CN111527819A - 一种滨海湿地盐地碱蓬的修复方法 - Google Patents

一种滨海湿地盐地碱蓬的修复方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种滨海湿地盐地碱蓬的修复方法，在滨海湿地上设置格栅，所述格栅由湿地禾本科草本植物编织而成；所述格栅由若干个横向分割装置和纵向分割装置垂直交叉设置构成，所述格栅内部形成若干个方形的网格单元，所述网格单元内设有梅花形布置的坑洞微地形。本发明将格栅结合坑洞微地形修复，使得碱蓬的生存环境得以改善。

Description

一种滨海湿地盐地碱蓬的修复方法
技术领域
本发明涉及一种滨海湿地盐地碱蓬的修复方法。
背景技术
黄河三角洲滨海湿地是我国暖温带最完整、最辽阔和年轻的湿地生态***, 也是鸟类迁徙的重要中转站、越冬栖息地以及繁殖地, 具有丰富的生物多样性。由于其地理位置和成陆因素特殊, 新生土地成土历程短、熟化程度低，土壤养分少但盐分含量极高, 盐碱化程度严重。盐地碱蓬(Suaeda salsa) 是黄河三角洲滨海湿地的优势物种，盐地碱蓬湿地具有水土保持、提供栖息生境、净化污染等生态功能。近年来，在农田围垦、港口建设等高强度的围填海活动和气候变化双重影响下，黄河三角洲水沙失衡、水盐失衡，导致水文连通和生物连通阻断，盐地碱蓬湿地已经出现不同程度的退化，生境斑块破碎化，严重影响了黄河三角洲湿地的结构和功能。因此，恢复盐地碱蓬退化湿地已成为保障区域生态安全，促进区域经济、生态协调发展的当务之急。
目前黄河三角洲部分地区采用引黄河水进行以淡压咸的方法恢复改良退化盐地碱蓬湿地，并取得了一定的成果，但由于区域淡水资源缺水，上游来水不足而难以大范围实施。还有通过添加一些化学改良剂改善土壤盐碱化程度来修复盐地碱蓬，但大剂量的使用会造成土壤板结。而移栽等生物方法对重度退化盐地碱蓬湿地进行生态修复，见效慢，效果欠佳。
由此，需要开发一种能够利用现有资源修复退化盐地碱蓬湿地并具有修复工程成本低、绿色环保特点的方法。
发明内容
本发明的目的在于一种修复工程成本低、绿色环保的滨海湿地盐地碱蓬的修复方法。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案为：在滨海湿地上设置格栅，所述格栅由湿地禾本科草本植物编织而成；所述格栅由若干个横向分割装置和纵向分割装置垂直交叉设置构成，所述格栅内部形成若干个方形的网格单元，所述网格单元内设有梅花形布置的坑洞微地形。
进一步地，所述格栅设置在潮间带盐地碱蓬湿地的裸斑区和退化区。
进一步地，所述格栅的布设时间为每年十一月中旬至十二月中旬。
进一步地，所述格栅为浅格格栅和深格格栅中的一种。
进一步地，所述浅格格栅由若干个圆柱或者条柱形的格栅条拼接而成，所述格栅条形成浅格格栅的横向分割装置和纵向分割装置，所述格栅的横向分割装置和纵向分割装置垂直交叉形成浅格网格单元，所述格栅条的制备方法为收集湿地禾本科草本植物的秸秆，编织成捆，用绳将其打结固定。
进一步地，所述深格格栅由若干编织草席围成，所述编织草席形成深格格栅的横向分割装置和纵向分割装置，所述横向分割装置和纵向分割装置垂直交叉形成深格网格单元，所述编织草席为用湿地禾本科草本植物编制成，所述编织草席中的间隙为1-2mm。
进一步地，所述浅格格栅的网格单元紧贴地表设置，所述网格单元的长宽分别为：长25cm-100cm，宽25cm-100cm，格栅条的直径为3-10cm，根据所述格栅条布设在滨海湿地潮间带的位置设置网格单元的大小：布设在低潮滩、中潮滩和高潮滩上的网格单元的面积和格栅条直径依次增大。
进一步地，所述的浅格格栅网格单元的长宽和格栅条的直径分别为：高潮滩每个网格单元长80-100cm、宽80-100cm、格栅条直径8-10cm，中潮滩每个网格单元长50-60cm、宽50-60cm、格栅条直径5-8cm，低潮滩每个网格单元长25-35cm、宽25-35cm、格栅条直径3-5cm。
进一步地，所述深格格栅的网格单元长宽高及埋深分别为：长25cm-100cm，宽25cm-100cm，高15-20cm，埋深为15cm-30cm；根据所述格栅布设在滨海湿地潮间带的位置设置网格单元的大小：布设在低潮滩、中潮滩和高潮滩上的网格单元的体积依次增大；所述深格格栅的网格单元采用垄沟培土的方式将格栅埋入土壤。
进一步地，所述深格格栅中网格单元的长宽高及埋深分别为：高潮滩每个网格单元长80-100cm、宽80-100cm、高15-20cm、埋深15-20cm，中潮滩每个网格单元长50-60cm、宽50-60cm、高15-20cm、埋深20-25cm，低潮滩每个网格单元长25-35cm、宽25-35cm、高15-20cm、埋深25-30cm。
进一步地，所述湿地禾本科草本植物为芦苇或互花米草中的一种或两种。
进一步地，所述梅花形布置为在所述网格单元内四个角和中心共五处用取土器制造人工微地形坑洞；坑洞的直径和深度依据潮间带的位置设定，沿低潮滩、中潮滩和高潮滩的坑洞的直径和深度逐渐增大和加深；其中低潮滩坑洞直径5cm，深度5cm; 中潮滩坑洞直径10-15cm，深度8-10cm；高潮滩坑洞直径15-20cm，深度10-15cm。
本发明的有益效果是：
本发明在滨海湿地上设置的格栅具有保水性，可有效改善修复区域的土壤的微环境比如含水率、盐度和微生物结构等局部土壤环境条件，通过改善局部土壤水盐条件，增强了水文连通强度，设置的格网单元通过改变地上微地形增加了对盐地碱蓬种子的截留率，创造盐地碱蓬种子萌发的适宜条件，提高了种子萌芽和成活率，盐地碱蓬的生存环境得以改善，对于局部范围内滨海湿地恢复有良好的修复效果。
本发明格栅结合坑洞微地形修复，通过坑洞微地形修复，增加了地表粗糙度，利于截留种子的均匀分布；同时坑洞微地形结构形成后改变了地形地貌，对土壤理化指标的改善其积极作用，有利于盐地碱蓬的定植与生长，从而吸引更多的蟹类打洞、定居，促进洞穴挖掘面积的扩张，提升生物连通度，对生态***有正反馈效应。
本发明格栅可降解，其分解过程释放的营养物质，可以为盐地碱蓬生长提供营养物质。本发明格栅牢固，可防止潮水冲刷和海冰侵蚀。
本发明修复方法具有修复工程成本低和绿色环保的优点，有广阔的应用前景和推广价值。
附图说明
图1深格格栅的结构示意图；
图2浅格格栅的结构示意图；
图3在网格单元内梅花形布置的坑洞微地形的示意图；
图4水文连通指数与生物量的耦合关系曲线；
图5水文、土壤及植物生长状况参数相关性分析结果。
图中，1深格格栅，2盐地碱蓬，3坑洞，4网格单元，5浅格格栅的格栅条。
具体实施方式
以下结合具体实施例来详细说明本发明的修复方法。
实施例1
本实施例提供了一种滨海湿地盐地碱蓬的修复方法，在滨海湿地上设置格栅，所述格栅由湿地禾本科草本植物编织而成；所述格栅由若干个横向分割装置和纵向分割装置垂直交叉设置构成，所述格栅内部形成若干个方形的网格单元，所述网格单元内设有梅花形布置的坑洞微地形，增强恢复区的水文连通和生物连通。所述格栅设置在潮间带盐地碱蓬湿地的裸斑区和退化区。所述格栅的布设时间为每年十一月中旬至十二月中旬。所述网格单元内生长有盐地碱蓬。
本实施例的格栅为浅格格栅，如图2所示，所述浅格格栅由若干个圆柱或者条柱形的格栅条5拼接而成，所述格栅条5形成浅格格栅的横向分割装置和纵向分割装置，所述格栅的横向分割装置和纵向分割装置垂直交叉形成浅格网格单元，所述格栅条5的制备方法为收集草本植物的秸秆，编织成捆，用绳将其打结固定。所述浅格格栅的网格单元4紧贴地表设置，所述网格单元的长宽分别为：长25cm-100cm，宽25cm-100cm，格栅条的直径为3-10cm，根据所述格栅条布设在滨海湿地潮间带的位置设置网格单元的大小：布设在低潮滩、中潮滩和高潮滩上的网格单元的面积和格栅条5直径依次增大。
为保证格栅网格单元中截留的潮水携带的盐地碱蓬种子的相对均匀分布，设置格栅的同时，所述网格单元内设有梅花形布置的坑洞微地形，如图3所示，增加比表粗糙度。所述梅花形布置为在所述网格单元4内四个角和中心共五处用取土器制造人工微地形坑洞3；坑洞3的直径和深度依据潮间带的位置设定，沿低潮滩、中潮滩和高潮滩的坑洞的直径和深度逐渐增大和加深，高潮滩坑洞直径15-20cm，深度10-15cm。。
本实施例中，所述的浅格格栅设置在高潮滩，所述的浅格格栅网格单元的长宽和格栅条的直径分别为：每个网格单元长80-100cm、宽80-100cm、格栅条直径8-10cm，本实施例中，每个网格单元长90cm、宽90cm、格栅条直径9cm。所述湿地禾本科草本植物为芦苇。高潮滩坑洞直径为18cm，深度为13cm。
实施例2
本实施例和实施例1的区别在于，本实施例所述的浅格格栅设置在中潮滩，中潮滩每个网格单元长50-60cm、宽50-60cm、格栅条直径5-8cm，本实施例中，每个网格单元长55cm、宽53cm、格栅条直径7cm。所述湿地禾本科草本植物为芦苇。中潮滩坑洞直径可选范围为10-15cm，深度8-10cm，本实施例中潮滩坑洞直径为13cm，深度为9cm。
实施例3
本实施例和实施例1的区别在于，本实施例所述的浅格格栅设置在低潮滩，每个网格单元长25-35cm、宽25-35cm、格栅条直径3-5cm，本实施例中，每个网格单元长35cm、宽25cm、格栅条直径4cm。本实施例中低潮滩坑洞直径5cm，深度5cm。所述湿地禾本科草本植物为互花米草。互花米草比芦苇植株木质化程度高、韧性更强，耐盐耐淹，抗风浪，更适合做格栅，同时，互花米草被列入世界最危险的100种入侵种名单。其表现在：⑴破坏近海生物栖息环境，影响滩涂养殖；⑵堵塞航道，影响船只出港；⑶影响海水交换能力，导致水质下降，并诱发赤潮；⑷威胁本土海岸生态***，致使大片红树林消失。所以本发明还有废物利用的作用。
实施例4
本实施例提供了一种滨海湿地盐地碱蓬的修复方法，在滨海湿地上设置格栅，所述格栅由湿地禾本科草本植物编织而成；所述格栅由若干个横向分割装置和纵向分割装置垂直交叉设置构成，所述格栅内部形成若干个方形的网格单元，所述网格单元内设有梅花形布置的坑洞微地形，增强恢复区的水文连通和生物连通。所述格栅设置在潮间带盐地碱蓬湿地的裸斑区和退化区。所述格栅的布设时间为每年十一月中旬至十二月中旬。所述网格单元内生长有盐地碱蓬。
本实施例的格栅为深格格栅，如图1所示，图中示意的网格结构为编织草席围成的格栅，其中的植被为盐地碱蓬2。所述深格格栅1由若干编织草席围成，所述编织草席形成深格格栅1的横向分割装置和纵向分割装置，所述横向分割装置和纵向分割装置垂直交叉形成深格网格单元，所述编织草席为用湿地禾本科草本植物编制成，本实施例选用为互花米草，所述编织草席为通过横向、纵向草本植物垂直交叉编制而成，相邻编制线之间的间隙为1-2mm。所述深格格栅1的网格单元长宽高及埋深分别为：长25cm-100cm，宽25cm-100cm，高15-20cm，埋深为15cm-30cm；根据所述格栅布设在滨海湿地潮间带的位置设置网格单元的大小：布设在低潮滩、中潮滩和高潮滩上的网格单元的体积依次增大；所述深格格栅1的网格单元采用垄沟培土的方式将格栅埋入土壤。
本实施例中，所述深格格栅设置在高潮滩，每个网格单元可以设置为长80-100cm、宽80-100cm、高15-20cm、埋深15-20cm，本实施例中每个网格单元为长90cm、宽90cm、高18cm、埋深16cm。所述湿地禾本科草本植物为互花米草。本实施例中，梅花形布置为在所述网格单元内四个角和中心共五处用取土器制造人工微地形坑洞；高潮滩坑洞直径15-20cm，深度10-15cm。本实施例中，坑洞直径18cm，深度12cm。
实施例5
本实施例和实施例4的区别在于，本实施例深格格栅设置在中潮滩，每个网格单元长50-60cm、宽50-60cm、高15-20cm、埋深20-25cm，本实施例中每个网格单元为长58cm、宽52cm、高16cm、埋深21cm。所述湿地禾本科草本植物为互花米草。本实施例中，梅花形布置为在所述网格单元内四个角和中心共五处用取土器制造人工微地形坑洞；中潮滩坑洞直径10-15cm，深度8-10cm。本实施例中，坑洞直径13cm，深度9cm。
实施例6
本实施例和实施例4的区别在于，本实施例深格格栅设置在低潮滩，低潮滩每个网格单元长25-35cm、宽25-35cm、高15-20cm、埋深25-30cm，本实施例中网格单元长35cm、宽32cm、高19cm、埋深30cm。所述湿地禾本科草本植物为互花米草。本实施例中，梅花形布置为在所述网格单元内四个角和中心共五处用取土器制造人工微地形坑洞；其中低潮滩坑洞直径5cm，深度5cm。
本方法利用滨海湿地现有生物资源，如芦苇，互花米草等，将其制作加工成生物格栅材料，投入到盐地碱蓬修复工程中，可有效的截留盐地碱蓬种子，提高种子萌芽和成活率，对于局部范围内滨海湿地恢复有良好的修复效果。
添加人工生物栅格，可改善栅格周围土壤微环境如含水率，盐度，微生物结构等，通过改善局部土壤环境水盐条件，创造盐地碱蓬种子萌发的适宜条件。
植物栅格所用皆为本地植物材料如芦苇，互花米草，绿色可降解，其分解过程释放的营养物质，可以为盐地碱蓬生长提供营养物质。
修复效果测试
在某黄河三角洲盐地碱蓬退化湿地，参考实施例3浅格格栅微地形修复和实施例6深格格栅微地形修复方法，以互花米草为原料，分别将浅格格栅和深格格栅应用到当地盐地碱蓬的修复工程中去，以人工降滩和人工沟渠为对比，人工降滩为在上述黄河三角洲盐地碱蓬退化湿地用挖土设备挖掘人工降滩，构建低洼区以截留种子和水分。人工沟渠为在上述黄河三角洲盐地碱蓬退化湿地通过挖土设备挖掘人工沟渠，汇集地表径流，加强水系之间的沟通，提高湿地水文连通强度。在实施上述修复一年后，对修复的退化湿地进行实地生态调查，采集土壤、植物样品进行室内分析，明晰不同修复措施对湿地水文连通和生物连通强度的改变，并综合评估各措施的修复效果。
（1）基于湿度的水文连通指数
根据土壤湿度构建湿地水文连通指数，考察和测试各样点的水文连通强度状况。
测试结果表明，本发明的格栅和微地形结合的修复方法和人工降滩这三种修复措施所在地土壤的水文连通指数均高于其对照组即未实行修复措施的相邻区域，这表明三种修复措施都起到了保持土壤水分提高水文连通的效果。其中降滩修复区的水文连通度最高，这是由于降滩构建的低洼地区集水量更加充足，在降滩修复区，靠近潮沟的降滩样地比其他降滩样地相比，其水文连通性最高。
（2）水文连通性对植物生长的影响
从水文连通指数与生物量的耦合关系来看见图4，调查区域的水文连通指数在0.154~0.243之间，其中大部分位于0.183~0.211之间，在这一范围内分布最多的点为本发明浅格格栅微地形修复和深格格栅微地形修复方法，最少的为人工降滩。这反映了降滩对原来退化湿地水文改变的力度最大。从生物量来看，找到生物量排列的中位数（y=a），发现生物量小于中位数a的样点大部分为对照样地和降滩修复区，大于中位数的大部分是修复样地，且最多的为深格格栅微地形修复方法样地，其次是浅格格栅微地形修复样地，一方面说明两种格栅微地形修复措施均对碱蓬生长起到了促进作用，另一方面则说明降滩修复后碱蓬长势较差。从现场调查也可以看出，降滩修复地区多处于积水状态，植物生长很少，旁边的高地反而长势更好，紧挨着沟渠两侧的碱蓬长势良好。这说明人工降滩和沟渠虽然加强了湿地的水文连通性，但是水文连通性过强反而不利于碱蓬的生长。由于水文连通度受地形、地下水位等因素影响较大，所以采用三种修复技术及其对照组的水文连通度之间均无显著差异，但采用三种修复技术样地水文连通度的平均值均略高于各自的对照处理组。因此，人工降滩、浅格格栅微地形修复和深格格栅微地形修复三种修复技术可在一定程度上提高湿地的水文连通性。土壤硬度受水文连通度影响较大，不同修复技术及对照组土壤的硬度之间无显著差异，但与水文连通度结果相反，采用三种修复技术样地水文连通度的平均值均低于各自的对照处理组。另外，采用浅格格栅微地形修复和深格格栅微地形修复技术的土壤样地的生物量及盖度均显著高于其对照组，由此表明浅格格栅微地形修复和深格格栅微地形修复技术对植物生长均起促进作用，从而可有效恢复湿地植被。但人工降滩未促进湿地植被的恢复。
对修复示范区水文、土壤及植物生长状况参数进行相关性分析，如图5所示。水文连通指数与土壤硬度呈极显著负相关关系，表明土壤硬度随水文连通性的增大而降低。修复区样地植被的生物量、盖度和密度两两之间分别存在显著正相关关系。另外，水文连通指数与植物的生物量、盖度和密度之间存在显著正相关关系，表明在适当范围内提高水文连通度可有效促进植物生长，有助于湿地植被的恢复。
综上可以发现几种修复措施实施的样地均较未实施修复措施的样地，其水文连通性都得到提高，特别是人工降滩和沟渠的连通性提高最大。水文连通性的提高一定上也提到了湿地的水分，促进了碱蓬的生长，但是过高的水文连通反而不利于碱蓬的生长。本发明格栅和人工微地形改造重塑了湿地生境，截留种子和水分，使得碱蓬的生存环境得以改善，综合看来格栅和微地形结合修复的措施最佳。

Claims (10)

1.一种滨海湿地盐地碱蓬的修复方法，其特征在于：在滨海湿地上设置格栅，所述格栅由湿地禾本科草本植物编织而成；所述格栅由若干个横向分割装置和纵向分割装置垂直交叉设置构成，所述格栅内部形成若干个方形的网格单元，所述网格单元内设有梅花形布置的坑洞微地形。
2.根据权利要求1所述的一种滨海湿地盐地碱蓬的修复方法，其特征在于：所述格栅为浅格格栅和深格格栅中的一种。
3.根据权利要求2所述的一种滨海湿地盐地碱蓬的修复方法，其特征在于：所述浅格格栅由若干个圆柱或者条柱形的格栅条拼接而成，所述格栅条形成浅格格栅的横向分割装置和纵向分割装置，所述格栅的横向分割装置和纵向分割装置垂直交叉形成浅格网格单元，所述格栅条的制备方法为收集湿地禾本科草本植物的秸秆，编织成捆，用绳将其打结固定。
4.根据权利要求2所述的一种滨海湿地盐地碱蓬的修复方法，其特征在于：所述深格格栅由若干编织草席围成，所述编织草席形成深格格栅的横向分割装置和纵向分割装置，所述横向分割装置和纵向分割装置垂直交叉形成深格网格单元，所述编织草席为用湿地禾本科草本植物编制成，所述编织草席中的间隙为1-2mm。
5.根据权利要求3所述的一种滨海湿地盐地碱蓬的修复方法，其特征在于：所述浅格格栅的网格单元紧贴地表设置，所述网格单元的长宽分别为：长25cm-100cm，宽25cm-100cm，格栅条的直径为3-10cm，根据所述格栅条布设在滨海湿地潮间带的位置设置网格单元的大小：布设在低潮滩、中潮滩和高潮滩上的网格单元的面积和格栅条直径依次增大。
6.根据权利要求5所述的一种滨海湿地盐地碱蓬的修复方法，其特征在于：所述的浅格格栅网格单元的长宽和格栅条的直径分别为：高潮滩每个网格单元长80-100cm、宽80-100cm、格栅条直径8-10cm，中潮滩每个网格单元长50-60cm、宽50-60cm、格栅条直径5-8cm，低潮滩每个网格单元长25-35cm、宽25-35cm、格栅条直径3-5cm。
7.根据权利要求4所述的一种滨海湿地盐地碱蓬的修复方法，其特征在于：所述深格格栅的网格单元长宽高及埋深分别为：长25cm-100cm，宽25cm-100cm，高15-20cm，埋深为15cm-30cm；根据所述格栅布设在滨海湿地潮间带的位置设置网格单元的大小：布设在低潮滩、中潮滩和高潮滩上的网格单元的体积依次增大；所述深格格栅的网格单元采用垄沟培土的方式将格栅埋入土壤。
8.根据权利要求7所述的一种滨海湿地盐地碱蓬的修复方法，其特征在于：所述深格格栅中网格单元的长宽高及埋深分别为：高潮滩每个网格单元长80-100cm、宽80-100cm、高15-20cm、埋深15-20cm，中潮滩每个网格单元长50-60cm、宽50-60cm、高15-20cm、埋深20-25cm，低潮滩每个网格单元长25-35cm、宽25-35cm、高15-20cm、埋深25-30cm。
9.根据权利要求1所述的一种滨海湿地盐地碱蓬的修复方法，其特征在于：所述湿地禾本科草本植物为芦苇或互花米草中的一种或两种。
10.根据权利要求1所述的一种滨海湿地盐地碱蓬的修复方法，其特征在于：所述梅花形布置为在所述网格单元内四个角和中心共五处用取土器制造人工微地形坑洞；坑洞的直径和深度依据潮间带的位置设定，沿低潮滩、中潮滩和高潮滩的坑洞的直径和深度逐渐增大和加深；其中低潮滩坑洞直径5cm，深度5cm; 中潮滩坑洞直径10-15cm，深度8-10cm；高潮滩坑洞直径15-20cm，深度10-15cm。
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