一種以鄉(xiāng)土景觀植物修復(fù)退田還湖濕地土壤的方法
【專(zhuān)利摘要】一種以鄉(xiāng)土景觀植物修復(fù)退田還湖濕地土壤的方法，植物群落的主要配置方式包括以下4種：1）景觀植物喬灌草混種模式，即上層木+中層木+地被植物；2）景觀植物喬灌混種模式，即上層木+中層木+原有地被植物；3）灌草混種模式，即中層木+地被植物；4）地被植物單一種模式，引種地被植物+原有地被植物。本發(fā)明引種速生鄉(xiāng)土景觀樹(shù)種，能快速適應(yīng)生長(zhǎng)環(huán)境、形成景觀、成為群落優(yōu)勢(shì)物種，控制外來(lái)物種入侵；改善農(nóng)田土壤物理結(jié)構(gòu)、營(yíng)養(yǎng)狀況、消除（降解）殘留的有毒有害污染物，達(dá)到自然條件下土壤污染凈化，實(shí)現(xiàn)自修復(fù)，即發(fā)揮土壤?植物系統(tǒng)降解凈化作用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種以鄉(xiāng)土景觀植物修復(fù)退田還湖濕地土壤的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種退化湖泊濕地土壤人工輔助修復(fù)的方法，尤其是涉及一種利用抗 污、去污性強(qiáng)的喬灌草鄉(xiāng)土景觀植物配置模式修復(fù)退田還湖濕地土壤與植被的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為重要的濕地類(lèi)型，內(nèi)陸淡水湖泊，具有調(diào)節(jié)江河徑流、凈化水質(zhì)、維護(hù)生物多 樣性和改善生態(tài)環(huán)境等多種生態(tài)服務(wù)的功能。然而，近百年來(lái)，由于自然因素和人類(lèi)活動(dòng)的 影響，對(duì)湖區(qū)資源不合理的開(kāi)發(fā)利用，尤其是20世紀(jì)70年代以來(lái)，我國(guó)各湖泊的圍湖造田勢(shì) 頭愈來(lái)愈大，導(dǎo)致湖泊面積迅速萎縮，湖泊的調(diào)節(jié)能力嚴(yán)重衰退，湖區(qū)洪澇災(zāi)害加劇。因此， 1998年洪災(zāi)后，湖南省適時(shí)地提出了洞庭湖區(qū)退田還湖計(jì)劃，并開(kāi)始逐步實(shí)施，至今已產(chǎn)生 巨大生態(tài)效應(yīng)。
[0003]退田還湖是將圍墾湖邊或湖內(nèi)淤地改造成的農(nóng)田恢復(fù)為湖面或?yàn)┑氐墓こ檀胧?作為構(gòu)成濕地生態(tài)系統(tǒng)重要環(huán)境因子之一的濕地土壤，有著其特殊的理化性質(zhì)，這些性質(zhì) 對(duì)于濕地生態(tài)系統(tǒng)平衡的維持和演替具有重要作用。停耕前的農(nóng)田在生產(chǎn)中廣泛使用農(nóng) 藥、地膜、化肥等農(nóng)用化學(xué)品，造成多種有機(jī)物對(duì)土壤的復(fù)合污染。因此，將停耕后農(nóng)田恢復(fù) 成自然濕地，最重要環(huán)節(jié)是恢復(fù)濕地土壤的理化性質(zhì)，將農(nóng)田土壤中殘留的有機(jī)污染物和 過(guò)量N、P凈化、去除，防止其擴(kuò)散進(jìn)入湖泊，污染水體。
[0004] 國(guó)內(nèi)目前有關(guān)退田還湖的研究主要集中在自然恢復(fù)過(guò)程的水文特征、土壤理化性 質(zhì)、生態(tài)承載力，而對(duì)人工引種植被輔助修復(fù)退化濕地土壤的研發(fā)欠缺。濕地植被作為濕地 生態(tài)系統(tǒng)中的初級(jí)生產(chǎn)者，對(duì)濕地土壤、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能起著重要的支撐作用，它可以 通過(guò)為其他生物提供食物及棲息環(huán)境等功能，直接參與濕地生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán);通過(guò)根 系與微生物或微小動(dòng)物的相互作用改變土壤結(jié)構(gòu)，因此引種、構(gòu)建適宜的濕地植物群落，是 退化濕地土壤修復(fù)的基礎(chǔ)。而植物群落作為濕地生態(tài)系統(tǒng)的主體，其生長(zhǎng)狀況、種類(lèi)組成、 群落結(jié)構(gòu)和景觀質(zhì)量，在很大程度上決定了濕地多種功能的發(fā)揮。植物種類(lèi)與植被類(lèi)型是 污染土壤修復(fù)成敗的前提。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能快速恢復(fù)濕地植 被，修復(fù)土壤，恢復(fù)生態(tài)功能，依靠土壤-植物系統(tǒng)的降解凈化作用，實(shí)現(xiàn)持久性有機(jī)污染物 自修復(fù)的以鄉(xiāng)土景觀植物修復(fù)退田還湖濕地土壤的方法。
[0006] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是，一種以鄉(xiāng)土景觀植物修復(fù)退田還湖 濕地土壤的方法，利用鄉(xiāng)土景觀植物配置模式修復(fù)退田還湖濕地土壤，選擇對(duì)有機(jī)污染物 耐受性較強(qiáng)、無(wú)機(jī)N、P肥去除效果好的景觀植物，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，在退耕土壤上構(gòu)建不 同配置模式的植物群落，配置組合后的植物能與其周邊自然濕地本底植物及其土壤環(huán)境有 機(jī)銜接。
[0007] 選擇與擬修復(fù)退耕農(nóng)田立地環(huán)境相近、物種多樣性豐富、對(duì)農(nóng)田殘留有機(jī)和無(wú)機(jī) 污染物具有凈化作用的鄉(xiāng)土觀賞植物構(gòu)建結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、可自我更新的植物群落修復(fù)土壤，使 其向著原有的濕地環(huán)境狀態(tài)恢復(fù)，并恢復(fù)濕地生態(tài)功能。
[0008] 植物群落的主要配置方式包括以下4種：1)景觀植物喬灌草混種模式，即上層木+ 中層木+地被植物;2)景觀植物喬灌混種模式，即上層木+中層木+原有地被植物;3)灌草混 種模式，即中層木+地被植物;4)地被植物單一種模式，引種地被植物+原有地被植物。
[0009] 所述的景觀植物必須是速生(氮磷吸收能量大）、抗逆性強(qiáng)、耐水濕、根際微環(huán)境對(duì) 殘留有機(jī)污染物具有凈化作用、景色季相變化豐富的鄉(xiāng)土樹(shù)種。上層木(喬木)優(yōu)選水杉、池 杉、垂柳、紅葉石楠、欒樹(shù)、楓香、烏桕、香樟、桂花樹(shù)、廣玉蘭、紅葉李等中的至少一種。中層 木(灌木)優(yōu)選杜鵲、月季、紅花繼木、紫薇、山鞏、石植、含笑、木槿、火棘、竹類(lèi)等中的至少一 種。地被植物(一年生或多年生草本植物)優(yōu)選水芹菜、山蕎麥、野大豆、紫花苜蓿、鳶尾、矢 車(chē)菊、蒲公英等中的至少一種。
[0010] 進(jìn)一步，景觀植物的混種模式為上層木、中層木的株間混種。上層木、中層木與地 下植被進(jìn)行塊狀混配。
[0011] 進(jìn)一步，保持修復(fù)土壤具有較穩(wěn)定的N、P、K含量(養(yǎng)分庫(kù)）、較高的持水力，選用上 層木垂柳、欒樹(shù)、烏桕，與中層木杜鵑、月季、木槿、火棘、楊梅、竹類(lèi)，與地下植被山蕎麥、野 大豆、紫花苜蓿的混配。
[0012] 進(jìn)一步，對(duì)農(nóng)田殘留有機(jī)污染物和重金屬具較好的凈化作用的鄉(xiāng)土觀賞植物選用 杜鵑、月季、紅花繼木、紅葉石楠、紫花苜蓿、野大豆和鳶尾構(gòu)建復(fù)合群落。
[0013] 進(jìn)一步，快速形成景觀、土壤凈化能力較強(qiáng)，選用上層木:水杉、池杉、垂柳、欒樹(shù)、 楓香、烏桕、香樟和廣玉蘭；中層木：月季、繼木、木繡球、山礬、木槿和火棘;地被植物野大 豆、紫花苜蓿和鳶尾。
[0014] 進(jìn)一步，所述鄉(xiāng)土景觀植物是選擇自對(duì)農(nóng)田殘留有機(jī)污染物、過(guò)量氮磷有富集作 用、生態(tài)適應(yīng)幅度大的鄉(xiāng)土景觀植物中的至少二種。
[0015] 進(jìn)一步，選用不同種類(lèi)的喬、灌、草景觀植物混種模式構(gòu)建復(fù)合植物群落。
[0016] 進(jìn)一步，喬灌草植物的混種模式為所述上層木、中層木和地被植物的混種。
[0017] 進(jìn)一步，凈化土壤中的有機(jī)污染物，選用不同中層木與地被植物的混種模式。
[0018] 進(jìn)一步，提高土壤剖面持水性能，選用上層木水杉、池杉和/或柳樹(shù)，與中層木山 礬、木槿和/或月季株間混種。
[0019] 進(jìn)一步，提高土壤脲酶、磷酸酶活性，快速平衡土壤營(yíng)養(yǎng)元素，選用欒樹(shù)、楓香、烏 桕、木槿、紫花苜蓿、野大豆、鳶尾中的至少兩種混種，或是桂花、廣玉蘭、香樟、木槿、竹類(lèi)、 紫薇、木繡球、紫花苜蓿、野大豆、鳶尾中的至少兩種混種。
[0020] 所述土壤為退耕農(nóng)田退化濕地土壤，土壤有機(jī)質(zhì)含量低于湖南省標(biāo)準(zhǔn)值，難降解、 殘留的持久性有機(jī)污染物(persistent organic pollutants P0Ps(主要是多氯聯(lián)苯類(lèi)化 合物)等含量較高。
[0021] 所述的喬、灌木種植方法可為移植。
[0022]地被草本植物種植方法一般為直接播種，株距一般為0.2-0.5m，在試驗(yàn)期間采用 常規(guī)的田間管理。
[0023]所述鄉(xiāng)土景觀植物配置類(lèi)型與植物優(yōu)選組成具體如表1所示。
[0024] 表1植物配置與植物組成

[0027]對(duì)表1的說(shuō)明如下:第一種配置模式為上層木+中層木+地被植物，此種模式可分為 三種模式，分別為:①落葉喬木(耐水濕)+常綠灌木+地被植物，②常綠上層木+落葉灌木(耐 水濕)+地被植物，③落葉上層木(耐旱型)+灌木+地被植物;第①種配置模式落葉喬木(耐水 濕)+常綠灌木+地被植物，落葉喬木(耐水濕)選擇水杉(Metasequoia glyptostroboides)、 池杉(Taxodium ascendens)和垂柳（Salix babylonica);常綠灌木選擇杜鹡Rhododendron simsii、月季Rosa Chinese、紅花繼木Loropetalum chinense var · rubrum和紅葉石楠 PhotiniaXfraseri Red robin;地被植物選擇紫花苜蓿Medicago sativa、野大豆Glycine soja和鸞尾Iris tectorum。表格中的其他配置模式方法相同。
[0028]本發(fā)明利用抗逆性強(qiáng)，生長(zhǎng)迅速的鄉(xiāng)土植物，在殘留復(fù)合有機(jī)污染物退耕農(nóng)田上 建立可快速去除土壤豐富N、P，凈化土壤殘留有機(jī)污染物的植物群落，恢復(fù)退化濕地土壤的 理化性質(zhì)。
[0029]本發(fā)明基于提高生物多樣性與景觀可持續(xù)性原理、選擇具有景觀及生態(tài)價(jià)值的喬 灌草鄉(xiāng)土植物、采用科學(xué)合理的、近自然配置規(guī)則，構(gòu)成本發(fā)明技術(shù)的總體思路。植物群落 構(gòu)建后，定期隨機(jī)采取土壤與植物樣，測(cè)定修復(fù)前后根際土壤的理化特性、植株地上、地下 部分氮磷含量，計(jì)算對(duì)土壤有機(jī)污染物和N、P的去除率(富集率）；同時(shí)觀測(cè)群落構(gòu)建前后的 水土流失量，計(jì)算群落對(duì)有機(jī)污染物的固化率。
[0030]研究表明，所述植物對(duì)持久性有機(jī)污染物具有較強(qiáng)的抗逆性和廣泛的生態(tài)適應(yīng)能 力，尤其是豆科類(lèi)植物野大豆、紫花苜蓿對(duì)多種多氯聯(lián)苯類(lèi)化合物具有降解轉(zhuǎn)化作用。本發(fā) 明充分利用上述植物抗逆性較強(qiáng)、易于成活、根系發(fā)達(dá)、生物量大及對(duì)氮磷及有機(jī)污染的吸 收、富集、固化、降解能力強(qiáng)等特性，達(dá)到阻攔有機(jī)污染物和重金屬向其周邊非污染區(qū)域擴(kuò) 散的目的；并且上述植物均為鄉(xiāng)土植物，種植成活率高、生長(zhǎng)旺盛，整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程不需要進(jìn) 行特殊管理；同時(shí)，所選鄉(xiāng)土植物自我更新(種子萌發(fā)力、根蘗繁殖力）力強(qiáng)，維持群落結(jié)構(gòu) 穩(wěn)定，能有效防止外來(lái)生物入侵。
[0031] 本發(fā)明鄉(xiāng)土植物在殘留復(fù)合有機(jī)污染物的農(nóng)田土壤中，通過(guò)對(duì)污染物的吸收、積 累、分配、轉(zhuǎn)化、揮發(fā)和降解等降低有機(jī)污染的毒性和在水土環(huán)境中的傳播。構(gòu)建起基于土 壤-微生物-植物系統(tǒng)功能的POPS污染土壤自修復(fù)新思路與技術(shù)。
[0032] 本發(fā)明的有益效果：1)鄉(xiāng)土植物配置方法近自然、科學(xué)合理，提高了退耕農(nóng)田的植 物多樣性，不存在生物入侵風(fēng)險(xiǎn)，且易于與周邊景觀相融;2)本發(fā)明構(gòu)建的喬灌草近自然濕 地植物群落，根系分布由淺至深，對(duì)土壤修復(fù)較全面;3)本發(fā)明選用植物均為本地物種，植 物材料來(lái)源方便，繁殖管理容易，可規(guī)?；瘧?yīng)用推廣;4)利用景觀植物修復(fù)退化濕地，修復(fù) 土壤、恢復(fù)濕地功能，同時(shí)具有持久的景觀和社會(huì)效益，有利于在退田還湖區(qū)應(yīng)用推廣。 [0033]本發(fā)明基于提高生物多樣性與可持續(xù)發(fā)展的植物景觀原理、利用鄉(xiāng)土景觀植物配 置模式修復(fù)退田還湖濕地土壤，使其向著原有濕地環(huán)境狀態(tài)恢復(fù)的方法。選擇對(duì)農(nóng)田殘留 有機(jī)農(nóng)藥具有耐受、降解作用、對(duì)豐富氮磷具有吸收富集能力、速生的鄉(xiāng)土景觀植物在退耕 還湖農(nóng)田土壤上構(gòu)建喬灌草近自然植物群落。引種速生鄉(xiāng)土景觀樹(shù)種能快速適應(yīng)生長(zhǎng)環(huán) 境、形成景觀、成為群落優(yōu)勢(shì)物種，控制外來(lái)物種入侵;改善農(nóng)田土壤物理結(jié)構(gòu)、營(yíng)養(yǎng)狀況、 消除（降解)殘留的有毒有害污染物，達(dá)到自然條件下土壤污染凈化，實(shí)現(xiàn)自修復(fù)，即發(fā)揮土 壤-植物系統(tǒng)降解凈化作用，實(shí)現(xiàn)持久性有機(jī)污染物自修復(fù)的新思路。同時(shí)，防止有機(jī)和無(wú) 機(jī)污染向水體擴(kuò)散，導(dǎo)致水體污染。構(gòu)建的退田還湖濕地修復(fù)模式，土壤、水體修復(fù)同步，景 觀自然更新且可持續(xù)。
【具體實(shí)施方式】
[0034]以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0035]本試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)在津市市李家鋪鎮(zhèn)，唐家咀村，該地區(qū)屬中亞熱帶向北亞熱帶過(guò)渡 的季風(fēng)潮濕氣候區(qū)。四季分明，干濕明顯，雨量豐沛，日照充足。多年平均降水量為 1164.3mm;多年平均日照時(shí)數(shù)1770.6h;水面平均蒸發(fā)量1320.3mm，陸地平均蒸發(fā)量 726.8mm;多年平均氣溫16.6 °C，極端最高氣溫40.5°C (1972年8月27日），極端最低氣溫-13.51：(1977年1月30日）；平均無(wú)霜期272(1;平均霧日17(1。
[0036]試驗(yàn)區(qū)內(nèi)陸生植被比較破碎，群落均不典型，各類(lèi)群落的面積大小不一。地層結(jié)構(gòu) 單一，土壤為由水耕熟化發(fā)育成淹育型水稻土，紅壤粘粒含量高，缺乏有機(jī)質(zhì)，土壤結(jié)構(gòu)不 良，不具水穩(wěn)性，雖然持水性較強(qiáng)，但無(wú)效水多，持水能較低，土壤抗侵蝕能力較弱，通過(guò)建 立良好的植被結(jié)構(gòu)，增加有機(jī)質(zhì)，改善土壤性狀和功能，土壤保蓄性和緩沖性會(huì)進(jìn)一步改 善，能夠很好地發(fā)揮湖泊屏障作用。
[0037] 試驗(yàn)區(qū)域:試驗(yàn)區(qū)總面積為33000m2，試驗(yàn)區(qū)劃分為20m*50m的方塊，采用隨機(jī)區(qū)組 設(shè)計(jì)，每個(gè)種區(qū)設(shè)計(jì)4種配置模式(上層木+中層木+地被植物、上層木+中層木+原有地被植 物、中層木+地被植物、引種地被植物+原有地被植物），以自然恢復(fù)區(qū)為對(duì)照。每種配置模式 設(shè)計(jì)3個(gè)重復(fù)，同時(shí)設(shè)3個(gè)對(duì)照區(qū)，共計(jì)15個(gè)試驗(yàn)小區(qū)。將試驗(yàn)區(qū)的土壤耕作成數(shù)條溝槽與大 壟間隔的條狀小區(qū)，大壟相互平行，間距L=I.〇!11。2013年12月至2015年12月上旬，根據(jù)不同 的配置組合將植物等面積比例種植在不同試驗(yàn)區(qū)域，喬、灌木種植方法為嫁接和扦插苗移 栽，草本植物為直接播種。每種配置模式設(shè)計(jì)條狀、塊狀、株間混種3種不同混（間）植方式， 上層木種株行距2 X 2m，中層木株行距株距I X 0.5m，草本株行距0.2 X 0.5m。試驗(yàn)研究期間 進(jìn)行常規(guī)田間管理。
[0038] 土壤理化特性的事先檢測(cè):栽種植物前，對(duì)退耕田土壤取樣，土檢測(cè)分析土壤的理 化性質(zhì)，調(diào)查種植前退耕田植物多樣性;對(duì)檢測(cè)值進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)分析，計(jì)算不同配置組合下 試驗(yàn)區(qū)土樣的原始值(與土壤質(zhì)量相關(guān)的物理、化學(xué)與生物指標(biāo)）。種植成活后，分不同季節(jié) 調(diào)查分析土壤理化特性與生物指標(biāo)。
[0039] 實(shí)施例1(參見(jiàn)表1中ASH1、ASH2、ASH3):上層木+中層木+地被植物混種模式：
[0040] 所述植物不同配置根系分布由淺入深，對(duì)土壤修復(fù)程度較深，不同配置具景觀季 相變化豐富，景觀效果好。層次結(jié)構(gòu)復(fù)雜、季相變化明顯的植物群落，其景觀價(jià)值高于結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單的群落。
[0041] 實(shí)施例2(參見(jiàn)表1中431)32^33):上層木+中層木+原有地被植物:保留原有地被 植物，地面覆蓋快，保水效果較好，引進(jìn)喬灌景觀植物，豐富物種多樣性，避免因栽植少量的 植物，而破壞野生狀態(tài)的自然多樣性。
[0042]實(shí)施例3(參見(jiàn)表1中SH1、SH 2、SH3):中層木+地被植物：中層木易成活，快速形成 優(yōu)勢(shì)。
[0043]實(shí)施例4:引種地被植物+自然地被植物（1年生植物+多年生植物）：師法自然，模擬 潛在植被，順應(yīng)進(jìn)化演替規(guī)律，并創(chuàng)造更新種擴(kuò)展空間的環(huán)境條件。
[0044]采用環(huán)刀分層(0 - 25cm、25 - 50cm)采集原狀土，以測(cè)定土壤相關(guān)物理性質(zhì)。同時(shí)， 按對(duì)角線取5個(gè)點(diǎn)的混合樣采集土壤樣品Ikg左右，重復(fù)3次;土樣風(fēng)干、去雜、過(guò)篩后測(cè)定土 壤養(yǎng)分含量、土壤酶活性及土壤重金屬含量與有機(jī)污染物含量。
[0045] 土壤水分物理性質(zhì)測(cè)定：用酒精燃燒法測(cè)定土壤自然含水量，環(huán)刀法測(cè)定土壤密 度，毛管持水量、總孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度的計(jì)算方法為（中國(guó)科學(xué)院南京土壤 研究所，1978):
[0046] 毛管持水量=環(huán)刀內(nèi)水分重量/環(huán)刀內(nèi)干土質(zhì)量X 100(%);
[0047]總孔隙度=(1-土壤密度/土壤比重）X 100( % );
[0048]毛管孔隙度=毛管持水量X 土壤密度（％ );
[0049]非毛管孔隙度=總孔隙度-毛管孔隙度（％ )。
[0050] 土壤主要化學(xué)養(yǎng)分:重鉻酸鉀法測(cè)定有機(jī)質(zhì)，擴(kuò)散吸收法測(cè)定全氮，鋁銻抗比色法 測(cè)定全磷，火焰光度計(jì)法測(cè)定全鉀（中華人民共和國(guó)林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，1999);
[0051] 土壤中的多環(huán)芳烴采用超聲萃取法提取，高效液相色譜測(cè)定。土壤重金屬元素全 量采用原子吸收分光光度法測(cè)定。
[0052] 產(chǎn)流量觀測(cè)區(qū)邊安裝自動(dòng)氣象站，記錄降雨量、雨強(qiáng)和降雨歷程等氣象數(shù)據(jù)。每次 降雨后及時(shí)觀測(cè)集水池的集流深度，計(jì)算地表產(chǎn)流量；由產(chǎn)流量和降雨量推算徑流系數(shù)，即 徑流系數(shù)=地表徑流量降雨量X100 %。
[0053] 產(chǎn)沙量將集水池內(nèi)泥水?dāng)嚢?0min，取中層徑流泥沙樣品500ml，105°C下烘干、稱(chēng) 重，由含沙量推算每次降雨小區(qū)內(nèi)土壤流失量;將1年內(nèi)各小區(qū)土壤侵蝕量相加、換算成t/ km2，即為侵蝕模數(shù)。
[0054] 降雨量、徑流量和泥沙量觀測(cè)時(shí)段為2014-2015年汛期（5-9月）。采用Microsoft Excel和SPSS16.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析。
[0055]表2至表6分別列出了不同配置模式下，土壤的理化性質(zhì)及對(duì)水土流失防控效果。 [0056]表2數(shù)據(jù)分析顯示，不同植物配置模式下，土壤中的有機(jī)質(zhì)、TN、TP、TK存在差異，但 均較自然恢復(fù)的對(duì)組的肥力高，尤其是有機(jī)質(zhì)含量顯著高于自然恢復(fù)和草本群落模式。其 中以配置I中的ASH3(欒樹(shù)、楓香、烏桕、紅葉李、山礬、火棘、石榴、含笑、紫花苜蓿、野大豆和 鳶尾)改善土壤的肥力效果最好，其次是配置II中的AS2,再次是SH1。三個(gè)配置模式的共同 點(diǎn)是，植物組成中有闊葉落葉喬木或灌木，地被植物中含有豆科植物野豆和紫花苜蓿，落葉 有助于提高土壤中有機(jī)碳的含量，而豆科植物具有固氮功能;在三類(lèi)配置模式中，引種了地 被植物的群落土壤含氮量均高于沒(méi)有引種地被植物的土壤，進(jìn)一步說(shuō)明豆科植物的固氮作 用，可提高土壤肥力。
[0057]表2不同配置模式下土壤主要養(yǎng)分的變化
[0059] 表3分析是不同配置模式下主要土壤酶活性。土壤酶不僅是外源有機(jī)物質(zhì)腐解轉(zhuǎn) 化的驅(qū)動(dòng)力，也是土壤有機(jī)質(zhì)化、土壤結(jié)構(gòu)及其物理性狀演變與保持的驅(qū)動(dòng)力。其活性一直 是評(píng)價(jià)土壤生產(chǎn)力和土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)，如土壤脲酶、磷酸酶與土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷 分別有著顯著的相關(guān)關(guān)系。不同植物配置下，土壤酶活性差異較大，其中配置I中的ASH2(桂 花、廣玉蘭、香樟、木槿、竹類(lèi)、紫薇、木繡球、紫花苜蓿、野大豆和鳶尾)土壤中的過(guò)氧化氫酶 和蔗糖酶活性最高，其次是ASH3;脲酶和磷酸酶活性高是配置是ASHl (水杉、池杉、垂柳、杜 鵑、月季、紅花繼木、紅葉石楠、紫花苜蓿、野大豆和鳶尾），其次是ASH2。土壤酶活力與土壤 養(yǎng)分水平的高低基本一致。綜合考慮，配置IASH2 土壤中四種酶的活性均較高。
[0060] 表3:不同配置模式下土壤主要酶活性的變化
[0062]表4是不同植物配置模式下土壤的主要物理指標(biāo)。土壤容重與孔隙狀況等土壤物 理指標(biāo)決定土壤的通氣性、透水性和植物根系的穿透性，是土體構(gòu)造的重要指標(biāo);毛管持水 量則與土壤保水性能密切相關(guān)。表4為不同植物配置模式下土壤水分物理性指的主要指標(biāo)。 不同配置模式對(duì)土壤總孔隙度、毛管孔隙度及非毛管孔隙度均存在重要影響。其中配置I中 的ASH2、ASH3，配置II中的AS2、AS3對(duì)提高土壤孔隙度效果最明顯，即可以提高土壤的持水 力。 「00631 豐4.不同SP罟M忒下+墻7k公物捆樺
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[0066] -些植物對(duì)持久性有機(jī)污染物具有較強(qiáng)的抗逆性和廣泛的生態(tài)適應(yīng)能力，尤其是 豆科類(lèi)植物野大豆、紫花苜蓿對(duì)多種多氯聯(lián)苯類(lèi)化合物具有降解轉(zhuǎn)化作用。而單一植物通 常只對(duì)一種或少數(shù)幾種污染物具有凈化或是富集作用，多種植物構(gòu)建的復(fù)合群落可以對(duì)土 壤中的復(fù)合污染物具有凈化效果。表5是不同配置模式下對(duì)土壤主要污染物的凈化作用。 ASHl對(duì)Pb有較好去除率，SHl(杜鵑、月季、紅花繼木、紅葉石楠、紫花苜蓿、野大豆和鳶尾)對(duì) Pb、Cu、Cd及多氯聯(lián)苯類(lèi)化合物均具有較強(qiáng)的去除率，ASH3 (欒樹(shù)、楓香、烏桕、紅葉李、山礬、 火棘、石榴、含笑、紫花苜蓿、野大豆和鳶尾)對(duì)多氯聯(lián)苯類(lèi)化合類(lèi)有較高的去除率，同時(shí)對(duì) 幾種重金屬元素亦有較高的去除率。
[0067]表5:不同配置模式下對(duì)土壤主要重金屬和有機(jī)物的去除率
[0069]植物具有固土作用，控制水土流失，防止有機(jī)污染物和重金屬擴(kuò)散，不同配置模式 的水土保持效果見(jiàn)表6。
[0070]表6不同配置模式植物群落的土壤流失量
[0072]表6結(jié)果表明，10種植物配置組合與對(duì)照相比，均具有很強(qiáng)的水土保持作用，有效 控制重金屬和有機(jī)污染物隨地表徑流擴(kuò)散。其中，配置I中的ASH2(常綠喬木灌草組合)土壤 流失量最低，水土保持能力最強(qiáng)，引入草本植物豐富原有地被植物亦能提高水土保持率。
[0073]從以上實(shí)例看出，上述選擇的景觀植物在退耕土壤中均生長(zhǎng)良好，植株通過(guò)根部 的阻留作用、植物體的吸收轉(zhuǎn)化作用，可有效地凈化污染土壤，同時(shí)，強(qiáng)大的根系控制水土 流失，阻止重金屬隨徑流擴(kuò)散至非污染區(qū)。
[0074]由于植物生長(zhǎng)時(shí)間較短，污染去除率的差異并不顯著(p>0.05)，土壤生態(tài)質(zhì)量，如 種群豐富度、多樣性指數(shù)、優(yōu)勢(shì)性指數(shù)、均勻度指數(shù)、雜草等指標(biāo)變化不明顯。但可以看到， 喬灌草混種模式對(duì)主要重金屬污染元素和機(jī)污染物的去除率均高于灌草、草草群落模式； 另外，引種豆科植物有助于提高土壤肥效和對(duì)污染物的去除率。不同的植物在土壤修復(fù)過(guò) 程中起到了協(xié)同作用，配置科學(xué)合理，提高了退耕土壤的修復(fù)效率。
[0075]本發(fā)明為退耕濕地土壤恢復(fù)與治理提供了一種新的植物混種模式，兼具生態(tài)效應(yīng) 與景觀效應(yīng)，可以將其應(yīng)用到退耕農(nóng)田、過(guò)渡放牧濕地、湖泊落差帶的濕地土壤的植被恢復(fù) 和景觀修復(fù)D
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種以鄉(xiāng)土景觀植物修復(fù)退田還湖濕地土壤的方法，其特征在于，植物群落的主要 配置方式包括以下4種：1)景觀植物喬灌草混種模式，即上層木+中層木+地被植物;2)景觀 植物喬灌混種模式，即上層木+中層木+原有地被植物;3)灌草混種模式，即中層木+地被植 物;4)地被植物單一種模式，引種地被植物+原有地被植物。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的以鄉(xiāng)土景觀植物修復(fù)退田還湖濕地土壤的方法，其特征在于， 所述上層木為水杉、池杉、垂柳、紅葉石楠、欒樹(shù)、楓香、烏桕、香樟、桂花、廣玉蘭、紅葉李中 的至少一種;所述中層木為杜鵑、月季、紅花繼木、紫薇、山礬、石榴、含笑、木槿、火棘、竹類(lèi)、 紅葉石楠、木繡球中的至少一種;所述地被植物為水芹菜、山蕎麥、野大豆、紫花苜蓿、鳶尾、 矢車(chē)菊、蒲公英中的至少一種。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的以鄉(xiāng)土景觀植物修復(fù)退田還湖濕地土壤的方法，其特征在 于，保持修復(fù)土壤具有較穩(wěn)定的N、P、K含量、較高的持水力，選用上層木垂柳、欒樹(shù)和烏桕， 與中層木杜鵑、月季、木槿、火棘、楊梅和竹類(lèi)，與地下植被山蕎麥、野大豆和紫花苜蓿的混 配。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的以鄉(xiāng)土景觀植物修復(fù)退田還湖濕地土壤的方法，其特征在 于，對(duì)農(nóng)田殘留有機(jī)污染物和重金屬具較好的凈化作用的鄉(xiāng)土觀賞植物選用杜鵑、月季、紅 花繼木、紅葉石楠、紫花苜蓿、野大豆和鳶尾構(gòu)建復(fù)合群落。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的以鄉(xiāng)土景觀植物修復(fù)退田還湖濕地土壤的方法，其特征在 于，快速形成景觀、土壤凈化能力較強(qiáng)，選用上層木:水杉、池杉、垂柳、欒樹(shù)、楓香、烏桕、香 樟和廣玉蘭；中層木：月季、繼木、木繡球、山礬、木槿和火棘;地被植物野大豆、紫花苜蓿和 鳶尾。6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的以鄉(xiāng)土景觀植物修復(fù)退田還湖濕地土壤的方法，其特征在 于，提高土壤剖面持水性能，選用上層木水杉、池杉和/或柳樹(shù)，與中層木山礬、木槿和/或月 季株間混種。7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的以鄉(xiāng)土景觀植物修復(fù)退田還湖濕地土壤的方法，其特征在 于，提高土壤脲酶、磷酸酶活性，快速平衡土壤營(yíng)養(yǎng)元素，選用欒樹(shù)、楓香、烏桕、木槿、紫花 苜蓿、野大豆、鳶尾中的至少兩種混種，或是桂花、廣玉蘭、香樟、木槿、竹類(lèi)、紫薇、木繡球、 紫花苜蓿、野大豆、鳶尾中的至少兩種混種。8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的以鄉(xiāng)土景觀植物修復(fù)退田還湖濕地土壤的方法，其特征在 于，地被草本植物種植方法為直接播種，株距一般為0.2-0.5m。9. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的以鄉(xiāng)土景觀植物修復(fù)退田還湖濕地土壤的方法，其特征在 于，景觀植物的混種模式為上層木、中層木的株間混種。10. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的以鄉(xiāng)土景觀植物修復(fù)退田還湖濕地土壤的方法，其特征 在于，上層木、中層木與地下植被進(jìn)行塊狀混配。
【文檔編號(hào)】A01B79/02GK105960878SQ201610316962
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年5月13日
【發(fā)明人】蔣麗娟, 陳景震, 雷電, 劉文勝, 黃蓉, 易心鈺, 李培旺
【申請(qǐng)人】中南林業(yè)科技大學(xué)