退化河岸帶生態(tài)景觀的恢復(fù)研究

湯　勝　潘百紅

摘要恢復(fù)退化河岸帶這一典型的水生生態(tài)系統(tǒng)和陸地生態(tài)系統(tǒng)之間的生態(tài)過渡帶，存在著多方面的影響因素，其中人為干擾、河水侵蝕程度、地形及土壤變化、生態(tài)環(huán)境多樣性等是主要的影響因素。因此，退化的河岸帶生態(tài)景觀恢復(fù)應(yīng)在生態(tài)景觀或者生態(tài)環(huán)境上進行考慮，抓住對其影響的機制和退化的主導(dǎo)因素，通過河岸帶修復(fù)設(shè)計和植被重建來進行。

關(guān)鍵詞退化河岸帶；生態(tài)景觀恢復(fù)；河岸帶修復(fù)設(shè)計；植被重建

中圖分類號X171.4文獻標識碼A文章編號 1007-5739（2009）02-0234-02

河岸帶是能量、物質(zhì)以及生物通過景觀的重要通道，也是陸地區(qū)域與水生區(qū)域之間的生境和廊道[1]。在河流治理中人們忽視了河流對城市自然景觀的作用，只注重防洪和經(jīng)濟效益，促使大多河岸帶成為防洪大堤、垂直化硬質(zhì)河岸，使河灘淤泥顯露，生物多樣性全無，導(dǎo)致河岸帶生態(tài)系統(tǒng)嚴重退化。目前，世界上20%的河岸帶植被已經(jīng)不復(fù)存在，剩余部分也在迅速消失中[2]。因此，退化河岸帶生態(tài)景觀的恢復(fù)和重建是河流治理規(guī)劃發(fā)展的新趨勢。

1河岸帶景觀恢復(fù)的背景和起源

從20世紀70年代開始，已有學(xué)者對河岸帶生態(tài)系統(tǒng)展開了研究，這期間的研究主要側(cè)重于河岸帶生態(tài)系統(tǒng)的基本理論和范疇。80年代以來，由于濕地損失、生物多樣性減少以及農(nóng)業(yè)非點源污染等問題的提出，河岸帶研究在美國、日本等國家得到了進一步發(fā)展，關(guān)注的焦點開始轉(zhuǎn)向?qū)ν嘶影稁鷳B(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)以及河岸植被緩沖帶的管理。90年代以來，逐漸將河流進行回歸自然的改造，紛紛大規(guī)模拆除以前人工在河床上鋪設(shè)的硬質(zhì)材料。其實，拆襯砌的資金投入要比鋪襯砌昂貴得多，但這些國家普遍認為，保持河道的自然環(huán)境對保護動植物資源、保護水質(zhì)、防止水資源流失都有極為重要的作用。在國內(nèi)，近年來也有一些研究開始關(guān)注河岸帶生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)和重建。就目前而言，國外學(xué)者對河岸帶生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的研究已取得一定進展，而國內(nèi)關(guān)于河岸帶生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的理論及實踐研究均較為薄弱。

2河岸帶景觀恢復(fù)的概念

2.1河岸帶景觀

河岸帶景觀是以河岸帶生態(tài)系統(tǒng)為主體的景觀，也包括河岸帶在景觀整體格局和功能中發(fā)揮重要作用的其他類型的景觀。

2.2景觀恢復(fù)

“景觀恢復(fù)”一詞出現(xiàn)較晚，要理解它首先要理解生態(tài)恢復(fù)。Cairns等將生態(tài)恢復(fù)的概念定義為：“恢復(fù)被損害生態(tài)系統(tǒng)到接近于它受干擾前的自然狀況的管理與操作過程，即重建該系統(tǒng)干擾前的結(jié)構(gòu)與功能及有關(guān)的物理、化學(xué)和生物學(xué)特征”[3]。Hobbs（1992）提出，景觀恢復(fù)是從景觀尺度上考慮恢復(fù)，它是指恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)間被人類活動破壞或破碎的自然聯(lián)系。這表明景觀恢復(fù)不是僅局限于某個生態(tài)系統(tǒng)，而且注重景觀格局及其各要素間的功能聯(lián)系，在更大尺度上實現(xiàn)生態(tài)恢復(fù)的目標。

3河岸帶退化原因分析

3.1河流水文特征改變的自然屬性

河流都有其獨特的水文特征（包括幅度、頻率、持續(xù)時間、時機和變化率等）。任何一個河流水文特征的改變，都會引起廣泛的生態(tài)和物理響應(yīng)。河流的自然流動狀態(tài)及其所帶來的適度洪水沖刷對河岸帶生態(tài)系統(tǒng)意義重大，人們在解決河流水文特征改變時完全忽略了河流的自然屬性，以“防洪”為名，進行人工化的整治和景觀建設(shè)，如裁彎取直、混凝土塊石護坡、高筑垂直駁岸等措施導(dǎo)致洪水沖刷頻率和幅度過小，使河岸帶土壤濕度減少、地下水位降低、植被退化、物種多樣性減少，引起河岸帶生態(tài)系統(tǒng)退化。

3.2人為因素

人類的活動對河流的干擾是自然界中隨時都存在的一種現(xiàn)象。河流濱水區(qū)是人類活動與自然過程共同作用最為強烈的地帶之一。

3.2.1人類活動。人類活動主要反映在人為清除河岸植被、改變土地利用格局使河岸帶景觀均一化、筑壩修建水庫、河道渠化等。這些人為過程發(fā)生時，河岸帶原始植被遭到破壞，土壤侵蝕加劇，動物棲息地喪失，從而影響河岸帶生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。

3.2.2城市化。城市化使城市河岸帶地區(qū)地表硬化，沉積物減少，城市排水管網(wǎng)系統(tǒng)繞過河岸帶地區(qū)直接進入河流導(dǎo)致地表硬化使土壤滲透能力降低，地表徑流進入河流加快，河水污染嚴重，致使河岸帶地下水位降低，進而對河岸帶土壤、植被和微生物過程產(chǎn)生影響。

3.3外來物種的入侵

在河岸帶生態(tài)系統(tǒng)的退化過程中，除原始植被系統(tǒng)遭到破壞外，還伴隨大量的外來物種入侵。如美國西部地區(qū)Colorado河河岸帶由三葉楊和柳樹組成的原始植被群落被能夠適應(yīng)鹽漬和干旱土壤條件的灌木（Tamarix ramosissima 和Pluchea sericea ）入侵[4]。Truckee河河岸帶原始物種三葉楊則被外來物種野糖蒿代替[5]。其影響具體表現(xiàn)在：降低河岸帶原始植被群落的多樣性和功能，直接改變河岸帶動物棲息地及河岸帶有機物輸入，影響水陸生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)能量交換等。

4退化河岸帶生態(tài)系統(tǒng)的景觀恢復(fù)策略

首先，確定生態(tài)恢復(fù)目標，收集地形地貌、水利條件等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和歷史資料，選擇最佳位置進行河岸帶生態(tài)景觀恢復(fù)。其次，解決導(dǎo)致該河岸帶退化的主要干擾因子，優(yōu)先考慮讓河岸帶進行自然恢復(fù)。自然恢復(fù)未達到恢復(fù)目標，再采取改變河岸帶結(jié)構(gòu)、植物重建等主動性恢復(fù)方法。最后，注重長遠的生態(tài)恢復(fù)規(guī)劃、實施和監(jiān)測。

5退化河岸帶生態(tài)系統(tǒng)的景觀恢復(fù)方法

5.1退化河岸帶的修復(fù)設(shè)計

在修復(fù)退化河岸帶的過程中，首先要注意到對原有自然景觀的保護，這是河岸帶景觀設(shè)計的一個重要部分，它能夠保護和維持河流生態(tài)系統(tǒng)的自然特性，如自然景觀、植被及動物群落等。其次在設(shè)計中需要考慮視覺效果，注意水、綠化與景觀的相輔相成。綜合考慮河流的類型和寬度、河岸帶樹木的高度、河岸帶生境的側(cè)向影響范圍以及地質(zhì)、土壤、水位和相鄰?fù)恋氐氖褂们闆r等多方因素，合理確定生態(tài)景觀帶恢復(fù)的方案。如在水位變動大、水流急促、沖蝕嚴重的地區(qū)可采用沿河岸堆砌石塊打樁圍合法以穩(wěn)固河岸。水流平緩、河岸較寬、坡度較緩的河段可以采取自然原型護岸方式，即主要采用種植植被來修復(fù)河岸帶，以恢復(fù)自然型河岸帶的特性，種植本土適應(yīng)性強的喜水特性植物，以它們發(fā)達的根系來穩(wěn)固堤岸。較陡的坡岸或沖蝕較嚴重的河段，可以考慮先將原有的坡岸降緩，坡腳放置石塊，確保土壤的穩(wěn)固，再用鋼筋混凝土等材料，確保具有較大的抗洪能力，如將鋼筋混凝土柱或耐水圓木制成梯形箱狀框架，并向其中投入較大的石塊，或插入不同直徑的混凝土管，形成很深的魚巢，再在箱狀框架內(nèi)埋入大柳枝、水楊枝等；鄰水側(cè)種植蘆葦、菖蒲等水生植物，使其在縫中生長出繁茂蔥綠的草木。

5.2退化河岸帶生態(tài)景觀恢復(fù)的植被重建

植物景觀是構(gòu)成河岸帶生態(tài)景觀的主要部分，一些研究學(xué)者分析了河岸帶植被的物種組成及其豐富度、物種分布面積和多樣性等特征，如鄧紅兵等[6]分析獷長白山北坡河岸帶群落植物區(qū)系，江明喜等[7]對香溪河流域河岸帶植物群落物種豐富度格局進行了研究。自然改造的植物重建主要包括河岸帶生物重建、河岸緩沖帶生境重建和河岸帶生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能恢復(fù)3個部分[8]。張建春等[9]在探討河岸帶生態(tài)重建理論和技術(shù)方法的基礎(chǔ)上，對河坡度緩或腹地大的河段可以采取自然原型護岸方式。對安徽潛水退化河岸帶進行了為期6年的人工重建河岸帶植被試驗研究，采用先鋒物種引入技術(shù)和生物工程措施，設(shè)計了元竹-楓楊-苔草模式和意楊-紫穗槐-河柳-苔草2種河岸帶植物群落結(jié)構(gòu)優(yōu)化配置模式，恢復(fù)后的河岸帶生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性和穩(wěn)定性增加，土壤結(jié)構(gòu)和養(yǎng)分條件得到改善。

以城市河流城鎮(zhèn)景觀環(huán)境為主體的城市河岸帶為例，該區(qū)為人類活動最頻繁段，但因為單一注重防洪效應(yīng)，采取裁彎取直、混凝土塊石護坡、高筑垂直護岸等，致使河岸帶生態(tài)系統(tǒng)的多樣性和植被遭到嚴重破壞，地表水污染程度高，喪失了河岸帶本身的自我凈化能力，同時河床裸露、淤泥沉積、水位上漲等，已經(jīng)超出了洪水所造成的損壞。因此要恢復(fù)該區(qū)河岸帶植被群落，應(yīng)分為3級階梯型，采取緩坡型植物種植方法，選用本土適生植物。1級階段：親水和水位活躍區(qū)多種植濕生植物，如蘆葦、苔草、蔞蒿等；2級階段：離水岸5~20m護坡區(qū)，可采用喬木、灌木混植，注意其立面的景觀層次效果，設(shè)置游憩步道和景觀廊道等，供人們進行親水景觀欣賞等活動，如種植楓楊、垂柳、旱柳等小喬木，錦繡杜鵑、山茶花、小葉女貞等營造植物景觀；3級階段：植物景觀廊道與防洪堤過渡區(qū)，營造出密植的護岸林帶，以喬木和草本為主，如樟樹、月桂、水杉、池杉等喬木，該區(qū)可遮擋住垂直駁岸的硬質(zhì)結(jié)構(gòu)，還河岸帶以自然的生態(tài)景觀。

另外，還可以采用種植植被保護河堤，以保持自然堤岸的特性，如種植柳樹、水楊、白楊、榛樹以及蘆葦、菖蒲等具有喜水特性的植物，由它們發(fā)達的根系來固穩(wěn)堤岸；或者是自然型護岸，不僅種植植被，還采用天然石材、木材護底，在增強滲透性的同時增強抗洪能力，如在坡腳采用石籠、木樁或漿砌石塊（設(shè)有魚巢）等護底，其上筑有一定坡度的土堤，斜坡種植植被，實行喬灌草相結(jié)合，固堤護岸。國外學(xué)者在試驗的基礎(chǔ)上對河岸帶植被重建也進行了大量研究，這些研究強調(diào)了在植被重建過程中減少食草動物以及各類植物干擾因子對植被傷害影響的重要性。

5.3保持河岸帶修復(fù)的連續(xù)性

在修復(fù)和重建河岸帶時，考慮河岸帶的連續(xù)性很重要，不但要考慮河岸帶本身的連續(xù)性，還要考慮它和陸地、水生生境的連續(xù)性。如果只是對河岸帶隨機地修復(fù)，在河岸帶上還留有沒有保護的大缺口，對河岸帶凈化水質(zhì)和景觀完整性都會產(chǎn)生不良影響；保持河岸帶的連續(xù)性對保持動植物遷移的作用也是必要的。只有保持河岸帶的連續(xù)性，河岸帶的各種生態(tài)功能才能更好地發(fā)揮出來。

6結(jié)語

退化河岸帶生態(tài)景觀恢復(fù)應(yīng)該基于景觀生態(tài)學(xué)從流域尺度上進行考慮，在詳細了解流域景觀的時間和空間動力學(xué)變化特征（如河流連接度和功能、河岸帶和陸地生態(tài)組成等）的基礎(chǔ)上，識別影響河岸帶生態(tài)系統(tǒng)的生物和物理作用過程以及導(dǎo)致河岸帶生態(tài)系統(tǒng)退化的干擾因子，在此基礎(chǔ)上確定最適合的恢復(fù)工程地址，并針對不同的干擾類型采取相應(yīng)的對策措施。其中，正確識別自然影響和人為干擾所造成的河岸帶功能和特性的改變，發(fā)揮好植被重建與河流水文調(diào)控都是恢復(fù)好河岸帶生態(tài)景觀的關(guān)鍵。

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