CN111758327A - 一种滨海退化湿地盐地碱蓬的扶垄塑沟修复方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及生态修复技术领域，提供了一种滨海退化湿地盐地碱蓬的扶垄塑沟修复方法。本发明通过扶垄塑沟对滨海退化湿地中的盐地碱蓬种群退化区域或裸斑区域进行微地形改造，通过人为定量化增加地表地形的复杂度和异质性来增大土壤表层的粗糙度，从而增强对潮汐水动力的干扰，增加盐地碱蓬种子的有效截留量；通过扶垄塑沟形成的规则起伏状土壤地形地貌，既可以储存水分、缓解水盐胁迫，又可以拦截潮汐中的种子流和营养物质，促使种子萌发，最终起到良好的修复效果。本发明的修复方法简单易行，便于大规模机械作用，可广泛应用于滨海退化湿地盐地碱蓬的近自然修复。

Description

一种滨海退化湿地盐地碱蓬的扶垄塑沟修复方法
技术领域
本发明涉及生态修复技术领域，尤其涉及一种滨海退化湿地盐地碱蓬的扶垄塑沟修复方法。
背景技术
滨海湿地分布于海陆交界处和淡咸水交汇处的沿海地带，通常位于海岸带或河口附近。受海陆交互作用的影响，表现为动态的、复杂的和脆弱的生态***。在资源供给、调节大气环境、蓄洪防旱、污染物降解、水质净化、生物多样性保护以及社会文化载体方面发挥重要作用。而滨海盐沼湿地占据陆地和海洋之间的关键界面，提供多种生态和经济功能，如：为濒危鸟类、底栖生物和鱼类提供生活环境，维持生物多样性，提供多种生态***功能(固碳、释放氧气等)。尽管全球各个国家采取了各种保护措施，近几十年来，滨海湿地盐沼生态***还是面临不同程度的退化和丧失。其退化和丧失的主要驱动力为：全球变暖所带来的海平面上升对湿地的侵蚀和淹没；人为活动如围填海活动(修建港口、筑坝修路、石油开采、农田及养殖、工业及居民用地)和污染(石油污染事件、养殖废水排放、农业化肥面源污染排水、工业及生活废水排放)；生物入侵和生物干扰(如互花米草入侵、动物植食)；极端气候事件(极端干旱和风暴潮)以及水文连通受阻、减弱和时空分布不均衡等。以上原因共同导致滨海湿地的退化和大面积丧失。而重要物种的恢复和修复是使退化湿地重新展示其生态功能的重要有力措施之一。
盐地碱蓬作为中国北方滩涂湿地的明星物种，在维持生态***多样性，提供生态***服务功能、改善栖息地结构和环境中发挥巨大作用。近年来，滨海湿地盐地碱蓬面积出现大幅度萎缩，其中高、中潮位的盐地碱蓬群落退化尤为严重，这主要是由于该区域水文连通格局在人为干扰和全球气候变化的双重影响下发生改变，导致盐地碱蓬大面积萎缩和丧失。尤其是在中、高潮滩，由于潮汐淹没频率较低，太阳辐射导致的水分蒸发强度大，形成大面积裸斑区域，目前针对盐地碱蓬的退化并没有较好的修复方法，主要还是保持不干扰，遵循自然修复的原则。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种滨海退化湿地盐地碱蓬的扶垄塑沟修复方法。本发明提供的修复方法能够有效修复滨海退化湿地盐地碱蓬，简单易行，生态效益好。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种滨海退化湿地盐地碱蓬的扶垄塑沟修复方法，包括以下步骤：
在盐地碱蓬种子成熟落地时期或落地后期，对待修复区域进行修复；所述待修复区域为滨海退化湿地中的盐地碱蓬种群退化区域或裸斑区域；所述修复的方法为：在待修复区域地表进行扶垄塑沟。
优选的，所述修复的施工时间为11月底～12月底。
优选的，所述修复的施工时间为两次大潮的中间时段。
优选的，所述待修复区域为滨海退化湿地的中、高潮滩区域。
优选的，当所述待修复区域为滨海退化湿地的中潮滩区域时，所述扶垄塑沟的垄高为20～30cm，垄宽为50～80cm，沟深为5～8cm。
优选的，当所述待修复区域为滨海退化湿地的高潮滩区域时，所述扶垄塑沟的垄高为20～30cm，垄宽为50～80cm，沟深为10～15cm。
优选的，所述扶垄塑沟的模式包括三种，分别为：仅平行于潮汐方向扶垄塑沟、仅垂直于潮汐方向扶垄塑沟、在平行于潮汐方向和垂直于潮汐方向上交错扶垄塑沟。
优选的，所述扶垄塑沟使用犁耕机进行。
本发明提供了一种滨海退化湿地盐地碱蓬的扶垄塑沟修复方法，包括以下步骤：在盐地碱蓬种子成熟落地时期或落地后期，对待修复区域进行修复；所述待修复区域为滨海退化湿地中盐地碱蓬种群退化区域或裸斑区域；所述修复的方法为：在待修复区域地表进行扶垄塑沟。本发明通过扶垄塑沟对待修复区域进行微地形改造，通过人为定量化增加地表地形的复杂度和异质性来增大土壤表层的粗糙度，从而增强对潮汐水动力的干扰，增加盐地碱蓬种子的有效截留量。本发明通过扶垄塑沟人工构造规则的起伏状土壤地形地貌，既可以储存水分、缓解水盐胁迫，又可以拦截潮汐中的种子流和营养物质，促使种子萌发，最终起到良好的修复效果。
进一步的，本发明根据待修复区域的潮位特征选择合适的修复参数，构建合适的沟垄结构，能够进一步保证修复效果。
本发明提供的修复方法操作简单、成本低廉、生态效益好，后期维护方便，便于大规模机械作业，黄河三角洲退化湿地修复的实践结果表明，该技术具有良好的可行性，可广泛应用于滨海退化湿地盐地碱蓬的近自然修复。
实施例结果表明，本发明提供的修复方法能够提高表层土壤的含水率，大幅度降低土壤盐分含量，具有良好的生态效益，且能够大幅度增加原有盐地碱蓬的密度和覆盖率，明显提高退化区域盐地碱蓬的生物量和种子源强度，并能聚集螃蟹等底栖生物的定居，增加修复区域的生物多样性，有助于提高该区域生态***的稳定性。
附图说明
图1为本发明所述扶垄塑沟修复方法的概念图，其中左侧的图为扶垄塑沟修复方法的三维常规概念图，右侧的图为高、低潮位下扶垄塑沟修复方法的二维剖面概念图；
图2为不同扶垄塑沟模式和参数修复下的盐地碱蓬群落密度对比柱状图；
图3为不同扶垄塑沟模式和参数修复下的盐地碱蓬覆盖度对比柱状图；
图4为不同起垄模式和参数修复下盐地碱蓬群落内螃蟹洞数量的对比柱状图；
图5为不同起垄模式和参数修复下区域的土壤盐度变化对比柱状图；
图6是不同起垄模式和参数修复下的区域土壤含水率变化的对比柱状图。
具体实施方式
对本发明中涉及到的术语进行解释：
盐地碱蓬(Suaeda salsa)：为藜科碱蓬属一年生草本植物，叶片肉质，耐盐碱，是中国北方滩涂湿地重要的植被之一，不仅具有重要的食用价值、经济价值、药用价值，而且具有较好的耐盐碱特性，具有重要的实用价值，在退化湿地生态恢复过程中具有重要作用。作为潮滩湿地先锋物种的盐地碱蓬，其生境是丹顶鹤、东方白鹳、黑嘴鸥、白鹭、鹬等鸟类的主要栖息地，同时还具有维持湿地功能和生物多样性、防风固堤、调节气候等多种重要生态作用。盐地碱蓬常分布于海陆交互作用的潮滩地带，大面积盐地碱蓬在潮滩分布形成奇特壮丽的“红地毯”景观，例如我国北方的辽河三角洲和黄河三角洲等地。
水文连通：是指以水为介质的物质、能量及生物在水文循环各要素内或各要素之间进行传输的过程。
土壤种子库：是指存在于土壤上层凋落物和土壤中全部存活种子的总和。
本发明提供了一种滨海退化湿地盐地碱蓬的扶垄塑沟修复方法，包括以下步骤：
在盐地碱蓬种子成熟落地时期或落地后期，对待修复区域进行修复；所述待修复区域为滨海退化湿地中盐地碱蓬种群退化区域或裸斑区域；所述修复的方法为：在待修复区域地表进行扶垄塑沟。
在本发明中，所述修复的施工时间为盐地碱蓬种子成熟落地时期或落地后期，具体优选为11月底～12月底，且在施工时需尽量避免较大潮汐时间的干扰，优选在两次大潮的中间时段进行施工。
在本发明中，所述待修复区域为滨海退化湿地中盐地碱蓬种群退化区域或裸斑区域，所述滨海退化湿地具体是指由于人类活动导致的水文连通受阻的滨海湿地，所述裸斑区域具体是指由高盐胁迫导致的盐地碱蓬裸斑区域。在本发明中，所述待修复区域优选为滨海退化湿地的中、高潮滩区域，即本发明的待修复区域具体优选为：滨海退化湿地中、高潮滩区域中的盐地碱蓬种群退化区域或裸斑区域。
在本发明中，所述修复的方法为：在待修复区域地表进行扶垄塑沟；所述扶垄塑沟具体为在地表进行机械开沟、起垄。在本发明中，当所述待修复区域为滨海退化湿地的中潮滩区域时，所述扶垄塑沟的垄高优选为20～30cm，更优选为25～28cm，垄宽优选为50～80cm，更优选为60～70cm，沟深优选为5～8cm，更优选为6～7cm；当所述待修复区域为滨海退化湿地的高潮滩区域时，所述扶垄塑沟的垄高优选为20～30cm，更优选为25～28cm，垄宽优选为50～80cm，更优选为60～70cm，沟深为10～15cm，更优选为12～13cm；在本发明中，所述沟深具体是指中、高潮滩地平线到土沟底部的距离，所述垄高具体是指土垄顶部到土沟底部的垂直距离，所述垄宽具体是指相邻两个土沟中心的距离，具体如图1所示，图1为本发明所述扶垄塑沟修复方法的概念图，其中左侧的图为扶垄塑沟修复方法的三维常规概念图，右侧的图为高、低潮位下扶垄塑沟修复方法的二维剖面概念图。
在本发明中，所述扶垄塑沟优选使用犁耕机进行；在本发明的具体实施例中，通过设定犁耕机的入土深度和密度即可得到符合上述垄高、垄宽和沟深的沟垄结构。本发明通过开沟起垄得到尺寸均一、垄宽和沟深适宜的微地形结构，并且本发明根据待修复区域的潮位特征选择合适的修复参数，构建合适的沟垄结构，能够进一步保证修复效果。
在本发明中，所述扶垄塑沟的模式优选包括三种，分别为：仅平行于潮汐方向扶垄塑沟(简称为平行于潮汐方向起垄)、仅垂直于潮汐方向扶垄塑沟(简称为垂直于潮汐方向起垄)、在平行于潮汐方向和垂直于潮汐方向上交错扶垄塑沟(简称为两方向垂直交错起垄)。在本发明中，平行于潮汐方向起垄的模式侧重于加强纵向水文连通，垂直于潮汐方向起垄的模式侧重于增加种子库的截留效率，两方向垂直交错起垄的模式可以在改善水文连通结构的同时适当增加种子库的截留效率；此外，所述的三种扶垄塑沟模式均可以增加滨海退化湿地土壤表层的粗糙度，增大对潮汐水动力的干扰，有效增加土壤含水率、缓解水盐胁迫、拦截营养物质、促使种子萌发，起到良好的修复效果。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
在黄河三角洲高潮滩某处裸露的退化光滩区域选择24组30m*30m的大样方(总共120m*180m)，设计三种垄沟犁耕方式，两种垄高和沟深，在修复前测定各样方区域土壤的含水率和盐度，在11月底到12月底之间的两次大潮的中间时段对各样方区域分别做以下处理：
1、不做处理(对照组)；
2、沿平行于潮汐方向扶垄塑沟(参数：土垄高度30cm，宽度50cm，土沟深度15cm)；
3、沿平行于潮汐方向扶垄塑沟(参数：土垄高度30cm，宽度80cm，土沟深度15cm)；
4、沿垂直于潮汐方向扶垄塑沟(参数：土垄高度30cm，宽度50cm，土沟深度15cm)；
5、沿垂直于潮汐方向扶垄塑沟(参数：土垄高度30cm，宽度80cm，土沟深度15cm)；
6、沿平行于潮汐方向和垂直于潮汐方向交错扶垄塑沟(参数：土垄高度30cm，宽度50cm，土沟深度15cm)；
7、沿平行于潮汐方向和垂直于潮汐方向交错扶垄塑沟(参数：土垄高度30cm，宽度80cm，土沟深度15cm)。
其中：对照组设置6组样方，处理方式2～7各设置3组样方，对照组的6组样方在空间上分别对应于处理方式2～7(例如：在同一区域内，设置四组样方，其中三组按照方式2进行处理，一组作为对照组)，以消除空间因素对结果的影响。
在次年的盐地碱蓬成熟期测定各样方区域盐地碱蓬的密度、覆盖度、生物量、种子源强度、螃蟹洞密度以及土壤的含水率和盐度，所得结果如图2～6所示，其中，对照组的结果按照对应处理组的垄宽进行分组统计，例如，将处理方式2、4、6对应的对照组样方中盐地碱蓬的密度进行统计，在图中表示为垄宽为50cm时对照组(未处理的光滩)的盐地碱蓬的密度。
图2为不同扶垄塑沟模式和参数修复下的盐地碱蓬群落密度对比柱状图。根据图2可以看出，使用本发明的方法该退化区域修复后，各修复模式下盐地碱蓬的密度均显著高于未处理的光滩区域，修复效果良好。其中采用仅平行于潮汐方向扶垄塑沟的模式进行修复时，垄宽为80cm的试验组盐地碱蓬密度显著高于垄宽为50cm的试验组，垄宽为80cm的试验组盐地碱蓬密度约为170株/m2，垄宽为50cm的试验组盐地碱蓬密度约为80株/m2；采用仅垂直于潮汐方向扶垄塑沟的模式进行修复时，垄宽为50cm的试验组盐地碱蓬密度显著高于垄宽为80cm的试验组，垄宽为50cm的试验组盐地碱蓬密度约为110株/m2，垄宽为80cm的试验组盐地碱蓬密度约为80株/m2；采用平行、垂直于潮汐两方向交错扶垄塑沟的模式进行修复时，垄宽为80cm的试验组盐地碱蓬密度显著高于垄宽为50cm的试验组，垄宽为80cm试验组盐地碱蓬密度约为170株/m2，垄宽为50cm的试验组盐地碱蓬密度约为130株/m2。
图3为不同扶垄塑沟模式和参数修复条件下的盐地碱蓬覆盖度对比柱状图。根据图3可以看出，采用本发明的方法对该退化区域进行修复后，不同修复模式下该区域盐地碱蓬的植被覆盖度均显著高于未处理的光滩区域。其中，采用仅平行于潮汐方向扶垄塑沟的模式进行修复时，垄宽为80cm的试验组区域植被覆盖度显著高于垄宽为50cm的试验组，垄宽为80cm的试验组的区域植被覆盖度约为80％，垄宽为50cm的试验组的区域植被覆盖度约为57％；采用仅垂直于潮汐方向扶垄塑沟的模式进行修复时，垄宽为50cm的试验组区域植被覆盖度显著高于垄宽为80cm的试验组，垄宽为50cm的试验组的区域植被覆盖度约为65％，垄宽为50cm的试验组的区域植被覆盖度约为47％；采用平行、垂直于潮汐方向扶垄塑沟的模式进行修复时，两种垄宽条件下修复后的区域植被覆盖度不存在显著性差异，均约为60％。
图4为不同起垄模式和参数修复下盐地碱蓬群落内螃蟹洞数量的对比柱状图。根据图4可以看出，采用本发明的方法对该区域进行修复后，各修复模式下螃蟹洞密度均显著大于未处理的光滩区域，反映了本发明具有聚集底栖生物，提高生物多样性的重要作用。其中，采用仅平行于潮汐方向扶垄塑沟的模式进行修复时，两种垄宽修复下的螃蟹洞密度不存在显著性差异，约为2个/m2；采用仅垂直于潮汐方向扶垄塑沟的模式进行修复时，垄宽为50cm的试验组区域内螃蟹洞密度显著高于土垄宽为80cm的试验组，垄宽为50cm的试验组区域内螃蟹洞密度约为5个/m2，垄宽为80cm的试验组区域内螃蟹洞密度约为2个/m2；采用平行、垂直于潮汐方向扶垄塑沟的模式进行修复时，垄宽为50cm的试验组区域内螃蟹洞密度显著高于垄宽为80cm的试验组，垄宽为50cm的试验组区域内螃蟹洞密度约为5个/m2，垄宽为80cm的试验组区域内螃蟹洞密度约为2个/m2。
图5为不同起垄模式和参数修复下区域的土壤盐度变化对比柱状图。根据图5可以看出，采用本发明的方法对该区域进行修复，可以在一定程度上降低修复区域土壤的盐度。其中，垄宽为50cm时，采用仅平行于潮汐方向扶垄塑沟的模式进行修复的区域，土壤盐度与未处理光滩区域不存在显著性差异，采用仅垂直于潮汐方向扶垄塑沟和平行、垂直于潮汐两方向交错扶垄塑沟的模式进行修复的区域，土壤盐度均低于未处理的光滩区域；土垄宽为80cm时，采用仅平行于潮汐方向扶垄塑沟和仅垂直于潮汐方向扶垄塑沟的模式进行修复的区域，土壤盐度与未处理光滩区域不存在显著性差异，采用平行、垂直于潮汐两方向交错扶垄塑沟的模式进行修复的区域，土壤盐度低于未处理的光滩区域。
图6是不同起垄模式和参数修复下的区域土壤含水率变化的对比柱状图。根据图6可以看出，通过采用本发明的方法对该区域进行修复，各修复模式下区域土壤含水率均略高于未处理光滩。
实施例2：在滨海湿地高潮区裸滩修复盐地碱蓬
1)选择黄河三角洲高潮滩某处裸露的退化滩涂50亩为盐地碱蓬修复区域；
2)工程实施的时间选择在11月底到12月底之间的两次大潮的中间时段；
3)修复区边界划定和标识固定，利用微型飞行拍摄机记录修复前退化区现状，用于对比修复景观效果；
4)使用犁耕机对地表沿着平行于潮汐方向、垂直于潮汐方向交错进行机械开沟、起垄，设置垄高为30cm，垄宽为80cm，沟深为15cm。
实施例3：在滨海湿地高潮滩水文连通受阻区修复盐地碱蓬
1)选择黄河三角洲某处出现死亡形成裸露(即裸斑区域)的盐地碱蓬群落50亩为修复区域；
2)工程实施的时间选择在11月底到12月底之间的两次大潮的中间时段；
3)使用犁耕机对地表沿着垂直于潮汐方向进行机械开沟、起垄，设置的垄高为25cm，垄宽为60cm，沟深为10cm。
实施例4：在滨海湿地中潮滩裸滩处修复盐地碱蓬群落
1)选择黄河三角洲中潮滩裸斑区域200亩为修复区域；
2)工程实施的时间选择在11月底到12月底之间的两次大潮的中间时段；
3)使用犁耕机对地表沿着平行于潮汐方向进行机械开沟、起垄，设置垄高为20cm，垄宽为50cm，沟深为8cm。
实施例5：在滨海湿地中潮滩盐地碱蓬群落修复斑秃裸露
1)选择黄河三角洲中潮滩裸斑区域100亩为修复区域；
2)工程实施的时间选择在11月底到12月底之间的两次大潮的中间时段；
3)使用犁耕机对地表沿着平行于潮汐方向进行机械开沟、起垄，设置垄高为20cm，垄宽为50cm，沟深为8cm。
针对实施例2～5，在次年的盐地碱蓬成熟期测定各修复区域的盐地碱蓬的密度、覆盖度、生物量、种子源强度、螃蟹洞密度以及土壤的含水率和盐度，结果显示修复后的区域中盐地碱蓬的密度和覆盖率均明显提高，且能聚集螃蟹等底栖生物的定居，大幅度降低了土壤盐分含量，土壤表层含水率也有一定提高，说明本发明的修复方法生态效益好，有助于提高修复区域生态***的稳定性，修复效果良好。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种滨海退化湿地盐地碱蓬的扶垄塑沟修复方法，其特征在于，包括以下步骤：
在盐地碱蓬种子成熟落地时期或落地后期，对待修复区域进行修复；所述待修复区域为滨海退化湿地中的盐地碱蓬种群退化区域或裸斑区域；所述修复的方法为：在待修复区域地表进行扶垄塑沟。
2.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，所述修复的施工时间为11月底～12月底。
3.根据权利要求2所述的修复方法，其特征在于，所述修复的施工时间为两次大潮的中间时段。
4.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，所述待修复区域为滨海退化湿地的中、高潮滩区域。
5.根据权利要求4所述的修复方法，其特征在于，当所述待修复区域为滨海退化湿地的中潮滩区域时，所述扶垄塑沟的垄高为20～30cm，垄宽为50～80cm，沟深为5～8cm。
6.根据权利要求4所述的修复方法，其特征在于，当所述待修复区域为滨海退化湿地的高潮滩区域时，所述扶垄塑沟的垄高为20～30cm，垄宽为50～80cm，沟深为10～15cm。
7.根据权利要求1、5或6所述的修复方法，其特征在于，所述扶垄塑沟的模式包括三种，分别为：仅平行于潮汐方向扶垄塑沟、仅垂直于潮汐方向扶垄塑沟、在平行于潮汐方向和垂直于潮汐方向上交错扶垄塑沟。
8.根据权利要求1、5或6所述的修复方法，其特征在于，所述扶垄塑沟使用犁耕机进行。
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