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滨海盐碱地乡土野生植物资源调查及应用

2017-12-27季洪亮刘红丽

关键词:含盐量盐碱地滨海

季洪亮,刘红丽,路 艳,李 慧

潍坊学院生物与农业工程学院,山东省高校生物化学与分子生物学重点实验室,山东 潍坊 261061

滨海地区凭借其独有的地理位置和资源优势,享有“黄金海岸”的美誉,但大部分地区因盐碱而导致的脆弱生态环境极度地限制了该区域的发展,因此,良好的生态环境的构建就显得尤为重要。当前盐碱地生态修复较为常用的措施是在换土基础上进行的园林化苗木栽植,但土源难寻且次生盐渍化问题严重,同时也存在后期养护管理费用大、修复成本高、生态效果欠佳等一系列问题[1]。而乡土野生耐盐碱植物具有较强的生态优势性和区域性,是滨海盐碱地地区生态系统的重要组成部分[2],但在盐碱地生态环境构建过程中因其种类单一、景观观赏价值挖掘欠缺,使其开发应用受限。所以,在盐碱地恶劣的生境条件下,如何合理开发利用此类植物资源,使其充分发挥生态修复的优势性[3],对于盐碱地的生态环境建设具有重要意义。

1 研究区概况

潍坊滨海国家经济技术开发区位于山东半岛中北部,渤海莱州湾南岸,潍坊市域北部。地貌类型主要是平原、河岸陡坎及临海坡型等,土壤类型为滨海滩地盐土,土壤含盐量因地势不同呈现较大差异[4],分别为平原地带的轻度盐土区(0.2%≤土壤含盐量<0.4%),河岸陡坎地带的中度盐土区(0.4%≤土壤含盐量<0.8%),临海坡型地带的重度盐土区(土壤含盐量≥0.8%),地下水含盐量较高,场地pH值正常(介于7.1~7.5之间)。气候类型为暖温带季风型,年均气温约12.2℃,年均降水量约620 mm。场地内盐碱、雨涝、干旱问题严重,植被结构单一,生态环境脆弱。

2 盐碱地现状植物资源调查与分析

2.1 调查方法

以潍坊滨海地区内弥河、白浪河入海口为界点,分别向南20 km、沿河两岸5~6 km范围内展开调查。调查方法以现场勘查为主,在场地内对植物进行标本采集、鉴定,并查阅相关资料、结合类似案例进行分析。依场地实际情况分层取土测定土壤含盐量。最后对相关数据统一分析、整理[5]。

2.2 调查结果与资源分析

调查区域内乡土野生耐盐碱植物经初步确定为高等植物82种,隶属34科69属,其中禾本科14种,菊科14种,藜科11种,豆科5种,锦葵科、胡颓子科、桑科、蒺藜科、水麦冬科、旋花科、蓼科、十字花科各2种,其它科均为1种。受盐碱环境限制,植物耐盐碱等级差异明显,种群数量、结构及多样性较贫乏。

在实地考察的基础上,通过案例分析、文献查阅、向当地植物专家咨询等途径,从植被种类、种群数量、生态习性、耐盐碱等级、景观价值等方面共筛选33种典型植被进行分析评价(见表1)。

表1 乡土野生耐盐碱植物生态特征及景观评价Table 1 Local wild salt-tolerant plant ecological characteristics and landscape evaluation

备注:耐盐碱等级指,轻度耐盐碱土壤含盐量≤0.4%,中度耐盐碱土壤含盐量介于0.4%~0.8%之间,重度耐盐碱土壤含盐量≥0.8%。Note:Refers to the salinity tolerance grade,mild alkali soil salt content at 0.4%or less,the salt content of moderate salt alkali soil is between 0.4%and 0.8%,severe alkali soil salt content 0.8%or higher.

3 乡土野生耐盐碱植物资源应用

乡土野生耐盐碱植物具有较强的生态适应性,突显着地域文化景观特色,但植物种群结构较为单一,不能满足景观生态多样性需求。为更好构建与营造滨海地区特色的盐碱地生态景观,在选取33种典型耐盐碱乡土植被的基础上,立足于滨海盐碱地城市外围自然地带的地形地貌和盐碱梯度,设计不同的种植结构模型,将已有的盐碱地改良和绿化经验与当前景观前沿设计手法相结合,构建滨海盐碱地地区特色的生态景观,并使其发挥重要的生态、防护、景观等功能。

3.1 平原区:蜂巢格网结构模式

场地范围为白浪河、弥河入海口两侧的平原洼地地带,0~60 cm土层深度内土壤含盐量平均为0.18%~0.36%,属轻度盐土区(0.2%≤土壤含盐量<0.4%),地下水位埋深2.1~2.5 m,含盐量约5.6%。

针对场地本身恶劣的生境条件以及雨涝、干旱问题,受蜂巢结构启发,提出蜂巢格网结构布局模式,将场地因势分为大小不一的格网状结构细胞,沿细胞周围通过简单的填挖方平衡技术,创造深浅不一、形式不同的坑洼样胞(图1)。高低不一的土丘,改变土壤盐碱层结构布局,利于坡地淋盐,降低土壤含盐量。低洼样胞,可留住雨水,解决雨涝干旱问题[7]。山丘与坑洼样胞的合理搭配创造出一系列的旱生、湿生、水生等季节性景观场地,依不同地形种植适应性耐盐碱植被,建立水敏感的适应性植物群落结构,以呈现自然演替繁育的季相景观。高地到洼地的布局结构将盐碱地改良、乡土耐盐碱植物应用、雨水收集等充分结合,不同地势的构建为乡土野生耐盐碱植物提供多样的栖息地,可使单一的植被形态转换为稳定的植物群落结构,以此开启自然演替过程[8]。

高地密植柽柳、白蜡等木本植被,构成整个区域的乔木层结构框架。通过系统设计,高地与洼地自然穿插,形成一条自然的蓝-绿相间的“海绵”绿带,在山丘之处设置观光塔,在坑洼样胞内部设置休憩平台,在交叉处点缀特色植被,建构游步道网络空间,使人们穿梭于山丘和湿地样胞之间。“蜂巢网格”结构模式的应用,可为大众创造丰富多样的体验空间,形成特色的丘洼湿地样胞景观(图2)。

图2 “蜂巢格网”结构断面图Fig.2 Structural section diagram of“Honeycomb grid”

柽柳-海滨木槿-獐毛群落。土丘地势相对较高,生境条件好,受雨涝、返盐碱影响较小,通过乔木层柽柳、白蜡、杜梨,灌木与地被层的海滨木槿、紫穗槐、獐毛、碱蓬等的栽植,构建稳定的耐盐碱植物群落,提高场地绿化覆盖率,立体空间上单位面积绿量增加,可使场地范围内水分蒸发减少,进而抑制土壤返盐。经过2~3年生长可使盐碱土土壤得到明显改良,因势引入旱柳、法桐、紫叶李等驯化的乡土耐盐碱植被,增加群落多样性。

芦苇-狼尾草群落。地势低洼处收集、储存并利用雨水。依植物的水敏感适应性种植特点,依次从高地到洼地设计种植狼尾草、狗牙根、碱菀、二色补血草等旱生、半湿生、湿生植被,长积水或半积水处种植盐角草、芦苇,香蒲等,营造湿地漫滩型乡土耐盐碱群落结构。

3.2 临河区:陂塘系统结构模式

在白浪河、弥河入海口河岸两侧30~150 m范围内,0~60 cm土层深度内土壤含盐量平均为0.38%~0.60%,属中度盐土区(0.4%≤土壤含盐量<0.8%),地下水位埋深3.2~4.6 m,含盐量约6.2%。

针对场地恶化的河岸生态环境,受山区梯田储水用水理念启发,充分利用滨河两岸有限的场地空间及陡坎高差,因势通过简单的填挖方对场地进行整理构建梯级陂塘系统,陂塘间采用溢流堰技术通过潜流湿地联通,融合雨水收集功能,合理调蓄、利用雨水(图3)。

图3 “陂塘系统”结构概念构思Fig.3 The concept design of“Beitang system structure”

各陂塘单元的方位、形式、深度都依场地的地质、地形因素设定,以此构建可淹没的梯台式景观带,进而实现河岸的生态化修复改造。梯级河岸土壤盐碱、水分不一,根据不同的土壤环境和水质条件将边缘性乡土野生耐盐碱陆生、湿生、水生植被因地制宜的沿陂塘四周栽植,重点栽植适应于季节性洪涝与干旱的乡土野生耐盐碱植物,构建特色的滨河植物生境群落景观[9]。将大众所需的休闲游憩需求融入到河岸生态环境设计之中,因势建立在适应性陂塘单元上的连续的绿道网络,是一个与雨涝干旱、盐碱植被生长演替、景观营建等相适应的系统,可创造多元的临水、观水、亲水空间,使河岸成为集盐碱植物生境展示、防洪耐旱和休闲游憩功能于一体的适应性滨河景观(图4)。

图4 “陂塘系统”结构断面图Fig.4 Structural section diagram of“Beitang system structure”

柽柳-碱茅群落。河岸边界处地势相对较高,土壤盐碱含量低,生境条件好,栽植柽柳、紫穗槐、枸杞等形成河岸林带生境区,底层种植碱茅、獐毛,以形成高低错落的种植结构,增加绿地覆盖率,同时局部点缀盐地碱蓬、二色补血草、狼尾草等形成中盐亚型植物群落结构,构建稳定的河岸林带植物群落景观。

芦苇-盐地碱蓬群落。耐盐性较强的植物群落,同时能耐雨涝和干旱。沿河岸构建的陂塘单元周围,栽植以芦苇为主,搭配盐地碱蓬、地肤、碱菀、滨藜、二色补血草等草本植物,构建生态型草沟,后期引进菖蒲、芦竹等,营造梯级漫滩型乡土耐盐碱群落结构。

3.3 临海区:梯级台地模式

该区域主要为白浪河入海口沿岸,东西长约3.6 km,宽度50~80 m不等,土壤含盐量达0.79%~1.5%,属重度盐土地区(土壤含盐量>0.8%)。

海岸线景观带因本身盐碱、潮汐、海风条件限制及无节制开发影响,整个场地的生态环境状况极其恶劣。借鉴山区农耕梯田种植模式与经验,沿海岸线在竖向上依其坡型地势通过填挖方建立阶梯状弹性种植平台(图5)。平台做到可淹没设计,以应对不同强度的雨涝侵蚀风险,使其在雨涝淹没之后仍保存完整,待雨涝褪去后可自行恢复。阶梯状种植平台的布局、形式、土层厚度依场地地质、地形因素设置,因势种植不同耐盐碱植被,不仅满足不同耐盐碱植被种植土壤需求,而且利于土壤淋盐,减少盐分对植被的危害,提高植被成活率,加速场地的生态修复[10]。平台间的结构是集园路、岸基防护、土壤保护于一体的功能性挡墙,同时,临海岸线挡墙设计充分考虑如何避免植被被海水侵蚀而致死亡这一问题,结构采用斜“工”字形结构做基础,一是可作为稳定的岸基基础结构,二是顶端悬挑斜“工”字型结构可将海水驳回,有效避免海水进入台地种植池内,临海挡墙结合观景线,因势而设一条随海岸线蜿蜒的景观廊道,景观廊道或“漂浮”在沙丘、滩涂和盐角草-碱蓬景观带之上,或置于环保型抛石驳岸之间,或虚隐于植物群落林中。通过阶梯状弹性平台结构及乡土耐盐碱植被栽植构建,使其不仅作为一种功能性防护设施,保护海岸线免受侵蚀,而且连续的景观廊道亦将多样的沙丘-滩涂生境景观、植物群落景观、休憩设施景观节点串联起来,作为一种展示性设计,满足大众近距离观赏、体验滨海景观的需求,亦能给游客以难忘的教育与审美体验(图6)。

图5 “梯级台地”结构概念构思Fig.5 The conception of“Cascade platform structure”

图6 “梯级台地”结构断面图Fig.6 Structural section diagram of“Cascade platform structure”

柽柳-枸杞滨海意象群落。在最高处台地上密植柽柳-枸杞,形成沿海防护林带,因势种植獐毛、沙棘、碱地肤、碱蓬等灌草类搭配形成特色鲜明的海岸边缘线,随着植被生长对土壤不断修复,后期可继续在现状基础上抬土种植白蜡、臭椿、刺槐等驯化的乡土耐盐碱植被,丰富群落结构,提高群落结构稳定性,构建滨海沿岸防护绿屏,进而提升城市滨海意象。

芦苇-大米草-盐角草群落。沿海岸线场地生境环境恶劣,调研选取滩涂裸地先锋绿化植物碱蓬和盐角草进行生态修复,调研分析两种植被在土壤含盐量达4.77%~5.01%的环境中亦能生长。依高低台地地势从外往内将芦苇、大米草、二色补血草、碱茅、獐毛、海韭菜等植被依次栽植于山丘、滩涂、置石驳岸之中,构建由高到低的沙丘草本专性盐生植物群落,形成特色的碱蓬-盐角草铺地绿植、沙丘、滩涂、芦苇荡等滨海自然式植物群落景观。

4 结语

乡土野生耐盐碱植物是滨海地区盐碱地生态环境的重要构成,因地适宜构建生境结构模型对盐碱地生态修复同样起着重要的作用。在充分保护利用场地现状的同时,运用蜂巢格网结构模式、陂塘系统结构模式、梯级台地结构模式,创造多样的适应性景观结构基础,合理利用调研分析的乡土耐盐碱植被构建稳定的植物群落,采用再生设计手法,将景观休闲、游憩功能融入其中,使场地形成一个低维护成本、无必要人为过多干预、自然生态修复、满足大众审美与游憩需求的滨海盐碱地特色景观,对于滨海地区城市外围自然地带的盐碱地生态修复、景观构建等具有重要意义,也为城市建成区合理应用此类植物资源提供了现实依据。

[1]彭红丽,王 颖,曾广娟.秦皇岛滨海野生观赏性盐生植物资源的调查与园林应用[J].北方园艺,2012(13):112-115

[2]张佳平,丁彦芬.中国野生观赏植物资源调查、评价及园林应用研究进展[J].中国野生植物资源,2012,31(6):18-23,31

[3]黄生林.滨海盐碱地景观绿化植物研究[D].杭州:浙江大学,2013

[4]陈 曦.潍坊市滨海区白浪河景观规划研究[D].济南:山东大学,2014

[5]温 静,张彦广,曹 磊,等.天津滨海野生观赏盐生植物资源调查与园林应用[J].河北林果研究,2008,23(3):327-330

[6]谭海霞.中国北部滨海野生盐生植物资源调查及绿化应用[J].中国园林,2013(5):101-103

[7]戴传信.潍坊滨海经济开发区白浪河蓄水方案研究[D].济南:山东大学,2015

[8]王月海,姜福成,佀庆柱,等.黄河三角洲盐碱地造林绿化关键技术[J].水土保持通报,2015,35(3):203-206,213

[9]白浚竹.基于盐碱地景观营造的城市湿地公园设计研究[D].北京:北京林业大学,2016

[10]陈崇贤.河口城市海岸灾害适应性风景园林设计研究[D].北京:北京林业大学,2014

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