用蘆葦恢復(fù)受損河岸

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1、廢棄礦場上的草原植物生物多樣性和重金屬生物有效性之間的關(guān)系目前,我國的大多數(shù)城市段河流的自我凈化及自我恢復(fù)能力降低、河流水體污染嚴(yán)重。河流水體污染嚴(yán)重的根本原因在于水利工程設(shè)計(jì)上,基于牛頓力學(xué)而形成的以“還原論”思想為基礎(chǔ)的工程技術(shù)體系。其缺點(diǎn)在于沒有考慮人工構(gòu)造物對生物及生態(tài)環(huán)境的影響,忽略了河流也是具有生命(生物)的生態(tài)系統(tǒng),結(jié)果人工構(gòu)造物隔斷了水生態(tài)系統(tǒng)和陸地生態(tài)系統(tǒng)的聯(lián)系,破壞了河流的各種生態(tài)過程,導(dǎo)致河流的自我凈化及自我恢復(fù)能力降低、河流水體污染嚴(yán)重的后果。國外對修復(fù)受損河流生態(tài)系統(tǒng)的研究發(fā)展很快,20世紀(jì)70年代以來,德國、瑞士、日本等發(fā)達(dá)國家進(jìn)行了大量的

2、混凝土河岸的生態(tài)修復(fù)實(shí)驗(yàn)研究,大規(guī)模改修了混凝土河岸,恢復(fù)河流的自然生態(tài)系統(tǒng),積累了大量成果范例。其中重要的一條就是恢復(fù)重建受損河岸生態(tài)系統(tǒng),首先需要恢復(fù)河岸原有的蘆葦群落。蘆葦(Phragmitesaustralis)是禾本科多年生草本植物,世界廣布種,在自然生境中,以根狀莖繁殖為主,能適應(yīng)不同的生態(tài)環(huán)境,在水深20～50cm,pH6.5～9.0的范圍內(nèi),能夠正常生長發(fā)育,形成群落,是構(gòu)成河岸植物群落的代表植物種。蘆葦具有很強(qiáng)的水質(zhì)凈化、緊縛土壤及為動(dòng)植物、微生物提供生息生存空間等環(huán)境保護(hù)作用。同時(shí)蘆葦在景觀美化和農(nóng)業(yè)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)方面都是一種非常重要的植物,其作為

3、綠化淺水帶和河岸緩沖帶的植物材料已在世界各地廣泛種植。但是由于人類活動(dòng)對生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)重干擾,農(nóng)村、城市的開發(fā),河岸的混凝土化,導(dǎo)致蘆葦自然群落正在大面積減少,其具有的環(huán)境保護(hù)作用在不斷喪失。目前關(guān)于蘆葦?shù)难芯砍晒?多集中于研究蘆葦?shù)男螒B(tài)結(jié)構(gòu)、群落調(diào)節(jié)、生理生態(tài)特性等方面。但基于以減少對蘆葦原生地破壞,恢復(fù)重建混凝土河岸的蘆葦群落為目的,快速培育蘆葦幼苗技術(shù)和方法的研究則很少。本研究提出一種在確保河岸工程具有抗洪防止河岸侵蝕結(jié)構(gòu)的前提條件下,將河岸工程設(shè)計(jì)為蘆葦?shù)壬锬軌蛏娴亩嗫紫督Y(jié)構(gòu),恢復(fù)重建河岸生態(tài)系統(tǒng)的工程化方法。研究地區(qū)的自然概況實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)位于長春市東北師范大學(xué)

4、凈月校區(qū)內(nèi),實(shí)驗(yàn)河流段為流經(jīng)校區(qū)的凈月潭水庫泄洪河道下游。該區(qū)屬于溫帶大陸性半濕潤季風(fēng)氣侯,年平均氣溫為4.6℃,冬季1月份最冷,最低氣溫達(dá)-36.5℃,平均氣溫為-17.2℃;夏季7月份最熱,最高氣溫達(dá)38℃,平均氣溫為23℃。年平均日照約2866h,平均降水量為567.0mm。實(shí)驗(yàn)河段長約700m,寬約為8.0m,河床比降約為1/1000,河道深度為1.5～2m,河床構(gòu)成為淤泥和礫石,最大洪水流速約0.1m·s-1。河流南側(cè)為混凝土護(hù)岸;對岸側(cè)為自然裸露的土質(zhì)岸坡,坡度約為30°～45°,坡腳沖刷侵蝕嚴(yán)重,其中岸坡種植稀疏河柳(SalixbabylonicaL.)

5、,雜草優(yōu)勢種主要有野稗(E1crusgalli)、狗尾草(S.viridis)、莧菜(A.retroflexusL.)等。研究方法6月份,選長50m、寬14m的典型退化自然裸露的土質(zhì)岸坡為實(shí)驗(yàn)區(qū)(A)構(gòu)建蘆葦群落,其對照區(qū)為自然裸露的土質(zhì)岸坡(B)和混凝土護(hù)岸(C)。我國目前廣泛采用的漿砌石等混凝土護(hù)岸工程設(shè)計(jì)未考慮動(dòng)植物及微生物的生存,沒有其能夠生存的孔隙空間。本研究在傳統(tǒng)的護(hù)岸工程設(shè)計(jì)中加入生態(tài)學(xué)原理,在保證能夠達(dá)到防止河岸崩塌及侵蝕的同時(shí),創(chuàng)造出生物能夠生存的多孔隙河岸空間,營造生物的生育環(huán)境,建設(shè)符合生態(tài)學(xué)原理的新型護(hù)岸工程。根據(jù)實(shí)驗(yàn)地的河道特性,在實(shí)驗(yàn)區(qū)(A

6、)選擇用蘆葦恢復(fù)受損河岸生態(tài)系統(tǒng)的工程化方法中的拋石+蘆葦護(hù)岸法,即正常水位線以下的區(qū)域使用石質(zhì)緊硬的花崗巖鋪設(shè),塊石粒徑為3～50cm;拋石護(hù)岸厚度,近岸部分的拋石厚度為0.6～0.8m,而對離岸較近的拋石厚度為0.8～1.0m,在石頭間縫隙內(nèi)扦插蘆葦苗。實(shí)驗(yàn)共用石料26m3。施工后對各項(xiàng)檢測指標(biāo)進(jìn)行了跟蹤調(diào)查。檢測指標(biāo)與測定方法由以下指標(biāo)檢測蘆葦型生態(tài)護(hù)岸工程是否滿足抵抗洪水侵蝕的工程強(qiáng)度和是否為生物生存提供了棲息環(huán)境。1.抗沖刷及侵蝕力:在河岸邊設(shè)置觀測樁測定。2.植物覆蓋率:設(shè)置1m×1m的樣方調(diào)查。3.底棲動(dòng)物生物量、密度和多樣性指數(shù)的測定:在護(hù)岸坡腳角各設(shè)

7、置50cm×50cm×20cm的底泥采樣點(diǎn)3個(gè),在每個(gè)采樣點(diǎn)各采底泥泥樣3個(gè),混合為代表樣品。底棲動(dòng)物用鋼篩篩選后,撿出肉眼可見的生物放入塑料瓶內(nèi),用4%的福爾馬林液固定,然后鑒定種類、計(jì)數(shù)及稱量。然后,將之換算成生物量(g/m2),并推算出密度(個(gè)/m2)。底棲動(dòng)物多樣性指數(shù)按Shannon-Wiener生物多樣性指數(shù)方程計(jì)算:sH=-ΣPilogP2-ii=1式中,H為生物多樣性指數(shù);s為物種數(shù)目;Pi為屬于種i的個(gè)體在全部個(gè)體s中的比例。4.經(jīng)濟(jì)成本:實(shí)際成本計(jì)算方法。結(jié)果與分析1.抗沖刷及侵蝕力實(shí)際觀測可知,在施工后的7～9月雨水集中季節(jié),實(shí)