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植物护岸技术在生态型河道中的应用 河岸带是河流生态系统的水陆交汇处，是控制养分管理、沉积物控制和水土流失管理以及淡水资源环境系统的重要组成部分。河流植被缓冲带是河流带的重要组成部分和重要的水陆生态交错带，在控制河岸侵蚀、防止地表径流、径流、河流水质、调节水温、为水生动植物提供栖息地、维护河流生物多样性和生态系统完整性以及改善河岸景观质量方面发挥着重要作用。以及改善河流景观的质量状况。近年来人工建设或修复的生态型河道正在受到推崇,所采用的河岸带植被重建,就是采用有生命力植物的根、茎(枝)或整体作为结构的主体元素,按一定方式和方向排列扦插、种植或掩埋在边坡的不同位置,在植物群落生长和建群过程中加固和稳定边坡,控制水土流失和实现生态修复。 从国外城市河道整治的发展趋势来看,尽可能保持河道的自然风貌已成为当今国际上先进城市的治理准则,美国、法国、瑞士、奥地利等国都在积极修建生态河堤,恢复河岸水边植物群落与河畔林。日本在20世纪30年代初就开展了“创造多自然型河川计划”,提倡既有条件的河段应尽可能利用木桩、竹笼、卵石等天然材料来修建河堤,并将其命名为“生态河堤”。而国内近年来也相继开展了生态型河道建设方面的探索,河道整治中的河道护岸技术也由原来的纯工程性措施向生态型河道护岸技术发展。但大多集中在对生态护岸的定义、功能的定性描述,或是只关注护岸技术本身,而往往忽视了对已完成的生态护岸工程进行跟踪监测或工程后评估,对其演变过程和应用类型认识不足。特别是对植物护岸技术在生态护岸中的作用缺乏深入研究或系统开发。以活的植物为主要结构的生态护岸技术,不是简单的绿化工程,而是充分考虑河流生态系统的自我修复能力。目前,我国在河岸植被缓冲带生态水文功能、结构设计、规划管理方面的研究工作刚刚起步,本研究结合上海崇明生态岛的杜鹃河生态型河道示范工程,探讨以植物为主要结构体的生态型护岸技术,以期为我国河岸带植被重建的生态修复技术的研究提供参考。 1 护岸工程种植植物 实验河道位于崇明生态岛东端的杜鹃河。崇明生态岛是长江口大型冲积海岛,密集的河网水系是崇明岛五大特色景观之一。杜鹃河在崇明岛东部陈家镇,是崇明生态岛的一条重要镇级河道,总长约500 m,平均河宽约8 m,河道坡岸裸露陡直,植被覆盖率很低。河道两岸为农田和一小段民居,降雨所形成的地表径流未经任何缓冲直接排入河道,水土流失较严重,坡岸和水面景观较差。选取了300 m长的河段作为植物生态护岸工程示范,种植植物包括:杞柳(Salix suchowensis)(柴笼14 m,石笼20 m,土工布20 m;灌丛垫105 m2);垂柳(Salix babylonica)(扦头140 m2);挺水植物(野茭白,Zizania caduuciflora)549 m2,菖蒲(Acorus calamus)602 m2);沉水植物(菹草,Potamogeton crispus),未统计);结缕草(Zoysia Sinica)983 m2及其他灌木和乔木。示范工程建设自2006年2月起,至2007年3月基本完成了建设和种植工程。 根据研究区域不同河段的生态特征,包括河岸坡度、水文条件、土壤特性以及河段周围环境特征,主要采用了3种植物护岸技术:全系列生态护岸、土壤生物工程以及复合式生物稳定技术,并将这3种技术有机组合,形成多种植物生态护岸方案。 1.1 湿生植物及湿生乔木 全系列生态护岸技术是从坡脚至坡顶依次种植沉水植物、浮叶植物、挺水植物、湿生植物(乔、灌、草)等一系列护岸植物,形成多层次生态防护,兼顾生态功能和景观功能。挺水、浮叶以及沉水植物,能有效减缓波浪对坡岸水位变动区的侵蚀。坡面常水位以上种植耐湿性强、固土能力强的草本、灌木及乔木,共同构成完善的生态护岸系统,既能有效地控制土壤侵蚀,又能美化河岸景观。杜鹃河的全系列生态护岸在坡顶种植垂柳、水杉(Metasequoia glyptostoboides)等本地的湿生乔木,株距为5 m;常水位(2.6 m标高)以上岸坡种植火棘(Pyracantha fortuneana)、黄馨(Jasminum mesnyi)等耐湿性强的观赏灌木,地被铺设固坡效果好的结缕草;常水位附近种植根系较发达的野茭白、菖蒲、芦苇(Phragmites communis)等本地挺水植物;向下种植芡实(Euryale ferox)等浮叶植物和菹草等沉水植物。全系列生态护岸技术主要应用在那些出现表层土壤侵蚀、植被稀少、景观要求较高的河段。 1.2 植物体工程特点 土壤生物工程是一种边坡生物防护工程技术。 这种技术在国外已经发展了几十年,用于公路边坡、河道坡岸、海岸边坡等各类边坡的生态治理。这类护岸技术使用大量的可以迅速生长新根的本地木本植物,最常用的木本灌木和乔木如柳(Salixspp.)、杨(Pop