霍 然,吳亦紅 ,李春友,田在鋒
(1.河北省生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究院,050037,石家莊;2.河北省水環(huán)境科學(xué)實驗室,050037,石家莊;3.河北農(nóng)業(yè)大學(xué),071000,保定)
河岸緩沖帶又稱濱岸緩沖帶或緩沖帶,處于陸地生態(tài)系統(tǒng)和河流生態(tài)系統(tǒng)的交匯處。 河岸緩沖帶特殊的區(qū)位條件使其具有豐富的生態(tài)功能,但隨著人類活動對自然界的改造逐步加深, 河岸緩沖帶生境遭到不同程度破壞,其生態(tài)功能嚴(yán)重退化甚至喪失。通過人工構(gòu)建河岸緩沖帶,即在河道兩側(cè)構(gòu)建寬度在1 m 到100 m 之間的永久植物帶,可有效恢復(fù)生態(tài)環(huán)境。
大清河屬海河流域, 跨山西、河北、北京、天津 4 個省(直轄市),是華北地區(qū)“六河五湖”重要河流。 河北省境內(nèi)流域總面積4.31 萬km2, 其中白洋淀上游流域面積3.12 萬km2, 下游1.19 萬km2。 大清河作為“華北明珠”白洋淀的重要供水線,其河岸緩沖帶的構(gòu)建、生態(tài)系統(tǒng)和生態(tài)功能的恢復(fù)對華北地區(qū)生態(tài)文明建設(shè)具有重要意義。
河岸緩沖帶具有4 個方向的結(jié)構(gòu)特征,即上游與下游、河床與河岸、地表水與地下水以及緩沖帶隨時間的變化。 河岸緩沖帶從河床至河岸可劃分為三個部分:近岸水域、濱水區(qū)和近岸陸域。 近岸水域植被以水生植物為主, 濱水區(qū)植被主要為濕生植物,近岸陸域一般生長陸生植物。
河岸緩沖帶處于陸地和河流的過渡區(qū)域,結(jié)構(gòu)完整的河岸緩沖帶往往具有環(huán)保、生態(tài)、防洪和社會服務(wù)等多方面功能。
①截留面源污染。 河岸緩沖帶通過植被截留和過濾作用,阻擋較大的泥沙和有機物進入河流;通過植物吸收、土壤吸附和微生物的硝化反硝化作用, 削減由陸地向水體遷移的氮、磷等營養(yǎng)元素;植被的存在減緩了地表徑流的流速,加強了地表徑流通過河岸緩沖帶時的下滲,徑流中含有的有機農(nóng)藥等可被微生物轉(zhuǎn)化降解。
②防浪護坡保持水土。 河岸緩沖帶植被莖干枝葉和枯枝落葉等,能在一定程度上抑制臨近河岸的湍流、降低水流流速;植物根系對土壤有固著作用,能抵抗水流沖刷、減少水土流失;一些低矮植物還能截留淤泥和有機質(zhì),進一步鞏固河岸帶土壤。
③提供動植物棲息地。 河岸緩沖帶截留的氮、磷等營養(yǎng)成分,為植物提供了濕潤、營養(yǎng)豐富的生長環(huán)境。河岸緩沖帶處于水陸過渡帶, 具有獨特的氣候條件,適宜陸生植物、濕生植物和水生植物等多種類型植物生長, 保育了許多植物物種, 同時也為動物提供了充足的食物和良好的棲息場所。
大清河流域在河北省內(nèi)按高程和地貌可分為西部山區(qū)和東部平原。西部山區(qū)地形起伏較大,河水沖刷能力強,水土流失嚴(yán)重;東部平原地勢平坦,土壤受侵蝕影響肥力較低。
大清河河岸緩沖帶受人類活動影響, 原生植被因過度砍伐而退化,河岸緩沖帶植被脆弱。 河流沿岸居民點、工廠、企業(yè)廣泛分布,尤其在西部山區(qū),河道兩岸是主要的生活生產(chǎn)場所,河岸緩沖帶結(jié)構(gòu)被破壞,近岸陸域、濱水區(qū)等結(jié)構(gòu)缺失。 河岸緩沖帶截留面源污染能力不足,河流污染較為嚴(yán)重;水源涵養(yǎng)和水土保持能力低下,水土流失嚴(yán)重。 構(gòu)建大清河河岸緩沖帶, 能夠減少污染物進入河道,提升大清河水質(zhì),保持水土的同時還能恢復(fù)其生態(tài)功能,為瀕危植物提供適宜的生長條件。
河岸緩沖帶范圍, 可從基于防洪功能、截污功能和其他生態(tài)功能的角度確定。 從防洪角度考慮,河岸緩沖帶區(qū)域可劃定為洪泛區(qū),在城鎮(zhèn)地區(qū),河道自然擺動范圍、濕地、河岸棲息地、河道階地都屬于河岸緩沖帶區(qū)域。河岸緩沖帶寬度取決于防洪等級及洪泛區(qū)所需,緩沖帶寬度和位置影響因素包括高程、地形、土壤和植被等。 根據(jù)流域水文數(shù)據(jù), 可借助GIS 分析模擬水位淹沒范圍;根據(jù)河道擺動規(guī)律及水量,確定河道尤其是主河槽擺動預(yù)留范圍。
截留面源污染是河岸緩沖帶的重要生態(tài)功能。 河岸緩沖帶截留面源污染物的功能大小與其寬度有密切關(guān)系,適宜的緩沖帶寬度才能有效控制面源污染。 通常認(rèn)為30~60 m 的河岸緩沖帶可以阻止50%以上流向河流的沉積物,同時能夠控制氮、磷等面源污染物質(zhì)的匯入,此外還需要根據(jù)當(dāng)?shù)貙嶋H情況具體分析。
河岸緩沖帶的生態(tài)功能并不是獨立存在的, 不同河岸植被帶寬度,功能也不同。 當(dāng)沿河植被寬度大于30 m 時,可有效降低溫度,控制養(yǎng)分流失,過濾污染物;大于80 m 時,可較好地控制沉積物及土壤元素流失;大于600 m 時,能創(chuàng)造自然的、物種豐富的景觀結(jié)構(gòu),含大量林內(nèi)種。
大清河流域東部平原區(qū)河流的河岸緩沖帶一般較西部山區(qū)河流的河岸緩沖帶更寬。 大清河流域西部山區(qū),山勢高峻,連綿起伏,河谷深切,河岸緩沖帶最窄;地勢自西向東逐漸降低,崗巒起伏,河岸緩沖帶變寬,坡麓及低地被黃土覆蓋,區(qū)域河谷型階地發(fā)育; 東部平原區(qū)近山區(qū)坡度較大,河流階地發(fā)育,前緣地形更為平緩開闊,河岸緩沖帶加寬;洼淀地區(qū)位于平原區(qū)東部的白洋淀及其周圍,海拔在10 m 以下, 為各河流沖積扇的交接地帶,地勢低洼,除白洋淀為常年性淀泊外,大部分地段多為季節(jié)性積水洼地或沼澤,河岸帶范圍進一步擴大。 但由于人類活動的影響和破壞,部分河段河岸緩沖帶退化。 河岸緩沖帶的恢復(fù)和構(gòu)建中河岸緩沖帶的具體范圍,還需要結(jié)合該河段的立地條件和目標(biāo)功能具體分析。
大清河的植被以鄉(xiāng)土樹種為主,主要是楊樹、柳樹、椿樹、榆樹、槐樹等常見樹種,喬木種類單一,樹下野草形成的地被植物群落結(jié)構(gòu)單一,水生植物缺乏,生態(tài)系統(tǒng)相對脆弱。 因此,需要引進新的鄉(xiāng)土植物。 根據(jù)大清河流域堤防統(tǒng)計,約有70%以上的河流、湖泊堤防護坡為土堤,為河岸緩沖帶植物群落構(gòu)建的實施提供了方便。 在評估河岸緩沖帶立地條件基礎(chǔ)上,立足不同河段功能需求,對河岸緩沖帶植物群落進行配置。
近岸陸域植物群落構(gòu)建,應(yīng)采用陸生喬木、灌木和草本植物相結(jié)合的形式。 根據(jù)場地條件,植物緩沖帶盡量選擇較大寬度,盡量利用附近或鄰近的退耕還林地,與果園、片林地、防護林帶等植被結(jié)合在一起,擴大植物緩沖帶的水平尺度和生物多樣性。 盡量提高植被緩沖帶與周邊其他綠色廊道的連通性,保證河流生態(tài)走廊與外界信息流、能量流、物質(zhì)流交換的可達性、銜接性、暢通性。
大清河近岸陸域樹種選擇以適合當(dāng)?shù)刈匀簧L條件的鄉(xiāng)土植物為主要植物類型,以水土流失防護或水土保持為主要目的,模擬自然界植物群落更加健康的“喬—灌—草”模式,對河岸緩沖帶植物進行合理配置,形成有層次的植物群落。 建群樹種以速生楊、毛白楊等為主;灌木(小喬木)樹種采用胡枝子、紫穗槐、金葉榆等;林下植物選用艾蒿、黃花蒿、飛蓬等。
濱水區(qū)構(gòu)建植物群落, 應(yīng)該充分考慮濱水區(qū)水文條件,從水質(zhì)凈化、駁岸加固、種類多樣性等功能考慮,種植各種喜水、耐水植物;種植污水凈化能力強、根系發(fā)達類植物,增加駁岸穩(wěn)定性;發(fā)展水生植被、濕生植被,提高水域生物凈化功能。應(yīng)充分恢復(fù)和利用現(xiàn)有植物種類, 盡量不使用外來物種;選用多樣化植物種類,選擇適當(dāng)位置營建植物景觀效果。
大清河濱水區(qū)植物群落分為河坡灌草組群和水緣濕生植物組群兩部分。 河坡灌草組群是從修復(fù)水生態(tài)系統(tǒng)出發(fā),河坡應(yīng)種植多年生草本植物和灌木,減弱水流對河岸的沖擊作用。 可利用八字磚、六棱護坡網(wǎng)格磚等進行植草,增強抗沖刷能力。 水緣濕生植物是河道植物景觀中的過渡帶植物,常見的有香蒲、黑三棱、美人蕉、石菖蒲等。 可直接栽在河邊的灘地上,或者栽在盆、缸及竹木筐之類的容器做成的定床上。
水生植物按生活類型分為挺水植物、浮水植物、漂浮植物和沉水植物。 除沉水植物外,水生植物主要種植在河道兩側(cè)的淺水處或緩流處。 近岸水域植物配置,水生植物以適合區(qū)域為主,植物群落構(gòu)建應(yīng)充分考慮防洪安全問題,尊重安全性原則。 比如河道是河流水資源的重要載體,其主要功能包括行洪排澇、 蓄水灌溉等,所以主河槽水中不宜種植植物。
大清河近岸水域植物群落構(gòu)建應(yīng)充分考慮防洪安全的問題,應(yīng)選擇耐水濕、耐沖刷的植物,可選擇蘆葦、黃花菖蒲、香蒲、茭白、荊三棱等。 由于河流季節(jié)性水位漲落,被水淹的土地出露水面,周期性成為陸地,這部分區(qū)域的植物應(yīng)選擇在汛期耐水濕、枯水期耐干旱的植物。 一般為挺水植物和濕生植物,如蘆葦、香蒲、荊三棱、獐茅、稗草、狗牙根等。
大清河河岸緩沖帶范圍要統(tǒng)籌考慮保護生物棲息地要求、河流生態(tài)安全、城市防洪、河流歷史文化等情況,依據(jù)景觀單元邊界、GIS 模擬泄洪區(qū)、城市建設(shè)區(qū)域邊界、道路邊界和河流邊界等綜合確定。 河岸緩沖帶植物群落的構(gòu)建應(yīng)根據(jù)大清河具體河段的實際情況,綜合考慮河流所處位置、城市發(fā)展與水資源關(guān)系等,科學(xué)合理優(yōu)化配置植物資源和水資源。 對破壞嚴(yán)重和生態(tài)敏感脆弱區(qū)的河流段落進行重點修復(fù)。 在大清河現(xiàn)有植物資源基礎(chǔ)上, 維持原生種群和區(qū)系,利用鄉(xiāng)土植物,不斷提高生態(tài)功能和綠色景觀質(zhì)量。 植物群落要按照層次、結(jié)構(gòu)進行合理搭配。 在構(gòu)建河岸緩沖帶的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)環(huán)保、生態(tài)、社會功能等的恢復(fù),最終提升大清河流域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。