制约。对于生态系统来说，它的结构和功能会因为人类活动以及部分自然灾害的侵袭而遭到破坏，从而原有的动态平衡被打破，最终可能造成生态系统的退化或直接崩溃。而对于自然界的生态系统来说，水利水电工程的项目施工活动很明显属于会对其生态平衡造成干扰打击的人类活动。施工区的生态系统由于受到了施工活动的影响，很可能会因此出现较大的改变，比如生物多样性的下降以及系统环境平衡的破坏，而且施工活动会对项目区的自然景观造成毁损，甚至可能引发一些自然灾害发生。除此之外，施工扰动区内的大规模建设活动也会对当地的陆地生态系统造成负面影响：因施工活动破坏土壤而造成扰动区内植被的退化；因植被的退化而进一步造成扰动区多样性的下降；因地形结构发生改变致使发生滑坡和水土流失的概率上升；景观的完整性遭到破坏导致景观破碎。

2 植被生态恢复的目标和原则

所谓生态恢复其实是以将生态系统修复为健康且可持续状态的一种行为，通常将其划分成广义上以及狭义上两种类别。首先广义上的生态恢复主要重视的是其系统功能的恢复，希望能让生态系统恢复自我维持的能力；而狭义上的生态恢复则是指借助人为的措施活动或是自然修复实现生态系统状态的修复，最终使其达到原始生态状态。如果生态系统自身的环境或者是功能因为受到影响而发生了具有根本性的巨大变化，通常情况下该生态系统将顺着被改变后的轨迹趋势继续发展。而对于处于大规模水电工程扰动区来说，由于施工活动的影响，其生态系统的功能结构会产生在自然状态下几乎无法恢复原始状态的变化，因此对于扰动区生态环境来说，具有自然和谐特征的生态系统的重建应该是其生态恢复的目标。另外扰动区生态恢复工作在开展过程中必须要遵循下述的四个原则：生态恢复的进程要具有逐步性；恢复后的生态系统要具有生产性以及安全性；恢复后的植被系统要具有整体性；恢复后的生态系统功能须具有协调性以及多重性。

3 案例研究

3.1 工程扰动区生态环境概况

某水电站处于峡谷出口，水力发电是该工程的主要功能。其处于亚热带季风气候区域，同时具有干旱河谷的生态特点。该地的年平均降水量是908 mm，4-10月的总降水量能够达到整年总降水量的比例将近91%。另外，该地的年平均气温是18.70 ℃，其中最低和最高气温分别为-1.00 ℃以及38.50 ℃。该水电站所处坝区的土层分布比较薄，质地较为粗糙，有机质的含量水平不高，分布有大面积的石渣子以及石骨子土。另外，该坝区具有比较复杂的植物类别，其植被能够被划分为五种类型，分别为农田、灌丛、针叶林、灌草丛，阔叶林以及阔叶疏林。因为该地区受到了长期的人类活动影响，很多植被遭到了不同程度的破坏，该水电站所处扰动区中的植被类型主要是滩地。

3.2 施工活动对环境的扰动和影响

扰动区在该水电站的施工建设期间由于施工活动的影响主要产生了如表1中具体所示的四种扰动类型，这四种扰动类型所呈现出的干扰特征存在差距，表现出不同的植被生态系统影响水平，具体区别如表1所示。

表1 不同扰动类型与环境影响表

4 扰动区植被的生态恢复

4.1 扰动区生态恢复区划

该水电站最终希望能够实现的植被生态恢复目标为构建一个自然协调、可以同时发挥旅游观光和资源生产作用的人工复合生态系统，能够良好满足社会需求。基于扰动区的施工分布状况和期望能够实现的相关功能，将该扰动区划分为3 个功能区，这3 个区域的相对分布分别对应为A、B、C 位置。

4.2 功能区生态恢复目标和措施

由于生态系统的恢复力不可避免地会被周边区域的生态状况所影响，因此在扰动区植被生态恢复状况的相关研究中，不仅要探究各个区域中的生态状况，还需分析不同区域之间存在的影响作用。如表2所示是扰动区中3个功能区生态恢复的具体目标和相关实施手段。

表2 植被生态恢复目标和措施表

4.3 扰动区生态恢复现况

该扰动区在经历了为期两年的生态恢复活动后，完成了预期规划里总标段中大部分标段的绿化任务，具体包括渣场、缆机以及观景平台等标段。其中在不同的扰动类型中，如表3 中所示具体所使用的生态恢复工程技术是存在差异的，构建的先锋群落也有区别。在不同扰动类型构建的群落类型不仅具有美化环境的作用，还能够显著提升区域内的植被覆盖率，有利于物种多样性的上升，具体呈现出的效果如图1 所示。除此之外，构建的先锋群落还能够有效降低及预防滑坡等现象的出现。在3-5 年的演替后，该地有越来越多的物种定居，生态环境得到了稳步改善。

图1 植物群落的盖度和物种数图

表3 植被生态恢复工程技术的应用与群落类型表

4.4 植被生态恢复评价与建议

基于该扰动区实地的样本调查分析以及勘察状况，能够发现在该水电站的植被生态恢复工作依然具有一些问题：第一，植被生态恢复缺乏规划性。该扰动区内的植被分布和邻近区域存在较为显著的界限，过渡不够自然且表现出明显的斑块分布特征，各个区域之间的连接性不高，整体性水平有待提升；第二，植被群落中分布的物种多样性低且结构不够丰富。在不同扰动类型中，先锋群落的确定并不能很好地与各个区域所期望承担的功能特征相匹配，缺乏物种多样性；第三，人工恢复技术具有较大提升空间。扰动区内的植被种植密度太高，没有给后期群落演替预留充分的新物种定居空间；第四，各区域内群落演替具有较大的不确定性。扰动区各个扰动类型的植被群落演替并没有明确的目标规划，而且缺少反馈控制。

针对该水电站扰动区植被生态恢复活动中存在的问题，在后期的植被恢复活动中需要做到以下几点：首先，要对植被生态恢复工作做好具有系统性的规划，要关注不同区域的功能特性同时考虑不同功能区间的连接性；其次，要努力提升扰动区中物种的多样性，从而提升植被群落结构的复杂性，尽量构建具有层次性的群落结构以增强其稳定性，这样能够在实现生态功能的同时提升对扰动区自然景观的美化。而且为了降低外来物种入侵的风险，扰动区植被的种植应优先考虑当地已有物种；另外，要做好后期扰动区中群落演替的监控。对于植被群落演替的具体情况应进行长期跟踪，并适当进行调控，适时通过物种的科学引进来控制植被生态系统恢复的进程。