CN105145107A - 用于丘陵型水库入库河口湿地的稳定植被生态构建方法 - Google Patents

用于丘陵型水库入库河口湿地的稳定植被生态构建方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于丘陵型水库入库河口湿地的稳定植被生态构建方法，水库水文节律调查，入库河口湿地分区，入库河口生境分区调查，根据调查结果确定适生的植物种类，并保障入库河口湿地植物的本地化和多样化；根据结果按照所选植物种类构建植被群落。低区位种植退水后快速返青，又耐淹的草本植物。中区位种植耐淹且短期耐旱灌木和草本植物。高区位种植短期耐淹且耐旱乔木、灌木和草本植物。河道滨岸区域种植湿生植物。常蓄水位以上2m高程范围区域种植耐湿、耐旱乔木、灌木和草本植物。本发明构建方法简单易行，操作简便，能实现入库河口湿地不同高程区域植物优化配置，全方位快速恢复稳定植被生态，对上游来水污染物有较强净化作用。

Description

用于丘陵型水库入库河口湿地的稳定植被生态构建方法
技术领域
本发明属于生态恢复工程技术领域，具体涉及一种用于丘陵型水库入库河口湿地的稳定植被生态构建方法。
背景技术
丘陵型水库地形高差较小，水深较浅，水面面积大，库内分布数量众多的库湾和沟叉。年调节丘陵型水库运行所形成的消落带垂直高差较小，但水平宽度较大，消落带面积较大。丘陵型水库入库河流较多，形成大面积入库河口湿地。水库运行期间，受水位淹没影响，消落带原有大部分植物死亡，植被群落长势较差，生态环境较为脆弱。消落带土壤受淹水影响，土壤结构及团聚体遭到破坏，持水能力弱，在退水后易发生干旱。表现最为脆弱的区域为入库河口消落带湿地，除受水位淹没和干旱影响之外，还受到入库河流径流的冲蚀，植被恢复极为困难。目前关于消落带植被恢复的研究成果较多，以适生植物物种选择方面的成果最为代表。消落带植被恢复也产生了很多植物群落构建方法、技术及模式，但关于入库河口湿地生态恢复的研究成果较少。消落带入库河口湿地受到上游来水的冲刷、冲蚀影响，现有的关于消落带植被恢复的成果大多未考虑这一因素。同时，植被群落的生长受到气候气象等条件制约，其他区域水库消落带植被恢复研究成果难以异地直接运用。本发明针对丘陵型水库消落带中生态较为脆弱的入库河口湿地，提出稳定植被生态构建方法，为库区生态环境保护提供借鉴。
CN103588301公开了一种湖滨湿地沉水植物群落重建及水质净化控制方法；包括如下步骤：对湖滨湿地生态修复区内的水生植物的水质净化能力和种群变化规律进行监测分析，确定出几种具有高强度净化和生存能力的水生植物作为先锋物种；确定所述先锋物种分别属于何种季节优势种，通过不同季节优势种的合理搭配构建湖滨湿地沉水植物群落；在所述湖滨湿地生态修复区内规模化快速栽培先锋物种，实现对水质的净化控制。
发明内容
本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种构建方法简单易行，操作简便，能实现入库河口湿地不同区域高程范围的植物优化配置，全方位的进行植被恢复，可快速构建入库河口湿地稳定植被生态，对上游来水中的污染物具有较强净化作用的用于丘陵型水库入库河口湿地的稳定植被生态构建方法。
本发明目的的实现方式为，用于丘陵型水库入库河口湿地的稳定植被生态构建方法，具体步骤如下：
1)水库水文节律调查：根据水库运行调度情况，调查水库防洪下限水位和正常蓄水位所形成的消落带范围及高程，夏季、秋季防洪的起止时间及汛限水位高程，蓄水至兴利水位的起止时间及高程，画出夏季汛限水位、淹水时间持续6个月的高程线一、淹水时间持续3个月的高程线二、正常蓄水位、正常蓄水位以上2m线；
2)入库河口湿地分区：根据水文节律调查，及步骤1)画出的线对入库河口湿地进行分区，自下而上分为5个区域，分别为夏季汛限水位与淹水时间持续6个月的高程线一之间的低区位、淹水时间持续6个月的高程线一与淹水时间持续3个月的高程线二之间的中区位、淹水时间持续3个月的高程线二与正常蓄水位之间的高区位、正常蓄水位与正常蓄水位以上2m线之间的河道滨岸区域和正常蓄水位以上2m高程范围区域；
3)入库河口生境分区调查：分区对入库河口的土壤、底质，地形地貌、水文水质、气候气象等情况进行详细调查，确定适生植物的生境条件；
4)植物物种筛选：根据步骤3)的调查结果确定适生的植物种类，并保障入库河口湿地植物的本地化和多样化；
5)根据步骤2)的分区结果按照步骤4)所筛选的植物种类构建植被群落；构建方法如下：
①在低区位1种植分散种植退水后快速返青，同时又耐淹的草本植物。
②在中区位2种植灌木和草本植物。沿等高线成行种植耐淹且短期耐旱灌木，在灌木下层分散种植耐淹且短期耐旱草本植物；
③在高区位3种植乔木、灌木和草本植物；沿等高线成行种植短期耐淹且耐旱的乔木和灌木，其中乔木和灌木呈行间混交，在乔木和灌木的下层分散种植短期耐淹且耐旱草本植物；
④在河道滨岸区域5种植湿生植物；沿河道侧岸种植耐冲刷、耐淹水、深根系的湿生植物群落；
⑤在正常蓄水位以上2m高程范围区域4种植耐湿、耐旱乔木、灌木和草本植物。
本发明适用于年调节、消落带垂直宽度4m～10m的水库，河口湿地范围为河道夏季汛限水位至正常蓄水位以上2m的高程范围。
本发明选用的植物，均通过水库消落带野外植被调查和室内的淹水、干旱试验筛选确定，具有易成活，性价比高、景观性良好，固土作用强等特点。
通过资料的收集、现场调研、实地考察以及实内实验的基础上，根据河口湿地地形地貌、河岸底质与土壤、区域气候等，总结归纳出一套完整的入库河口湿地稳定植被生态构建方法，包括消落带低区位、中区位和高区位，正常蓄水位以上入库河道滨岸及两岸共5种稳定植被构建技术，集成一套简单可行的生态修复措施。
本发明的构建方法简单易行，操作简便，植物种类为本地品种，实现了入库河口湿地不同区域高程范围的植物优化配置，全方位的进行植被恢复，可快速构建入库河口湿地稳定植被生态。与自然演替相比，本方法大大缩减了达到稳定生态群落所需的时间。
本发明与现有技术比较，具有以下优点和效果：
(1)该发明所涉及的入库河口湿地植被生态构建方法，还适用于水库消落带及滨岸区域，同时包括消落带范围内的沟、塘及边坡，适用范围是全方位的；
(2)所选择的植物种类在我国各地广泛分布，种植初期养护管理简便可行，中后期任其自然演替，养护投入成本较低；
(3)河道湿生植物均选择深根系、耐冲刷植物种类，对稳定入库河口湿地生态群落具有显著效果；
(4)植被选择与搭配，均经过野外实地考察以及群落配置试验，为构建入库河口湿地稳定植被生态的最优植被配置；
本发明基于生态自然恢复演替原理，在构建植被生态的同时，既美化了生态环境，又对上游来水中的污染物具有较强净化作用。
附图说明
图1为本发明入库河口分区及地物标识示意图。
具体实施方式
下面参照附图详述本发明。
参照图1，本发明的具体步骤如下：
1)水库水文节律调查：根据水库运行调度情况，调查水库防洪下限水位和正常蓄水位所形成的消落带范围及高程，夏季、秋季防洪的起止时间及汛限水位高程，蓄水至兴利水位的起止时间及高程，画出夏季汛限水位6、淹水时间持续6个月的高程线一7、淹水时间持续3个月的高程线二8、正常蓄水位9、正常蓄水位以上2m线10。图中还有山脊线11、入库河道线12。
2)入库河口湿地分区：根据水文节律调查，及步骤1)画出的线对入库河口湿地进行分区，自下而上分为5个区域，分别为夏季汛限水位6与淹水时间持续6个月的高程线一7之间的低区位1、淹水时间持续6个月的高程线一7与淹水时间持续3个月的高程线二8之间的中区位2、淹水时间持续3个月的高程线二8与正常蓄水位9之间的高区位3、正常蓄水位9与正常蓄水位以上2m线10之间的河道滨岸区域5和正常蓄水位以上2m高程范围区域4及入库河道12内，正常蓄水位以上2m高程范围以内的入库河道滨岸区域5。
3)入库河口生境分区调查：分区对入库河口的土壤、底质，地形地貌、水文水质、气候气象等情况进行详细调查，确定适生植物的生境条件；
4)植物物种筛选：根据步骤3)的调查结果确定适生的植物种类，并保障入库河口湿地植物的本地化和多样化；
5)根据步骤2)的分区结果按照步骤4)所筛选的植物种类构建植被群落；构建方法如下：
①在低区位1种植分散种植退水后快速返青，同时又耐淹的草本植物。
低区位(1)种植的草本植物为苘麻+狗牙根群落、萹蓄+狗牙根+苘麻群落、狗牙根+细叶水芹群落、细叶水芹+香根草群落和虉草+狗牙根群落中的一种或多种。
②在中区位2种植灌木和草本植物。沿等高线成行种植耐淹且短期耐旱灌木，在灌木下层分散种植草本植物；
中区位(2)种植的灌木为白刺花、牡荆和中华蚊母树中的一种或多种，灌木高0.8～1.2m，株、行距分别为1.0m和1.5m。种植的草本植物群落为狗牙根+菅草群落、狗牙根群落和芦苇+垂穗薹草群落中的一种或多种，且分别与白刺花、牡荆和中华蚊母树一一对应进行模式配置；草本植物群落种植于灌木下层。
③在高区位3种植乔木、灌木和草本植物；沿等高线成行种植短期耐淹且耐旱的乔木和灌木，其中乔木和灌木呈行间混交，在乔木和灌木的下层分散种植草本植物。
高区位(3)种植的乔木为杜梨、乌桕或枫杨中的一种或多种，灌木为算盘子、白刺花或牡荆中的一种或多种，草本植物群落为白茅群落、狗牙根群落或野艾蒿群落中一种或多种。乔木株距2m，灌木株距1m，乔木和灌木呈行间混交，行距1.5m。草本植物群落种植于乔木和灌木下层。
④在河道滨岸区域5种植湿生植物；沿河道侧岸种植耐冲刷、耐淹水、深根系的水生植物。
在河道滨岸区域(5)种植的湿生植物群落为灯芯草+溪水苔草群落、灯芯草+石菖蒲群落和溪水苔草+石菖蒲群落中的一种或多种，按照25株/m2的标准进行种植。
⑤在正常蓄水位以上2m高程范围区域4种植耐湿、耐旱乔木、灌木和草本植物。
在正常蓄水位以上2m高程范围区域4种植的乔木为侧柏和/或落羽杉，种植的灌木为紫穗槐和/或马桑；种植的草本植物群落为香根草群落，狗牙根+菵草群落和/或狗牙根+野艾蒿群落。乔木株距2m，灌木株距1m，乔木和灌木呈行间混交，行距1.5m。草本植物群落种植于乔木和灌木下层。
本发明所种植的狗牙根和苘麻采用种子繁殖，其余植物种类如：萹蓄、细叶水芹群落、香根草、虉草、白茅、野艾蒿、菅草、芦苇、垂穗薹草、香根草、菵草采用坑穴按照25株/m2的标准种植。
下面以羊山松涛湾入库河口湿地为例说明本发明。
羊山松涛湾入库河口湿地位于丹江口水库大坝左岸，面积4.84hm2，河口上游汇水面积0.28km2。因上游生产生活用水较多，流经入库河道12的流量约为150m3/d。该入库河口湿地高程160m～170m范围因南水北调中线水源地进行库底清理，乔木和灌木已被清除，在实施本发明之前，主要植物群落为野生陆生草本植物。根据南水北调中线工程设计文件，丹江口水库大坝加高运行后，所形成的消落带高程范围160m～170m。在消落带及影响区(水位影响至高程170m以上2m的范围)，原有植物群落生长受到影响。
采用本发明，丹江口水库大坝加高蓄水前，水库运行所产生的消落带范围147m～157m，原有消落带自然生长着经过40年自然演替的稳定植物群落。大坝加高蓄水后，新消落带抬升至高程160m～170m，原有入库河口湿地受淹后植物群落消亡，新的消落带进入新一轮的演替，如果不人工干预，过程漫长且生态效益有限。为此，申请人于2014年3月开始介入进行新的入库河口湿地植被恢复，具体恢复措施如下：
在低位区1种植苘麻+狗牙根群落、细叶水芹+香根草群落各5000m2。在中位区2呈环绕低位区域种植灌木马桑和中华蚊母各700棵，同时种植狗牙根群落、狗牙根+菅草群落各10000m2与灌木混交。在高位区3环绕低位区域种植乔木杜梨和乌桕各600棵，种植灌木白刺花和牡荆各600棵，种植草本植物白茅群落和狗牙根群落面积各4000m2。形成乔灌草混交群落。
在河道滨岸5种植灯芯草+石菖蒲群落面积400m2。在正常蓄水位以上2m高程范围区域4种植落羽杉、侧柏各1000棵，种植白刺花、算盘子各1150棵，种植狗牙根+罔草群落面积10000m2。
2014年9月～2015年6月，南水北调中线工程丹江口水库大坝加高初期蓄水后，水位由146m涨至161m，随后回落至155m。至2015年7月底，本发明应用该区域已经1年多，根据7月20日的现场调查恢复效果如下：
在植被未恢复区，因淹水或者干旱胁迫，植被覆盖度50％左右，植物种类数量较少。在河口湿地恢复区，所种植的植物群落生长完好，未出现植物物种死亡现象，能够适应水库蓄水淹水和退水后的干旱胁迫。
植被覆盖度由原来的约50％提高到目前的95％以上。根据水质监测指标，经过入库河口湿地的上游来水，泥沙含量削减42％，总磷浓度减少了32.4％，总氮浓度削减9.4％，对上游来水的污染物具有明显的削减作用。
本实施例解决了丹江口水库入库河口因水库调度运行引起周期性淹水胁迫，而退水后又产生干旱胁迫，进而导致植被恢复困难等问题。利用多种陆生、湿生和水生植被对丹江口水库羊山松涛湾入库河口进行湿地植被恢复，提高了该区域的植被覆盖度，提升了入库河口的湿地景观，增强了入库河口对上游来水污染负荷的削减能力。
在入库河口湿地生态构建中，植被选择以当地物种为主，考虑土壤、底质，地形地貌、水文水质、气候气象等因素，合理的搭配乔、灌及草本植物的比例。入库河口湿地相对于其他区域的植被恢复，存在淹水、干旱、水流冲刷等诸多胁迫因素，构建植物群落应该比其他区域植物群落具有高强的耐淹，耐旱及抗水流冲刷能力。本发明的入库河口湿地稳定植被生态构建方法，充分考虑了入库河口水流冲刷、水位抬升引起的淹水和退水后的干旱胁迫等因素，应用后既能恢复河口湿地植被生态，又能发挥拦截上游污染物的生态功能。

Claims (9)

1.用于丘陵型水库入库河口湿地的稳定植被生态构建方法，其特征在于：具体步骤如下：
1)水库水文节律调查：根据水库运行调度情况，调查水库防洪下限水位和正常蓄水位所形成的消落带范围及高程，夏季、秋季防洪的起止时间及汛限水位高程，蓄水至兴利水位的起止时间及高程，画出夏季汛限水位、淹水时间持续6个月的高程线一、淹水时间持续3个月的高程线二、正常蓄水位、正常蓄水位以上2m线；
2)入库河口湿地分区：根据水文节律调查，及步骤1)画出的线对入库河口湿地进行分区，自下而上分为5个区域，分别为夏季汛限水位与淹水时间持续6个月的高程线一之间的低区位、淹水时间持续6个月的高程线一与淹水时间持续3个月的高程线二之间的中区位、淹水时间持续3个月的高程线二与正常蓄水位之间的高区位、正常蓄水位与正常蓄水位以上2m线之间的河道滨岸区域和正常蓄水位以上2m高程范围区域；
3)入库河口生境分区调查：分区对入库河口的土壤、底质，地形地貌、水文水质、气候气象等情况进行详细调查，确定适生植物的生境条件；
4)植物物种筛选：根据步骤3)的调查结果确定适生的植物种类，并保障入库河口湿地植物的本地化和多样化；
5)根据步骤2)的分区结果按照步骤4)所筛选的植物种类构建植被群落；构建方法如下：
①在低区位种植分散种植退水后快速返青，同时又耐淹的草本植物。
②在中区位种植灌木和草本植物。沿等高线成行种植耐淹且短期耐旱灌木，在灌木下层分散种植耐淹且短期耐旱草本植物；
③在高区位种植乔木、灌木和草本植物；沿等高线成行种植短期耐淹且耐旱的乔木和灌木，其中乔木和灌木呈行间混交，在乔木和灌木的下层分散种短期耐淹且耐旱植草本植物；
④在河道滨岸区域种植湿生植物；沿河道侧岸种植耐冲刷、耐淹水、深根系的湿生植物群落；
⑤在正常蓄水位以上2m高程范围区域种植耐湿、耐旱乔木、灌木和草本植物。
2.根据权利要求1所述的用于丘陵型水库入库河口湿地的稳定植被生态构建方法，其特征在于：低区位(1)种植的草本植物为苘麻+狗牙根群落、萹蓄+狗牙根+苘麻群落、狗牙根+细叶水芹群落、细叶水芹+香根草群落和虉草+狗牙根群落中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的用于丘陵型水库入库河口湿地的稳定植被生态构建方法，其特征在于：中区位(2)种植的灌木为白刺花、牡荆和中华蚊母树中的一种或多种，种植的草本植物群落为狗牙根+菅草群落、狗牙根群落和芦苇+垂穗薹草群落中的一种或多种。
4.根据权利要求1或3所述的用于丘陵型水库入库河口湿地的稳定植被生态构建方法，其特征在于：中区位(2)种植的灌木高0.8～1.2m，株、行距分别为1.0m和1.5m；种植的草本植物群落分别与白刺花、牡荆和中华蚊母树一一对应进行模式配置；草本植物群落种植于灌木下层。
5.根据权利要求1所述的用于丘陵型水库入库河口湿地的稳定植被生态构建方法，其特征在于：高区位(3)种植的乔木为杜梨、乌桕或枫杨中的一种或多种，灌木为算盘子、白刺花或牡荆中的一种或多种，草本植物群落为白茅群落、狗牙根群落或野艾蒿群落中一种或多种。
6.根据权利要求1或5所述的用于丘陵型水库入库河口湿地的稳定植被生态构建方法，其特征在于：高区位(3)种植的乔木株距2m，灌木株距1m，乔木和灌木呈行间混交，行距1.5m；草本植物群落种植于乔木和灌木下层。
7.根据权利要求1所述的用于丘陵型水库入库河口湿地的稳定植被生态构建方法，其特征在于：在正常蓄水位以上2m高程范围区域(4)种植的乔木为侧柏和/或落羽杉，种植的灌木为紫穗槐和/或马桑；种植的草本植物群落为香根草群落，狗牙根+菵草群落和/或狗牙根+野艾蒿群落。
8.根据权利要求1或7所述的用于丘陵型水库入库河口湿地的稳定植被生态构建方法，其特征在于：乔木株距2m，灌木株距1m，乔木和灌木呈行间混交，行距1.5m。草本植物群落种植于乔木和灌木下层。
9.根据权利要求1、2、3、5或7所述的用于丘陵型水库入库河口湿地的稳定植被生态构建方法，其特征在于：所种植的狗牙根和苘麻采用种子繁殖，萹蓄、细叶水芹群落、香根草、虉草、白茅、野艾蒿、菅草、芦苇、垂穗薹草、香根草、菵草、采用坑穴按照25株/m2的标准种植。
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