山地河流河岸植被生態(tài)恢復(fù)的構(gòu)建方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種山地河流河岸植被生態(tài)恢復(fù)的構(gòu)建方法：包括如下步驟：(1)沉水植被恢復(fù)：在項(xiàng)目區(qū)域，分散種植耐沖刷能力較強(qiáng)的眼子菜科、水鱉科沉水植物；(2)河道巨石、漂石植被恢復(fù)：在項(xiàng)目區(qū)域河道中的巨石、漂石等區(qū)域種植耐沖刷能力較強(qiáng)濕地植物；(3)濱水植物恢復(fù)：在項(xiàng)目區(qū)的河岸常水位與2年一遇洪水位之間，種植耐沖刷、深根系挺水植物和濕生植物；(4)河岸植被恢復(fù)：在項(xiàng)目區(qū)的2年一遇洪水位與20年一遇洪水位之間，種植胡桃科、樺木科等的耐水淹喬木，灌木，地被種植深根系的禾本科、莎草科草本植物。本發(fā)明有效地解決了河岸水土流失、河流自凈能力弱、生物多樣性銳減等生態(tài)問題，為河岸和河道的自然恢復(fù)與重建提供了可行而有效的生態(tài)修復(fù)措施。
【專利說明】山地河流河岸植被生態(tài)恢復(fù)的構(gòu)建方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生態(tài)恢復(fù)工程【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種山地河流河岸植被的最優(yōu)化構(gòu)建方法，特別適合于退化河岸帶生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建。利用多層次、多類型植被構(gòu)建恢復(fù)生物多樣性，削減污染物，恢復(fù)健康穩(wěn)定的河流生態(tài)系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來隨著人口的激增和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，包括河岸帶在內(nèi)的濕地生態(tài)系統(tǒng)由于受到人類活動的干擾而發(fā)生嚴(yán)重退化；因此，退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與恢復(fù)生態(tài)學(xué)已成為國際生態(tài)學(xué)研宄領(lǐng)域的熱點(diǎn)。國外學(xué)者在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了大量的研宄，而我國河岸帶及其退化生態(tài)系統(tǒng)重建理論與實(shí)踐研宄均較為薄弱。河岸植被緩沖帶系統(tǒng)是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)，包括緩沖帶的大小尺度、帶內(nèi)植物的組成、土壤類型、地貌、水文、微氣候等，都是需要考慮的因素，因此，設(shè)計(jì)河岸植被緩沖帶是一個十分復(fù)雜的過程。
[0003]通常而言，山地河流是指源于山地和位于山地地區(qū)的河流。其河床通常由一段陡坡和一段緩坡加上深潭相間連接而成，呈一系列階梯狀。綜合國內(nèi)外的相關(guān)研宄，我們認(rèn)為山地河流應(yīng)該是河流縱坡降> 0.5%，水深與床沙粒徑之比在10以下，水道分枝比在3?4之間；水道相對平均高差大于150m;具有淺灘-深潭交替出現(xiàn)的河流形態(tài)為山地河流。一般而言，山地河流具有坡降大、流速快、沖刷強(qiáng)、巨石或漂石多、河道形態(tài)變化迅速的特征，因此其河道、河岸植被的恢復(fù)具有與平原河流截然不同的方法與措施。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種山地河流河岸植被生態(tài)恢復(fù)的構(gòu)建方法，方法簡單易行，操作簡便。
[0005]為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)措施:
[0006]一種山地河流河岸植被生態(tài)恢復(fù)的構(gòu)建方法，其步驟是:
[0007]A.河岸生境調(diào)查:對河岸區(qū)域的底質(zhì)、河岸地形和地貌、河流水文等情況進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，確定需要篩選的植物物種的生態(tài)特征；
[0008]B.植物物種篩選:根據(jù)河岸帶底質(zhì)和土壤因子、河岸地形地貌、河流水文因子等生境因子，以及區(qū)域氣候氣象等大尺度環(huán)境因子，確定適生的植物物種，保證河岸植物的本地化、多樣化；
[0009]C.在河道中種植沉水植物:在建設(shè)項(xiàng)目區(qū)，分散種植抗沖擊、耐急流的沉水植物，如眼子菜科、水鱉科中的一種至三種的任意如何，恢復(fù)與重建沉水植被；
[0010]D.在河道巨石、漂石上種植濕生植物:在項(xiàng)目區(qū)中，高出水面的巨石、漂石背后種植深根系、耐水淹的天南星科、燈芯草科中的一種或二種的組合，恢復(fù)與重建河道中巨石、漂石植物群落；
[0011]E.在河岸濱水區(qū)域種植濱水植物:在常水位與2年一遇洪水位之間的濱岸帶種植耐沖刷、耐水淹、深根系的挺水植物與濕地植物，如燈芯草科、莎草科、天南星科植物的一種或二至四種的任意組合，恢復(fù)與重建濱岸帶的挺水植物群落，恢復(fù)山地河流抗沖刷能力，改善河流水質(zhì)，為植物繁殖體和動物提供多種棲息環(huán)境；
[0012]F.在河岸帶恢復(fù)河岸喬木、灌木和草本植物:在河岸帶按照2年一遇洪水位至20年一遇洪水位的順序種植灌木-喬木，并用禾本科或莎草科草本植物全覆蓋地被層。灌木由薔薇科、金縷梅科、蕁麻科、樺木科等的一種或二至五種的任意組合，喬木由胡桃科、樺木科、杉科等耐水淹、耐沖刷的一種或二至三種的任意組合。該河岸帶既能降低區(qū)域地表徑流，又能削減流經(jīng)河岸帶的污染物；
[0013]G.河岸植被的管理維護(hù):山地河流尤其注意在大洪水過后的礫石、漂石等對沉水植物、河道植物、濱岸植物的沖刷、破壞，及時進(jìn)行恢復(fù)、補(bǔ)栽。
[0014]其中，本發(fā)明所述的山地河流指那些發(fā)源于山地或位于山地的河流，本發(fā)明所應(yīng)用的河岸帶介于河流常水位與20年一遇洪水位之間。
[0015]其中，步驟C所述的沉水植物優(yōu)選自菹草、龍須燕子草、苦草等中的至少一種。
[0016]其中，步驟D種植的植物為耐水淹、耐沖刷的燈芯草、天南星科、莎草科植物，優(yōu)選為燈芯草、石菖蒲、溪水苔草等中的至少一種；
[0017]其中，步驟E種植深根系、耐沖刷、耐水淹的燈芯草科、莎草科、天南星科植物，優(yōu)選自溪水苔草、燈芯草、石菖蒲等中的至少一種，并種植在黏土土質(zhì)地帶。根據(jù)河道水位，植物構(gòu)建搭配，形成以下濱岸植物群落:燈芯草群落、溪水苔草群落、石菖蒲群落、燈芯草和溪水苔草群落、燈芯草和石菖蒲群落、溪水苔草和石菖蒲群落，該類植物群落屬于典型的濕生植物群落。
[0018]其中，步驟F所述的河岸帶植被恢復(fù)從2年一遇洪水位至20年一遇洪水位之間，依次種植深根系、耐沖刷和快速生長的兩排灌木，高0.8?1.2m高，冠幅直徑1.3?1.6m的灌木群落，譬如薔薇科、蕁麻科、樺木科等植物，形成火棘群落、水麻群落、水團(tuán)花群落、中華蚊母群落、小葉黃楊群落，以及前述幾種植物的2至5種組合，形成行距100cm，株距80cm的河岸灌叢群落；在灌木群落遠(yuǎn)離河道的外側(cè)，構(gòu)建高1.5?2.0m,胸徑3?5cm的深根系、耐水淹喬木層，譬如杉科、胡桃科、樺木科等植物，形成楓楊群落、水樺群落、池杉群落，以及前述三種植物的2至3種植物組合，形成行距150cm，株距10cm的河岸喬木群落；在喬木和灌木的下方遍植禾本科或莎草科的深根系草本，如狗牙根，采用播種的方式進(jìn)行種植，在項(xiàng)目區(qū)域土地整理后，并種植完喬木和灌木后，按照500g/20m2的標(biāo)準(zhǔn)種植。
[0019]其中，前述的步驟中，在項(xiàng)目區(qū)域土地整理后，并種植完喬木和灌木后，深根系草本按照400g-600g/20m2的標(biāo)準(zhǔn)種植。優(yōu)選為500g/20m2的標(biāo)準(zhǔn)種植。
[0020]其中，河岸植被種植完成后，第一季度要注意外來物種的入侵問題。
[0021]本發(fā)明選用的植物，從具有鄉(xiāng)土性強(qiáng)(具有典型的地域特征，適應(yīng)本地的氣候，土壤，水質(zhì)，易成長，成活率高，以體現(xiàn)本土性和大眾化的綠化效果和生態(tài)效益)、性價(jià)比高(所選植物相對而言價(jià)格低、固土能力高)、景觀性強(qiáng)(所選植物葉形、葉色等的季節(jié)性、觀賞性和層次感強(qiáng))、固土性(所選植被起到保持水土、穩(wěn)定邊坡的作用)等多方面綜合予以考慮，同時也考慮河岸帶生態(tài)恢復(fù)完工后的后期養(yǎng)護(hù)管理的方便與經(jīng)濟(jì)。
[0022]通過資料的收集、現(xiàn)場調(diào)研、實(shí)地考察以及實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)河岸地形地貌、河岸底質(zhì)與土壤、區(qū)域氣候等，總結(jié)歸納出一套完整的河岸植被構(gòu)建體系，包括沉水植被恢復(fù)、河道植被恢復(fù)、濱岸植被恢復(fù)、河岸植被恢復(fù)四種植被構(gòu)建技術(shù)，相互協(xié)調(diào)搭配而成為一套合理有效的生態(tài)修復(fù)工程措施。
[0023]本發(fā)明的構(gòu)建方法，方法簡單易行，操作簡便，植物種類均為本地，實(shí)現(xiàn)了從河道到河岸的優(yōu)化配置，多層次針對性的進(jìn)行山地河流河岸植被生態(tài)恢復(fù)與重建。可以快速提高受毀壞的河道及河岸帶生物多樣性和生態(tài)多樣性，促進(jìn)河岸生態(tài)系統(tǒng)的監(jiān)控穩(wěn)定發(fā)展。有效的解決了河流水質(zhì)污染嚴(yán)重，河岸外來入侵物種嚴(yán)重，河岸生物多樣性低等生態(tài)問題，為河岸的自然恢復(fù)與重建提供了可行而高效的生態(tài)修復(fù)措施。
[0024]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果:
[0025](I)沉水植物、河道植物、濱岸植物和河岸植物均選擇深根系、耐沖刷、凈污能力強(qiáng)的本地物種，對恢復(fù)山地河流生物多樣性具有顯著效果；
[0026](2)該發(fā)明所涉及的河岸植被生態(tài)恢復(fù)方法，主要有河岸帶植被，但不限于河岸，還包括河床、河道、濱岸帶，對河岸帶生態(tài)修復(fù)效果明顯且是全方位的；
[0027](3)沉水植被恢復(fù)、河道植被恢復(fù)、濱岸植被恢復(fù)、河岸植被恢復(fù)中的植被選擇與搭配，分別經(jīng)過實(shí)地考察以及配置實(shí)驗(yàn)，均為適合帶修復(fù)河流的最優(yōu)植被配置；
[0028](4)該技術(shù)所選擇的植被均為本地種，便于養(yǎng)護(hù)管理，管護(hù)期間不耗費(fèi)大量的精力或增加養(yǎng)護(hù)成本，能顯著提高河岸帶的污染物凈化能力，削減經(jīng)過河岸帶的初期地表徑流，不會對生態(tài)環(huán)境有不利影響；
[0029](5)本發(fā)明的河岸植被生態(tài)恢復(fù)技術(shù)，基于自然河道治理，利用生態(tài)修復(fù)的方法，達(dá)到顯著成效的同時，美化了生態(tài)環(huán)境，增加山地河流河岸帶的審美度，促進(jìn)生態(tài)和諧，具有生態(tài)、社會和經(jīng)濟(jì)效益。

【具體實(shí)施方式】
[0030]伏牛溪概況:
[0031]伏牛溪位于重慶市大渡口區(qū)，全長7.2km，流域面積16.0km2，河道坡降16.78%,多年平均流量為0.245m3/s。流域內(nèi)由不均勻面狀水體(紅領(lǐng)巾水庫、口袋溝水庫、黃桷堡水庫、太陽灣水庫)及寬窄不一線狀水體(溪溝、河流)構(gòu)成。由于受沿岸生活污水、工業(yè)廢水排放的影響，水質(zhì)影響較為嚴(yán)重。2013年，大渡口區(qū)取消伏牛溪水域功能類別。
[0032]恢復(fù)前的狀況:
[0033]本發(fā)明實(shí)際應(yīng)用河段為一圓弧形河道及河岸帶，河道平均寬度3m，平均水深0.6m，平均流速2.65m3/s，該河岸帶內(nèi)側(cè)長70m，外側(cè)長130m，河岸帶平均寬度20m，坡度平均為30°。河道中礫石、塊石林立，無沉水植物、挺水植物生長，河道邊緣由于長期沖刷，僅有少量的禾本科植物生長，植被覆蓋度低于50%，河岸帶由于降雨和地表徑流沖刷，植被覆蓋度低于50%，植物以寥科(潷草)、菊科(小白酒草)及豆科(葛)為主?；謴?fù)技術(shù):為解決該河段面臨的水流沖刷嚴(yán)重、生物多樣性低等問題， 申請人:于2013年I月份開始介入進(jìn)行河岸植被的恢復(fù)，具體恢復(fù)措施如下:
[0034]在該河道內(nèi)交錯種植面積150m2的菹草和龍須眼子菜，形成水下沉水植物森林；
[0035]在河道內(nèi)巨石、漂石背后及邊緣種植高0.5m的石菖蒲、燈芯草20m2;
[0036]在河道邊緣的濱水帶交錯種植胸徑3cm的水樺100株，3排，行距1.5m，株距l(xiāng)m，每排35株；胸徑5cm的楓楊30株，3排，行距1.5m，株距7m，每排10株；形成緊鄰河岸的喬木帶。在喬木帶遠(yuǎn)離河道一側(cè)種植三排高1.0m的灌木，行距1.5m，株距l(xiāng)m，交錯種植火棘和中華蚊母各130株；
[0037]在喬木帶、灌木帶以及剩余的寬5m的河岸區(qū)域，通過播種的方式種植狗牙根，按照30m2/斤的量進(jìn)行播種，共播種狗牙根種子20斤。
[0038]至2014年8月，本發(fā)明應(yīng)用區(qū)域已經(jīng)恢復(fù)I年，根據(jù)2014年8月10日?13日的現(xiàn)場調(diào)查，恢復(fù)效果如下:
[0039]技術(shù)應(yīng)用區(qū)植物物種豐富度由15種提高至35種，Shannon-Wiener多樣性指數(shù)由0.675 提高至 1.452 ；
[0040]植被覆蓋度由原先的不到50%提高到目前的90% ；
[0041]植物群落由原先的3個草本群落提高至目前的12個，包括I個喬木群落，I個灌木群落，2個水生植物群落，6個草本植物群落，其中草本群落中有3個為自然萌生群落，分別為白茅群落(自生)、香蒲群落(自生)和溪水苔草群落(自生)；
[0042]技術(shù)應(yīng)用區(qū)的外來入侵種空心蓮子草、水葫蘆、小白酒草從技術(shù)應(yīng)用區(qū)內(nèi)消失，本地物種白茅、香蒲、溪水苔草出現(xiàn)在技術(shù)示范區(qū)，并形成典型的植物群落；
[0043]根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)，經(jīng)過本區(qū)域的地表徑流，其流速削減38.5%，地表徑流中顆粒物減少46.8 %，TP去除率35.6 %，TN去除率5.8 %，COD去除率15.8%，較好的減輕了入河地表徑流的污染物含量和泥沙量。
[0044]本實(shí)施例解決了以伏牛溪為代表的山地河流河岸的生態(tài)系統(tǒng)破壞，生物多樣性減低，地表水污染等問題。在利用多種陸生、水生植被的最優(yōu)搭配對伏牛溪河道進(jìn)行有效的生物多樣性恢復(fù)以及地表水凈化。與此相輔相成，恢復(fù)河岸帶的植被，為河岸植物、陸棲動物等提供生境，提高了河岸帶對初期地表徑流的凈化能力，降低了初期地表徑流流速，成為改善河岸生態(tài)系統(tǒng)的重要工程措施。
[0045]在河岸帶植被恢復(fù)過程中，緩沖帶植被組成盡量以當(dāng)?shù)貥浞N為主，考慮擬構(gòu)建地段的具體生態(tài)條件和要求，正確搭配喬木、灌木以及地被的比例。通過大量實(shí)地調(diào)查，可以知道不同植被類型組成的緩沖帶其作用也不盡相同。這樣，就可以根據(jù)場地特性和使用要求選擇合適的植被搭配類型。山地河流河岸帶由于考慮其特殊的河流地貌形態(tài)和水文形態(tài)，其構(gòu)建的植被與植物群落應(yīng)該比平原河流河岸帶具有更高的耐沖刷性、更深的植物根系、更強(qiáng)的耐水淹能力，本技發(fā)明建的山地河流河岸植被生態(tài)恢復(fù)技術(shù)充分考慮到山地河流的特征，選擇的植物既具有提高區(qū)域生物多樣性、削減初期地表徑流流速和污染物，又能抵抗山區(qū)洪水淹沒與沖刷，改善河岸及河道區(qū)域景觀的特點(diǎn)。
[0046]植物種類均為本地，實(shí)現(xiàn)了從河道到河岸的優(yōu)化配置，多層次針對性的進(jìn)行山地河流河岸植被生態(tài)恢復(fù)與重建。本項(xiàng)目的成功實(shí)施明顯提高了伏牛溪河道及河岸帶生物多樣性和生態(tài)多樣性，促進(jìn)了河岸生態(tài)系統(tǒng)的監(jiān)控穩(wěn)定發(fā)展。有效的解決了伏牛溪河流水質(zhì)污染嚴(yán)重，河岸外來入侵物種嚴(yán)重，河岸生物多樣性低等生態(tài)問題，為河岸的自然恢復(fù)與重建提供了可行而高效的生態(tài)修復(fù)措施。
【權(quán)利要求】
1.一種山地河流河岸植被生態(tài)恢復(fù)的構(gòu)建方法，其步驟是: A.河岸生境調(diào)查:對河岸區(qū)域的底質(zhì)、河岸地形和地貌、河流水文等情況進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，確定需要篩選的植物物種的生態(tài)特征； B.植物物種篩選:根據(jù)河岸帶底質(zhì)和包括土壤因子、河岸地形地貌、河流水文因子在內(nèi)的生境因子，以及包括區(qū)域氣候氣象在內(nèi)的大尺度環(huán)境因子，確定適生的植物物種，保證河岸植物的本地化、多樣化； C.在河道中種植沉水植物:在建設(shè)項(xiàng)目區(qū)，分散種植抗沖擊、耐急流的沉水植物，，恢復(fù)與重建沉水植被；所述的沉水植物包括眼子菜科、水鱉科中至少一種； D.在河道巨石、漂石上種植濕生植物:在高出水面的巨石、漂石背后種植深根系、耐水淹的天南星科、燈芯草科中的一種或二種的組合，恢復(fù)與重建河道中巨石、漂石植物群落； E.在河岸濱水區(qū)域種植濱水植物:在常水位與2年一遇洪水位之間的濱岸帶種植耐沖刷、耐水淹、深根系的挺水植物與濕地植物，所述的挺水植物與濕地植物包括燈芯草科、莎草科、天南星科植物中的至少一種，恢復(fù)與重建濱岸帶的挺水植物群落，恢復(fù)山地河流抗沖刷能力，改善河流水質(zhì)，為植物繁殖體和動物提供多種棲息環(huán)境； F.在河岸帶恢復(fù)河岸喬木、灌木和草本植物:在河岸帶按照2年一遇洪水位至20年一遇洪水位的順序種植灌木-喬木，并用禾本科或莎草科草本植物全覆蓋地被層；所述灌木包括薔薇科、金縷梅科、蕁麻科、樺木科中的至少一種，喬木包括胡桃科、樺木科、杉科中的至少一種； G.河岸植被的管理維護(hù):山地河流在大洪水過后的礫石、漂石等對沉水植物、河道植物、濱岸植物的沖刷、破壞之后，及時進(jìn)行恢復(fù)、補(bǔ)栽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的山地河流河岸植被生態(tài)恢復(fù)的構(gòu)建方法，其特征是:步驟C中，包括菹草、龍須燕子草、苦草中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的山地河流河岸植被生態(tài)恢復(fù)的構(gòu)建方法，其特征是:步驟D中，種植的植物包括燈芯草、石菖蒲、溪水苔草中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的山地河流河岸植被生態(tài)恢復(fù)的構(gòu)建方法，其特征是:步驟E種植的植物包括溪水苔草、燈芯草、石菖蒲；根據(jù)河道水位，植物構(gòu)建搭配，形成以下濱岸植物群落:燈芯草群落、溪水苔草群落、石菖蒲群落、燈芯草和溪水苔草群落、燈芯草和石菖蒲群落、溪水苔草和石菖蒲群落。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的山地河流河岸植被生態(tài)恢復(fù)植被的構(gòu)建方法，其特征是:步驟F所述的河岸帶植被恢復(fù)從2年一遇洪水位至20年一遇洪水位之間，依次種植深根系、耐沖刷和快速生長的兩排灌木，高0.8?1.2m高，冠幅直徑1.3?1.6m的灌木群落，灌木包括薔薇科、蕁麻科、樺木科等植物，形成火棘群落、水麻群落、水團(tuán)花群落、中華蚊母群落、小葉黃楊群落，以及前述幾種植物的2至5種組合，形成行距100cm，株距80cm的河岸灌叢群落；在灌木群落遠(yuǎn)離河道的外側(cè)，構(gòu)建高1.5?2.0m，胸徑3?5cm的深根系、耐水淹喬木層，包括杉科、胡桃科、樺木科的植物，形成楓楊群落、水樺群落、池杉群落，以及前述三種植物的2至3種植物組合，形成行距150cm，株距10cm的河岸喬木群落；在喬木和灌木的下方遍植禾本科或莎草科的深根系草本，采用播種的方式進(jìn)行種植，在項(xiàng)目區(qū)域土地整理后，并種植完喬木和灌木后，按照500g/20m2的標(biāo)準(zhǔn)種植。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的山地河流河岸植被生態(tài)恢復(fù)植被的構(gòu)建方法，其特征是:在項(xiàng)目區(qū)域土地整理后，并種植完喬木和灌木后，深根系草本按照400g-600g/20m2的標(biāo)準(zhǔn)種植。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的山地河流河岸植被生態(tài)恢復(fù)植被的構(gòu)建方法，其特征是: 河岸植被種植完成后，第一季度注意外來物種的入侵問題。
【文檔編號】E02B3/12GK104472176SQ201410724957
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月3日
【發(fā)明者】孫榮, 李修明, 鄧偉瓊, 顏文濤 申請人:華僑大學(xué), 重慶大學(xué)