郑州贾鲁河河岸植被缓冲带生态完整性评价

方 晓，黄 超，郭二辉，范贝贝，桑凯新

河岸带是陆地生态系统与河流生态系统之间进行物质、能量和信息交换的生态过渡带，是河水和陆地的交界处向两边延伸直到河水影响消失的地带［1］。河流水利设施的建设、快速的城市化进程以及农耕等人类活动不断干扰和影响着河岸带生态系统，导致河岸带生态系统退化严重，河岸植被缓冲带的完整性遭到破坏，世界上大约20%的河岸带植物种类已经消失［2］。河岸植被缓冲带的完整程度决定着其边缘效应［3］以及生态服务功能［4］的发挥。河岸植被缓冲带的研究主要从河岸带的植被物种多样性［5］、植被空间组合方式［6］、植被带的宽度［7］以及不同土地利用类型［8］和干扰情况［9］等方面进行研究。丰富的植物种类、多样的植物层次和不同类型植物的根系等为陆地和河流生态系统的过渡带提供了多样的异质性空间，保证植被的完整性对维持此过渡带水体和土壤环境健康起着决定作用［10-11］。研究表明，以草本、灌草或者乔草混合模式营造的缓冲带在固氮方面效果明显［12］;结构完整的缓冲带对维护生物多样性、调节区域小气候、调节洪水、拦截非点源氮磷污染等发挥其较大生态服务功作用［13］。

本研究选择贾鲁河郑州市流域内12个河道断面为调查对象，结合贾鲁河特点和调查结果，建立贾鲁河河岸带植被完整性评价体系，并对贾鲁河郑州段河岸带进行植被完整性评价，根据评价结果提出了不同类型河岸植被缓冲带的恢复重建［1］措施，以期为河岸植被缓冲带恢复和管理提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区位于淮河二级支流贾鲁河郑州段，贾鲁河发源于新密市白寨乡杨树岗圣水峪，经郑州市区、中牟、开封、尉氏、周口入沙颍河，全长256.5 km，流域面积5 895 km2。贾鲁河郑州市境内全长137 km，流域面积 2 750 km2，河床糙率 0.03［14］。研究区属北温带大陆性季风气候，冷暖气团交替频繁，四季分明，多年平均年降水量633.3 mm，汛期(7－9月份)降水量占年降水量的60%左右，年平均气温14.2℃。研究区域内土壤以潮土和褐土为主，风沙土和水稻土也有分布［15］。流域植被类型丰富，以温带落叶阔叶林为主［16］。贾鲁河属季节性河流，下游有少量基流，非汛期干涸或排泄城市污水(主要包括郑州市污水处理厂、城市生产生活废水［14］)，承担着郑州市区主要的防洪排涝任务［11］，是郑州市城市水系的骨干河道，是除黄河以外，郑州境内最重要的一条河流。

1.2 河岸带调查方法

河岸植被缓冲带的调查主要集中在贾鲁河郑州段城市河流区，河岸两侧人口密集，人类活动较为频繁，对流域河岸植被缓冲带的完整性影响较大。贾鲁河沿岸有速生杨、旱柳为主的乔木类，自然植被种类很少，多以盐生植被和沙化植被为主，草甸植被次之。贾鲁河河道属于自然型河道，但河道两侧经人工开垦为农田，少数区域被硬化为混凝土河岸带。贾鲁河行洪断面小、河道被侵占、水质较差。目前郑州市正在将贾鲁河打造成为城市的绿色生态廊道，因而在此区域内展开植被缓冲带完整性的调查研究，可以为贾鲁河的生态治理和修复提供理论基础。

在贾鲁河郑州段选取具有代表性的横断面，进行［2］生态调查和分析。调查的主要内容包括:河岸基质指标、河岸植被缓冲带的宽度、坡度、河道断面形态、河面宽度、岸坡高度等;植被指标，植被的种类、植被层次、覆盖率、植被带宽度和生长情况等;周边环境与干扰情况调查，周围的土地利用类型，人类活动程度及范围等［3］。

2 结果与分析

2.1 河岸带断面分类

以河道断面形式、岸坡高度、岸坡坡度以及河岸带周边土地利用情况作为依据对贾鲁河的河岸带断面进行分类。调查发现贾鲁河河道断面形态多为U型，河岸坡度呈现3 种类型:0°～15°(较缓坡)、15°～30°(缓坡)和＞30°(较陡坡)，结合河岸带实际情况可将贾鲁河断面分为4种类型:U形+较缓坡、U形+缓坡、U形+较陡坡、园林绿化带。

由表1可知，贾鲁河U形+较缓坡的河岸带，受农业活动的干扰较重，多处为油菜田，乔木以青杨(Populus cathayana)、旱柳(Salix matsudana)、侧柏(Platycladus orientalis)等防护林为主。U形+缓坡的河岸带干扰相对较小，植物以乔木、草本为主，主要有白毛杨(P.tomentosa)、旱柳、狗牙根(Cynodon dactylon)、细叶结缕草(Zoysia tenuifolia)等，较少的河岸被开垦为耕地。U形+较陡坡型河岸，植被群落层次丰富，有乔木、灌木和草本，植物种类有旱柳、白毛杨、榆树(Ulmus pumila)、白皮松(Pinus bungeana)、女贞(Ligustrum lucidum)、柽柳(Tamarix chinensis)、南天竹(Nandina domestica)、石楠(Photinia serrulata)、细叶结缕草等。园林绿化带是城市河流滨水护岸的主要形式之一，岸坡坡度＞40°，植物的种类为人工种植，植物种类有垂柳(S.babylonica)、广玉兰(Magnolia grandiflora)、雪松(Cedrus deodara)、小叶女贞(Ligustrum quihoui)、大叶黄杨(Buxus megistophylla)、木瓜(Chaenomeles sinensis)、麦冬(Ophiopogon japonicus)、沿阶草(Ophiopogon bodinieri)等。贾鲁河研究区域内断面形态较多，岸坡高度以及坡度等地形复杂多样，人类活动的干扰程度也有较大差异。调查结果表明，对于U型河道断面，其坡度越缓受农业活动的干扰越重，河岸带的自然植被丧失的也越多;坡度越陡，其植被层次和多样性则较为丰富。

2.2 河岸带的完整性评价

2.2.1 选取评价方法 采用多指标评价法进行评价，筛选出能够反映河岸植被缓冲带完整性的生物、物理、水文等方面的评估指数，确定评价指标，制定评分标准，依据调查结果对河岸带进行量化评分，并对各指标评分进行求和，以累计总分数作为河岸植被缓冲带完整性评估的依据［17］。

表1 河岸带断面调查统计［4］Table 1 The survey statistics of riparian vegetation buffers

2.2.2 评价指标及等级划分 以可操作性、定量和定性为原则，选取对河岸植被缓冲带生态功能有显著重要影响的植被种类、植被层次、植被带宽度、植被覆盖率、植被连续性5个调查指标［18］，构建河岸植被缓冲带评价体系，将每个指标转化为满分10分，2.5分为间距划分其完整性等级，分别是:完整(10～7.5)、基本完整(7.5～5)、次不完整(5～2.5)、不完整(2.5～0)。完整性评价体系满分为50分，定义:50～37.5分表示河岸植被缓冲带完整;37.5～25分表示河岸植被缓冲带基本完整;25～12.5分表示河岸植被缓冲带次不完整;12.5～0分表示河岸植被缓冲带不完整。具体评价指标划分见表3［19］。

表3 贾鲁河河岸带植被缓冲带完整性评价标准Table 3 Evaluation criteria of riparian vegetation buffers integrity in Jialu River

2.2.3 贾鲁河的河岸带完整性 分析结果表明，贾鲁河河岸植被缓冲带完整性状况较差，贾鲁河河岸植被缓冲带为次不完整状态。在调查断面中，50%的断面为次不完整，41.67%的断面为基本完整，不完整的占8.33%。由图1可见，贾鲁河4种类型河岸带植被完整性由高到低依次是较陡坡(32.75)、较缓坡(22.9)、缓坡(17.5)、园林绿化带(18.0)，较陡坡断面的完整性等级高于较缓坡、缓坡、园林绿化带，较缓坡、缓坡、园林绿化带3种类型处于同一个完整性等级为次不完整。近自然的3种U形河岸带植被完整性均较人工园林绿化带的完整性强，这与张茜［20］的研究结果一致［5］。有研究表明当坡度高于35°时，坡面土壤养分分布不均，生境的异质性也较高，植被的多样性也较高［21］。

2.2.4 不同河岸带类型的问题及恢复措施 图2可见，不同类型河岸带的完整性评分指标间的差距和等级、完整性评价中除植被覆盖率以外的其他4项指标评分相对均衡，植被覆盖率的评分偏低，这可能与贾鲁河城区段河岸的人类活动干扰较大有关。较缓坡河岸带中植被带宽度较其他指标突出，河岸带宽度对河岸带植被多样性、群落结构有显著影响，宽度能一定程度上消除周边的干扰效应，从而保持群落中较高的生物多样性以及稳定性［11］。

图1 不同类型河岸带完整性评分Fig.1 Different types of riparian vegetation buffer integrity score

表4 贾鲁河河岸植被缓冲带调查结果及完整性评价Table 4 Investigation and integrity evaluation of riparian vegetation buffers along the Jialu River

图2 不同类型河岸植被缓冲带各项指标评分分布Fig.2 Grading distributions of various grading indexes in different types of riparian vegetation buffers

贾鲁河城市河岸植被缓冲带的生态恢复要综合考虑河岸的地形地貌、植被条件、河流状况、土地利用和城市规划等因素，根据生态学边缘效应原理，注重深水、浅水、沼泽、滨水，直至旱生的主体生境类型间渗透与过渡，选择适宜的植物种类，构建仿自然的植被群落结构，完善河岸植被缓冲带生态系统的完整性，为河岸带生态系统生态服务功能的发挥和提升提供基础，具体措施见表5。

表5 贾鲁河不同河岸带类型植被缓冲带修复对策Table 5 Countermeasures for vegetation buffer zones repair in different riparian zones of Jialu River

3 结论

根据贾鲁河流域郑州段城市河流特点，构建河岸植被缓冲带完整性评价指标体系，并对贾鲁河12个断面进行了完整性评价，其中50%的断面为次不完整，41.67%的断面为基本完整，8.33%为不完整。按照不同类型河岸断面，将贾鲁河河岸带划分为:U形+较缓坡、U形+缓坡、U形+较陡坡、园林绿化带。4种河岸断面植被完整性评分顺序是:U形+较陡坡＞U形+较缓坡＞U形+缓坡＞园林绿化带。河岸不同类型河岸带断面的完整性与周边的人类干扰有很大的关系，通过分析不同河岸植被缓冲带完整性与岸带坡度、人类活动干扰之间的相互关系，并依据不同河岸断面的地形、植被现状和人类干扰情况，提出了具体的修复措施。