河道生態帶植物措施設計及相關技術研究

項佳磊 寧波市鄞州區水利水電勘測設計院

植物是河道生態系統的必要組成部分，在凈化水體、調整氣候、穩定土壤、營造景觀以及為流域動物提供棲息場所等方面有不可代替的作用。利用植物的生態功能，開展河道生態帶植物措施設計，其功能實現性和環境融入性功效明顯。本研究基于案例實踐，對柳枝開展了插扦實驗，并對其成活率及各項生長技術指標開展了分析。探索穩定河岸、凈化水質的潛力，檢驗柳樹的生存能力，探討其作用機理，判斷其適宜性，亦可作為制定后續植物設置方案的參考。

1.河道生態帶植物功能述要

（1）維護岸結構穩定：植物能減緩流水沖刷護岸，有助于降雨進入森林土壤，降低耗水量。河岸植被在降水過程中可顯著發揮延緩初期徑流時間，促進補水河流、延長徑流過程、降低洪峰流量、減少洪峰高度，從而防止洪水對沿岸居民導致威脅及傷害。

（2）維護生物多樣性：相當數量的植被群落，為水域眾多動植物種類間提供繁衍和棲息條件，利于動植物群落生存或相互伴生。

（3）凈化水環境：河道生態帶內植被能顯著地減緩流水的流動速率、滯流、過濾、透滲以及促進污染物吸收。通過植物根系及區域微生物，水中有機質可獲得逐步降解，顯著分解硝酸鹽、磷、氮等成分，增強流域水體的透明度，恢復水體，改善水質。

（4）維持生態景觀價值：河道生態帶植物功能應用設計得當，利于形成水中多生物，岸上多綠色，工法與自然融合，環境融入，人水相親的河道工程設計境界。

2.案例及生態帶植物設計選擇

2.1 工程概況

案例河道位處我省某市，流域高程在130～270m間，地勢西北低東南高，多為侵蝕隆起及折斷的中低山丘。河道全長7.76km，流域面積14km2，河道內無灘地，植被覆蓋狀態較差。河岸堤防林帶缺失，水源涵養功能不強。無堤段河道樹木稀疏，護堤段林林稀疏，下游魚塘、坑池雜亂，生物鏈不健全。河道上游灘涂空間幾乎為農用田地所占，農藥化肥導致水體氮、磷超標，其中氮素濃度一度高達2.80mg/L，較V類水質高出0.4倍。為此，河管部門對區域河道實施了生態帶植物功能整治。

2.2 植物擇選原則

（1）擇選本地適生種，并注意對環境的適應性。

（2）迎水灌木擇選耐水濕、耐貧瘠、耐鹽堿、適于岸灘生長的灌木品種。

（3）喬木選擇當地河道常用樹種。斜坡灌叢擇選灌叢固土能力強，生態效益好，適合當地灌叢。

（4）頂面喬灌帶擇選適生灌木，與喬灌相結合，以提升樹種多樣性，改善景觀。

（5）優選利于吸附氮磷污染物的植體。

（6）重點段擇選適宜的花叢，改善綠化功效。通過實地考察，擇選柳樹插扦。

2.3 植物特性功能利用

案例河道生態帶植物功能優化設計，注意發揮利用植物種類的特性功能。

（1）吸附污染能力的功能性選擇應用。案例河道流上游灘涂空間幾乎為農用田地所占，農業生產中施用化肥農藥，河道邊堆積如山的生活垃圾導致河水中磷、氮超標。所以河道生態帶改造中，注意選擇應用有較強氮、磷吸附能力的植物。灌木叢根系發達，較大的冠幅與凋落物多，對土壤氮素及磷素的吸收能力強。將其與喬木、灌木相結合，可構成穩定的植物群落，達良好的生態修理恢復功效。

（2）植物根系狀態的功能性選擇應用。根系通常分為直根及須根，大部分喬木、灌木及一些草本植物（如蒲公英、胡蘿卜）系屬直根，而大部分單子葉植物（如禾本科植物）則系屬須根。其根系、根徑、根長、根表面積、總根長等性狀均有顯著差異。這一般與植物對污染的吸收及對海岸環境的保護密切相關。植物根還可以影響其對河岸的穩定性。所以，對植物根系發育特征的分析，除可以分析確定其吸附污染物能力外，也可以分析確定其對水土流失的穩定與控制作用。案例河道生態帶植物功能改進設計中，通過本地適生樹種的比較，認為喬木中柳樹、灌木中灌木柳等均有較發達的根系，并有較佳的固土能力，因此注意選擇該類植物應用到工程治理應用中。

（3）植物景觀價值的功能性選擇應用。案例工程設計以區內植物資源調查及研究概況為基礎，結合當地生態整治的其它案例，選取了以下6個有較佳景觀功效的樹種開展研究。參見表1具體所示。

表1 基于植物景觀價值的選擇應用

3.柳樹枝條插扦相關技術成果

柳樹能迅速生長，防風，護堤。與此同時，根系發達，具有極強適應環境能力，有防澇、抗旱、抗倒伏能力。案例地區存在柳樹資源，應用柳樹樹種加強河道生態帶綠植固土功效，經濟上節省，操作上相對容易，因此案例河道生態帶植物措施設計，優先擇選應用了這一優勢樹種。

開展盆栽法與兩岸帶法選擇實驗，擇選0.8cm 左右的粗度，長15 cm的柳枝。30 盆共90枝。塑料盆的試樣材質，上口徑值是310 mm，盆底徑值是200mm，高300mm。栽培土為當地采購的花土，每3天澆1次。河岸帶為自然降雨量，插扦2行45列，間隔距離500mm，共90枝。

（1）對盆栽及自然河岸帶兩種狀態下插扦柳枝的成活率開展調查，結果顯示：插扦一個月后，插扦及自然河岸帶的成活率分別達91%及98%，比規范合格成活率高出85%。

（2）插扦后，每月開展一次破壞性采樣，以檢測柳枝新梢高度。以單因子方差方法對月變化開展分析研究。研究發現：枝條高度在前5個月的增長速率是14.11cm/月；枝條的高度可以用插扦來表達，在5個月內即會呈出良好的生長態勢。新芽生長值在5個月內有差異。新芽枝條的生長值在插扦的第4個月比其他月份稍小。

（3）吸收土壤中磷、氮等元素，地上植生量及插扦枝條的地下植生量可直接影響到植株生長狀態及同化速度。可作為評價土壤固結，凈化富營養化水體的一項重要技術指標。插扦后每隔1個月開展1次破壞性采樣。檢測柳枝新發芽枝的數量及長度后，用水沖洗根部至無土處，晾曬至無水處，將根、莖、葉等分別裝入牛皮紙袋中備用。應用烤箱時，先用105℃殺青30分鐘，再用75℃恒溫焙烘48小時至恒重。應用電子天平分別對上部及下部各點的重量開展檢測，并記錄數據。各月份經濟增長數值選用單要素方差分析。研究發現，柳枝地上植生量提升值在5個月內無顯著差異。地殼植生量的增值有顯著的差異性，其中3個月增幅最大。

在5個月的時間里，所有的生長量都每月提升，除地下植生量在月份間有顯著的變化以外，其它的技術指標在月份間沒有顯著的變化。柳樹生長速度快，生長速率均勻性好，單株植生量大，所以在其幼苗期亦能發揮比較大作用。此外，柳樹株高增長速度是17.14～25.71cm/月，其株高增長速度與污水處理試驗中高營養元素的存在有關，這些要素促進了該品種的生長。經各項技術指標分析，該樹種存活率很高，生長速率較快，適應不良（污染）環境能力強，是較理想的河道生態帶設計的植物選擇應用品種。

4.結語

基于案例工程實踐，總結闡述了河道生態帶植物措施設計技術成果。所述生態帶植物設計選擇原則、植物特性功能利用技術點以及柳樹枝條插扦相關技術成果，對同類河道生態帶植物措施設計應用，有技術參考價值。