灌草植物在辽河流域治理工程中的应用探讨

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  摘要 该文针对辽河流域生态恢复过程中存在的植物种类选择不明确、植物搭配单一、群落演替差等问题,综述了灌草植物的生态作用和灌草选择依据,并列举了一些适应辽河流域气候环境的护坡灌草,以期为辽河流域生态恢复提供参考。
  关键词 辽河流域;灌草植物;治理;恢复
  中图分类号 X37 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2015)08-0261-02
  Abstract In view of the issue on the plant species selection is not clear,the match of plant single and poor community succession in the process of ecological restoration in the Liao River Basin.This paper reviewed the ecological function and selection basis of the shrub and herbaceous,and list some slope protection of shrub and herbaceous which was planted in Liao River Basin,in order to provide reference for the ecological restoration in the Liao River Basin.
  Key words Liao River Basin;shrub and herbaceous;regulation;restoration
  辽河流域河滩地面积约为830 hm2,长期以来辽河流域环境污染严重,河滩地过度开发,辽河干流的植被覆盖率仅剩13.7%,水土流失,河道沙化,生态环境十分恶劣。主要表现在以下几个方面:一是河滩地的面积萎缩和破碎化程度加剧,植被遭受破坏明显,动植物物种严重缺失,河流生态系统严重破坏,生态调控功能严重退化。二是河流岸滩农田化加剧。由于辽河流域近年来降雨量减少,干流多年没有洪涝灾害发生,导致保护区河滩地内农田种植面积超过滩地总面积的80%。三是动物生境破坏加剧,野生动物栖息地面积逐渐减小,部分适宜生境丧失,植物人为灭茬,导致生物多样性锐减。四是采砂活动频繁,河道形态被破坏,滩地和河床植被被破坏,覆盖率降低,水土流失严重,土壤逐渐沙化。
  河道整治工程中,为了增加当地生物多样性,对土壤微生物环境进行改善,可采用植物护坡的形式,同时也有利于边坡生态环境的自我修复[1]。如果需要短时间恢复河道生态系统,不宜栽植乔木,因为自重对斜坡有下拉作用,不利于坡面的稳定。同时,乔木在河滩地贫瘠土壤或石质边坡上存活力不强[2]。相比之下,灌木具有根系发达受强风的影响小的特点,且涵水和固坡的能力都很强;草本植物生长迅速,短时间即可覆盖地表,具有良好的防止土壤侵蚀的作用[3]。因此,河道流域坡地选择根系发达但株型较小的灌木和草本植物为宜。为了加强辽河流域生态恢复,辽宁省已经出台了一系列措施来解决辽河流域生态恢复与重建问题,取得了一定成效。但同时,在修复与治理过程中,也出现了区域内植物种类选择不明确、植物搭配单一、群落演替不明确等问题。该文通过综述灌草植物的生态作用和种类选择,并对灌草植物相结合的效应和组合搭配原则进行探讨,以期为辽河流域生态恢复治理提供参考。
  1 灌草植物的生态作用
  近年来,辽河流域由于周边环境的不断恶化导致生态系统稳定性不断降低,生态系统受到不同程度破坏。研究表明,治理河坡环境的有效方法之一为种植灌草植物[4-5]。国内外专家普遍认为不同植物控制地表侵蚀的能力不同,以草本植物效果最好。而且,在灌草相结合的种植模式中,灌木的地上枝叶及其地下根系可以减少雨水径流,增加土壤入渗率,草地则可以减少径流中携带的泥沙。灌草结合模式中,植被可以通过影响土力学和水文状况来影响土壤运动,改善土壤的稳定性[6-7]。灌草植物结合可将土壤、水、土壤微生物等联系起来形成一个生态系统,通过能量循环和物质传递来完成自我修复,也可利用自身的生态功能来保护周边环境。目前,一般混合种植几种灌草植物进行护坡,在植物的生长过程中,河坡土壤水分被吸收和蒸腾,土体吸力和抗剪强度增加,有利于坡体的稳定。同时,土体流失量对植被覆盖率的增加呈指数关系降低,灌草植物的种植可抑制地表径流并削弱雨滴溅蚀,从而控制土粒流失。斜坡的抗侵蚀能力随着植物条带宽度的增加而增加[8-9]。有研究结果表明,二年生紫花苜蓿地土壤微生物数量仅为五年生地的1/2左右[10]。土壤微生物的活动不仅可以改良植物的生存条件,也可以提高河流的自净能力。要实现真正意义上的生态平衡和自我恢复,可以采取适宜的灌草植物种植模式[1]。
  2 灌草植物种类的选择依据
  一是多品种、多类型植物组合。自然状态下,单一品种植物种植生长力不强,固土防冲刷效果不好,多品种、多类型植物组合更有利于植被群落的稳定,同时,植物种类丰富度的增加也可以增加生态功能的多样性,从而提高生态系统的稳定性[11-12]。二是充分利用乡土植物。乡土植物比较适宜当地的气候和环境,对河道边坡植被的恢复和重建也十分有利[13]。三是合理搭配植物。先锋植物、中期植物和目标植物要进行合理搭配,根据植物群落自身的演替规律,目标植物的生长繁殖条件可由先锋植物和中期植物来创造,目标植物自身则可形成灌木为主、草灌结合的立体生态系统,达到长期稳定的生态平衡。四是合理搭配灌草类群。坡顶一般种植抗旱性好的灌草,坡底一般种植水生植物或较耐淹抗湿的灌草。五是选择护坡灌草时应结合豆科和禾本科植物、浅根和深根植物、冷季和暖季草种、耐淹和抗旱植物等,进行有机混合种植。六是选择地上部较矮、根系发达,生长迅速,能在短期内覆盖坡面的灌草品种。   3 辽河流域护坡灌草的选择
  3.1 坡面种植灌草的选择
  (1)针对坡面度数<25°的地段,应做到坡面雨水就地蓄渗,增加抗旱性,为护坡植物提供有利的生长环境。一般采用直接撒播种子的方法,并在坡地沿等高线挖浅沟或鱼鳞沟,灌、草间作,建造等高灌草带。适合辽河流域种植的灌草有紫穗槐、柽柳、乌柳、柠条、老芒麦、苜蓿等(表1)。
  (2)针对坡面度数>25°的地段,考虑坡面侵蚀严重,甚至一些地段已成为浅沟、切沟侵蚀,崩塌、滑坡、泻溜等重力侵蚀严重区域[14]。因此不宜种植乔木和大灌木。应选择根系发达、速生型的草本植物及质地较细软的矮生灌木。该区域应选择胡枝子、高羊茅、苜蓿、白三叶、沙蒿、老芒麦等(表1)。
  3.2 河道治滩栽植灌草的选择
  辽河流域河滩地存在河水曲流作用,导致河床形成凸岸和凹岸,因此,在植被生态恢复过程中,可营造护岸固滩于凸岸新淤沙滩,利用较缓的水流挂淤,以抬高滩地,固定河床,并且,灌草的栽植行方向应与水流方向呈30~40°夹角。这期间栽植的主要灌草为沙棘、沙打旺、雀麦、马塘等,主要栽植方式为灌草间作(表1)。
  3.3 其他立地类型护坡灌草的选择
  坡面向阳情况、常流水和季节性流水、土壤性质等在护坡灌草的选择过程中也应加以考虑。河坡的向阳地段在太阳辐射、温度状况方面要好于背阴地段,但水分状况较背阴地段差。因此,在植物选择上应考虑植物的喜阳和喜阴的习性。在向阳地段适宜栽植的护坡灌草有荆条、枸杞、黄岑、冬凌草等,在背阴地段则选择麻黄、鸡脚草、三叶草等耐荫的灌草;常年流水的地段应选择耐荫性好的植物,如蜈蚣草、水烛等;季节性流水地段选择植被还要有一定的抗旱性;不同土壤类型应选择不同植物,如砂质土壤选择沙打旺、沙毛叶苕子、草木樨、芨芨草、披碱草、红豆草、连翘、柠条等,盐碱质土壤选择苏丹草、羊草、毛叶苕子、甘草等。在不同立地条件下栽植护坡灌草,必须根据适地适种的原则选择植物,这对提高水土保持效益非常重要(表1)。
  4 问题与展望
  近年来,辽河流域生态修复与治理仍存在区域内植物种类单一、群落演替差、生态环境恢复缓慢等问题,可建立以种植灌草为主的护坡方式,不同植物恢复河滩地生态环境需要时间不同。因此,在灌草模式生态环境构建过程中,对于植物种类选择尤为重要,应在改善生态环境基础上提高坡面稳定性,并适应当地自然条件和经济社会发展需要。
  在辽河流域植被恢复过程中,100%郁闭度很难达到,因此,不应盲目追求近期植草覆盖率,而是为局部区域提供充足条件,使之在短时间内恢复到与周边的植物群落协调一致。另外,还要考察所种植的植物是否会成为入侵植物[15]。
  植被恢复过程主要采用人工撒播、栽植灌草进行护坡,可能会引起种子落地不均匀、出苗参差不齐,导致覆盖度不高;并且,部分地区也会存在坡度较大,岩石坚硬,人工种植难以进行。因此,辽河流域生态恢复必须要把人工种草与工程护坡技术联系起来,才能更有效地实现环境恢复。
  5 参考文献
  [1] 王晓亚,文俭平,蒋飞跃,等.河道整治工程中灌草植物应用研究浅议[J].草业科学,2009,26(7):165-172
  [2] 周德培,张俊云.植被护坡工程技术[M].北京:人民交通出版社,2003.
  [3] 李国荣,毛小青,倪三川,等.浅析灌木与草本植物护坡效应[J].草业科学,2007,24(6):86-89.
  [4] 许岳飞,毕玉芬,金晶炜.应用灰色关联度法评价灌草复合型种植模式-以金沙江干热河谷区的云南永胜县为例[J].草地学报,2008,16(2):196-201.
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