河道入侵植物種類調查及治理措施研究

白元剛

（甘肅祁連山國家級自然保護區(qū)管護中心古城自然保護站，甘肅 天祝 733211）

植物生長在河堤坡面上可增加坡面粗糙度，阻截徑流，同時根系能夠固土，減少水流對坡面基質的侵蝕，防止水土流失。在生態(tài)效應上，河堤坡面植物可以發(fā)揮生態(tài)系統服務功能，維持生物多樣性，防止堤岸生態(tài)系統的退化[1]。在河岸、河堤治理過程中常栽植楊樹、柳樹等植物來增加堤岸的穩(wěn)固性，達到固土和美化的作用。河岸、河堤與河道相距較近，但河道內土壤濕潤，不受干旱影響，是植物種子萌發(fā)和河岸、河堤植物根系汲取水分的主要場所。隨著河岸和河堤植物的不斷生長，部分種子落入河道萌芽生根，部分根系具有萌蘗繁殖能力的植物也在河道內也形成新的植株，最終在河道內形成新的植物群落，造成河岸和河堤植物入侵河道。河岸植物入侵河道后，加大水流阻力，水流減緩，導致泥沙沉積，形成塊狀綠洲，從而抬高河床，擠壓水域面積，使水流頻繁改道，甚至在汛期抬高洪峰高度對兩岸的農田和村莊帶來洪澇災害。近年來對堤岸植物群落結構和坡面治理的研究較多[2]，但對河床入侵植物的治理較少。本研究為了降低和消除河道入侵植物隱患，調查研究了河道植物種類、生長特性和不同治理方法效果，以期為河道疏浚除險提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地莊浪河發(fā)源于甘肅省天祝藏族自治縣祁連山冷龍嶺東端得爾山，起點坐標102°29′E、37°27′N，橫跨甘肅省天祝縣、永登縣和蘭州市西固區(qū)，在蘭州市西固區(qū)河口村注入黃河，終點坐標103°30′E、36°10′N，落差600 m，全長179 km，年平均徑流量1.173×108m3。研究地天祝縣城段1990年實施河道清淤和修筑水泥護坡后，在自然狀態(tài)下植物入侵河道，形成片狀和條狀綠洲。

1.2 方法

植物種類和生長特性調查：2018年8—9月沿河道綠洲每100 m設立樣方（4 m×4 m），采集植物標本與彩色圖譜[3]進行比對確認種類。調查不同植物的多度、群集度、株高（cm）、冠幅（cm）、根系長度（cm）和寬度（cm）。多度的測定用記名計數法，多度（%）=（該種的個體數/樣地中全部種的個體總數）×100。群集度用Braun-Blanquet分級法表示[4]，群集度分為5級，1級：個體單生，星散在群落里，簡稱單生；2級：植株產生一些小蘗，形成株叢，或一些植株聚集成叢，簡稱叢生；3級：植株擴展成小片，多數植株聚成小片，簡稱小片；4級：植株擴展成大片，或許多植株聚成大片，簡稱大片；5級：由于植株的擴展或聚集在相當范圍內形成郁閉現象，簡稱集群。

治理方法：2019年3月將研究地均分成4段（每段1 km）分別進行采挖和砍伐治理。采挖：河床解凍后用挖掘機和鏟車挖除河床生長植物，平整河床，使水流均勻流淌于河床；砍伐：沿地表砍除河床上生長的灌木和喬木植物，保留草本植物原狀。

1.3 數據采集

治理前在2018年7—9月汛期調查洪峰最大高度（m），于2019年3月沿河道綠洲每100 m設立樣方1 m×1 m測定淤積泥沙厚度（cm），測定水面寬度（m），統計河流彎道（個/100 m）。治理完成后在2019年7—9月汛期調查洪峰最大高度（m），于2020年3月沿河道綠洲每100 m設立樣方1 m×1 m測定淤積泥沙厚度（cm），測定水面寬度（m），統計河流彎道（個/100 m）。

所有數據求平均值，利用Excel 2007軟件對試驗數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 河道入侵植物種類調查

由表1可以看出，莊浪河天祝縣城段段河道入侵植物共有15種，其中草本植物10種，占調查總種數的66.67%，草本植物中多年生草本植物6種，分別為馬藺、披堿草、皺葉酸模、苦馬豆、葵花大薊和大刺兒菜；一年生草本植物4種，分別為平車前、菊葉香藜、粗野馬先蒿和虎尾草。木本植物5種，占調查總種數的33.33%，其中灌木4種，分別為中國沙棘、山生柳、具鱗水柏枝和鮮黃小檗；喬木1種，為青楊。

表1 河道入侵植物種類

由表1還可以看出，河道入侵植物中多度排在前三位的植物分別為披堿草、中國沙棘和具鱗水柏枝，多度分別為35.42%、14.16%和12.61%，其余植物多度均≤6.70%。入侵植物中群集度最高的為披堿草，為5級，植株聚集在相當范圍內形成郁閉集群。中國沙棘和大刺兒菜次之，為4級，植株擴展成大片。山生柳、菊葉香藜和粗野馬先蒿為3級，植株擴展成小片。具鱗水柏枝、鮮黃小檗、馬藺、苦馬豆和虎尾草為2級，植株產生一些小蘗或形成株叢。青楊、平車前、皺葉酸模和葵花大薊為1級，植株單生，星散在其他群落里。

2.2 河道入侵植物生長特性

由表2可以看出，入侵植物中喬木青楊株高最高，為537.26 cm，灌木中國沙棘、山生柳和具鱗水柏枝的株高為252.62～325.61 cm，草本植物大刺兒菜和皺葉酸模的株高＞100 cm，分別為120.16 cm和104.10 cm，其余植物株高均＜100 cm。入侵植物中冠幅、根長和根寬排在前三位的植物均為中國沙棘、山生柳和青楊，冠幅均＞300 cm，分別為418.00 cm、416.28 cm和319.04 cm，根長均＞80 cm，分別為86.39 cm、84.40 cm、85.65 cm，根寬均＞120 cm，分別為120.43 cm、136.55 cm、154.62 cm。

表2 河道入侵植物生長特性

2.3 河道不同治理方法成效

由表3可知，不同治理方法均擴大了水面寬度，減少了水流彎道、降低了泥沙淤積厚度和洪峰高度。采挖和砍伐治理后的水面寬度分別為32.60 m、20.49 m，較治理前分別擴大了168.09%、43.29%；治理后水流彎道分別為0個/100 m、6個/100 m，較治理前分別降低了100%、45.45%；治理后泥沙厚度分別為12.11 cm、54.38 cm，較治理前減低了85.24%、33.11%；洪峰高度分別為2.02 m、3.10 m，較治理前降低了58.69%、23.83%。

表3 河道不同治理方法的成效

3 結論與建議

本次調查結果表明：莊浪河天祝縣城段河道入侵植物主要以喜濕性草本為主，灌木次之，喬木稀少。入侵植物中灌木沙棘和具鱗水柏枝的多度和群集度高，在生長中爭奪到較多空間和陽光，植株高大，冠幅豐厚，是河道入侵植物優(yōu)勢種。入侵植物根系的生長受地下水位的影響，根系生長到地下水面處停止向下生長，但在橫向上不斷延伸，不同植物根系在泥沙中交錯分布，形成“板狀”根系群，將泥沙固定在一起逐漸形成綠洲。河道入侵植物高度和群集度是抬高洪峰高度的主要因素[5]。

采挖可徹底清除入侵植物，消除植物對水流的阻攔，但治理成本高，對河道濕地生態(tài)系統造成一定的破壞。砍伐可快速消除入侵植物中的灌木和喬木，降低了入侵植物群落高度和蓋度，但保留了草本植物，草本植物在洪峰的沖擊下倒伏后，對水流的阻攔強度降低，治理成本低，對河道濕地生態(tài)系統破壞較小。在河道和湖泊有害生物防治和雜草預防過程中也有噴灑除草劑和化學藥劑的報道[6-7]，噴灑除草劑和化學藥劑后雖然成本高、效率高，但考慮到部分河道是水生生物和遷徙鳥類等生物的覓食和棲息的重要場所，部分河道還是城鄉(xiāng)居民飲用水源保護地，噴灑除草劑或化學藥劑后對鳥類、水生生物和人類健康可能有一定的負面影響，在河道入侵植物治理過程中應慎重考慮。

對比分析本試驗采挖和砍伐治理的成本、效果和對河道濕地生態(tài)影響等綜合因素，建議在河道治理中優(yōu)先采用砍伐治理來定期干擾入侵植物，達到降低洪澇災害和保護濕地生態(tài)的目的，并且在砍伐后要及時清理砍伐形成的植株。