河道生态带植物措施设计及相关技术研究

2021-08-06项佳磊宁波市鄞州区水利水电勘测设计院

珠江水运 2021年13期

项佳磊宁波市鄞州区水利水电勘测设计院

植物是河道生态系统的必要组成部分，在净化水体、调整气候、稳定土壤、营造景观以及为流域动物提供栖息场所等方面有不可代替的作用。利用植物的生态功能，开展河道生态带植物措施设计，其功能实现性和环境融入性功效明显。本研究基于案例实践，对柳枝开展了插扦实验，并对其成活率及各项生长技术指标开展了分析。探索稳定河岸、净化水质的潜力，检验柳树的生存能力，探讨其作用机理，判断其适宜性，亦可作为制定后续植物设置方案的参考。

1.河道生态带植物功能述要

（1）维护岸结构稳定：植物能减缓流水冲刷护岸，有助于降雨进入森林土壤，降低耗水量。河岸植被在降水过程中可显著发挥延缓初期径流时间，促进补水河流、延长径流过程、降低洪峰流量、减少洪峰高度，从而防止洪水对沿岸居民导致威胁及伤害。

（2）维护生物多样性：相当数量的植被群落，为水域众多动植物种类间提供繁衍和栖息条件，利于动植物群落生存或相互伴生。

（3）净化水环境：河道生态带内植被能显著地减缓流水的流动速率、滞流、过滤、透渗以及促进污染物吸收。通过植物根系及区域微生物，水中有机质可获得逐步降解，显著分解硝酸盐、磷、氮等成分，增强流域水体的透明度，恢复水体，改善水质。

（4）维持生态景观价值：河道生态带植物功能应用设计得当，利于形成水中多生物，岸上多绿色，工法与自然融合，环境融入，人水相亲的河道工程设计境界。

2.案例及生态带植物设计选择

2.1 工程概况

案例河道位处我省某市，流域高程在130～270m间，地势西北低东南高，多为侵蚀隆起及折断的中低山丘。河道全长7.76km，流域面积14km2，河道内无滩地，植被覆盖状态较差。河岸堤防林带缺失，水源涵养功能不强。无堤段河道树木稀疏，护堤段林林稀疏，下游鱼塘、坑池杂乱，生物链不健全。河道上游滩涂空间几乎为农用田地所占，农药化肥导致水体氮、磷超标，其中氮素浓度一度高达2.80mg/L，较V类水质高出0.4倍。为此，河管部门对区域河道实施了生态带植物功能整治。

2.2 植物择选原则

（1）择选本地适生种，并注意对环境的适应性。

（2）迎水灌木择选耐水湿、耐贫瘠、耐盐碱、适于岸滩生长的灌木品种。

（3）乔木选择当地河道常用树种。斜坡灌丛择选灌丛固土能力强，生态效益好，适合当地灌丛。

（4）顶面乔灌带择选适生灌木，与乔灌相结合，以提升树种多样性，改善景观。

（5）优选利于吸附氮磷污染物的植体。

（6）重点段择选适宜的花丛，改善绿化功效。通过实地考察，择选柳树插扦。

2.3 植物特性功能利用

案例河道生态带植物功能优化设计，注意发挥利用植物种类的特性功能。

（1）吸附污染能力的功能性选择应用。案例河道流上游滩涂空间几乎为农用田地所占，农业生产中施用化肥农药，河道边堆积如山的生活垃圾导致河水中磷、氮超标。所以河道生态带改造中，注意选择应用有较强氮、磷吸附能力的植物。灌木丛根系发达，较大的冠幅与凋落物多，对土壤氮素及磷素的吸收能力强。将其与乔木、灌木相结合，可构成稳定的植物群落，达良好的生态修理恢复功效。

（2）植物根系状态的功能性选择应用。根系通常分为直根及须根，大部分乔木、灌木及一些草本植物（如蒲公英、胡萝卜）系属直根，而大部分单子叶植物（如禾本科植物）则系属须根。其根系、根径、根长、根表面积、总根长等性状均有显著差异。这一般与植物对污染的吸收及对海岸环境的保护密切相关。植物根还可以影响其对河岸的稳定性。所以，对植物根系发育特征的分析，除可以分析确定其吸附污染物能力外，也可以分析确定其对水土流失的稳定与控制作用。案例河道生态带植物功能改进设计中，通过本地适生树种的比较，认为乔木中柳树、灌木中灌木柳等均有较发达的根系，并有较佳的固土能力，因此注意选择该类植物应用到工程治理应用中。

（3）植物景观价值的功能性选择应用。案例工程设计以区内植物资源调查及研究概况为基础，结合当地生态整治的其它案例，选取了以下6个有较佳景观功效的树种开展研究。参见表1具体所示。

表1 基于植物景观价值的选择应用

3.柳树枝条插扦相关技术成果

柳树能迅速生长，防风，护堤。与此同时，根系发达，具有极强适应环境能力，有防涝、抗旱、抗倒伏能力。案例地区存在柳树资源，应用柳树树种加强河道生态带绿植固土功效，经济上节省，操作上相对容易，因此案例河道生态带植物措施设计，优先择选应用了这一优势树种。

开展盆栽法与两岸带法选择实验，择选0.8cm 左右的粗度，长15 cm的柳枝。30 盆共90枝。塑料盆的试样材质，上口径值是310 mm，盆底径值是200mm，高300mm。栽培土为当地采购的花土，每3天浇1次。河岸带为自然降雨量，插扦2行45列，间隔距离500mm，共90枝。

（1）对盆栽及自然河岸带两种状态下插扦柳枝的成活率开展调查，结果显示：插扦一个月后，插扦及自然河岸带的成活率分别达91%及98%，比规范合格成活率高出85%。

（2）插扦后，每月开展一次破坏性采样，以检测柳枝新梢高度。以单因子方差方法对月变化开展分析研究。研究发现：枝条高度在前5个月的增长速率是14.11cm/月；枝条的高度可以用插扦来表达，在5个月内即会呈出良好的生长态势。新芽生长值在5个月内有差异。新芽枝条的生长值在插扦的第4个月比其他月份稍小。

（3）吸收土壤中磷、氮等元素，地上植生量及插扦枝条的地下植生量可直接影响到植株生长状态及同化速度。可作为评价土壤固结，净化富营养化水体的一项重要技术指标。插扦后每隔1个月开展1次破坏性采样。检测柳枝新发芽枝的数量及长度后，用水冲洗根部至无土处，晾晒至无水处，将根、茎、叶等分别装入牛皮纸袋中备用。应用烤箱时，先用105℃杀青30分钟，再用75℃恒温焙烘48小时至恒重。应用电子天平分别对上部及下部各点的重量开展检测，并记录数据。各月份经济增长数值选用单要素方差分析。研究发现，柳枝地上植生量提升值在5个月内无显著差异。地壳植生量的增值有显著的差异性，其中3个月增幅最大。

在5个月的时间里，所有的生长量都每月提升，除地下植生量在月份间有显著的变化以外，其它的技术指标在月份间没有显著的变化。柳树生长速度快，生长速率均匀性好，单株植生量大，所以在其幼苗期亦能发挥比较大作用。此外，柳树株高增长速度是17.14～25.71cm/月，其株高增长速度与污水处理试验中高营养元素的存在有关，这些要素促进了该品种的生长。经各项技术指标分析，该树种存活率很高，生长速率较快，适应不良（污染）环境能力强，是较理想的河道生态带设计的植物选择应用品种。