水岸適宜保土固沙植物選擇及其應(yīng)用方式

摘要 植物具有攔截降水、蓄含水分、減少地表徑流、從而達到保土固沙的作用，對水土流失嚴重的江河湖泊地區(qū)的生態(tài)治理具有十分重要的意義。主要綜述了目前保土固沙效果較好的植物類型及其應(yīng)用方式，以期為今后水岸建設(shè)或治理的植物選擇和應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞 保土固沙；水岸地域；植物選擇；應(yīng)用方式

中圖分類號S181.3文獻標(biāo)識碼A文章編號0517-6611（2014）29-10277-02

基金項目國家自然科學(xué)基金項目（41361003）。

作者簡介聶谷華（1968- ），男，江西宜春人，副教授，碩士，從事園林生態(tài)教學(xué)及研究。

在當(dāng)今市場經(jīng)濟飛速發(fā)展的大背景下，為了追逐更高的經(jīng)濟利潤，很多地方出現(xiàn)了不顧生態(tài)環(huán)境，只管經(jīng)濟效益的危險行為。如在湖中圍湖造田、在江河湖泊中挖沙搞建設(shè)、在水體上游亂砍濫伐或過度放牧等等，導(dǎo)致本該“旱季蓄水、澇季泄洪”的江河湖泊失去了應(yīng)有的生態(tài)功能，出現(xiàn)在人們面前的景象往往是堤壩坍塌、水岸沖垮、泥沙淤積、河床不斷抬升、蓄水泄洪能力逐漸降低[1]。面對這樣嚴重的后果，除了采取土木工程如漿砌塊石或混凝土等剛性硬質(zhì)材料的措施外，更重要的防治工作是加強水岸的生物治理，即選擇保土固沙能力強的植物以適當(dāng)?shù)姆绞讲贾迷谒吨苓?。這種植物護坡治理造價低、能夠改善生態(tài)環(huán)境、改變傳統(tǒng)工程護坡的灰色效應(yīng)，并有提升環(huán)境景觀功能和價值的特殊功效。

1適宜植物選擇

植物護岸主要是依靠植物地下根系的力學(xué)效應(yīng)、莖葉的水文效應(yīng)及植物的蒸騰排水效應(yīng)，來提高坡面表層土的抗剪強度、抑制徑流沖刷和削弱股流對坡體的影響[2-5]。而這些護岸效果表現(xiàn)的大小往往與植物本身的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生態(tài)習(xí)性密切相關(guān)。具體說來，地下根系發(fā)達而深廣、地上枝葉稠密而堅韌以及適應(yīng)水濕環(huán)境的植物，護岸效果更好。從目前的觀測和實際應(yīng)用來看，護岸理想的植物主要有喬木、灌木、草本及植物纖維四大類。

1.1喬木類如落羽杉、水松、水杉、楓楊、池杉、河柳、垂柳等喬木樹種[6]，這類植物適應(yīng)水濕環(huán)境，地下部根系縱橫交錯、分布廣深，地上部枝葉密集如蓋。旱季時，地下根系具有良好的水源涵養(yǎng)和固定沙土的作用；澇季時，通過主干、枝葉消減了波浪對岸堤的沖刷破壞作用，減小了水流對土表面的沖刷，同時植物發(fā)達的根系增加了土壤抗侵蝕的機械強度，減少了河岸的沖刷和崩塌。

1.2灌木類這類植物雖然沒有喬木類植物地上部那樣高大，但因其密集強勁的地下根系使得它在護岸喬木帶以上區(qū)域具有獨特的作用，尤其是具有固氮作用的豆科類灌木，更是對貧瘠區(qū)域土壤的營養(yǎng)改良以致后續(xù)的結(jié)構(gòu)改良和功能改善都具有非常重要的意義。另外，灌木雖不高大，但其樹冠枝葉密集，在雨季有很好的阻滯雨水的作用，可大大降低降雨對土壤表層的擊打強度，從而起到降低土壤侵蝕的作用。這類植物目前應(yīng)用比較好的主要有沙棘、決明、胡枝子、錦雞兒、洋槐、紫穗槐、刺槐及叢生竹等。據(jù)調(diào)查，0.067 hm2沙棘林可使44 t沙子不被雨水沖動，可減少地表水流失75%，相當(dāng)于給土壤上了一層保護網(wǎng)，鎖定土壤不被流失[7]。

1.3草本類在坡岸上端土壤瘠薄且干旱的地方，適宜選擇像狗牙根、馬尼拉草、狗尾草、大濱菊、馬藺這樣的草本植物做護坡材料[8-9]。因為這類植物不但根系發(fā)達，適應(yīng)惡劣生境的生長，而且其地上地下部分都是緊密相連，基本不留空隙，這對雨水沖擊具有很好的緩沖作用。

1.4椰子纖維網(wǎng)是指把椰子果皮經(jīng)過浸泡、敲打、晾曬、包裝等工序而制成纖維結(jié)構(gòu)，再將纖維編織成網(wǎng)狀物[10]。椰纖維編織網(wǎng)具有很強的吸水性，固定在沙化的沙地上，具有吸水且不怕冷、熱、5年之久不腐爛的特點。這樣，沙土被纖維地衣網(wǎng)罩著不但不易流動，而且在纖維地衣網(wǎng)上還容易長草。待所選草種長起來，纖維還可以為其供應(yīng)一定水分，5年之后還因腐爛纖維網(wǎng)變成草種生長的肥料。

2應(yīng)用方式

2.1網(wǎng)格植草法在坡度較大，土層瘠薄的水岸邊，采用磚石混凝土砌塊或者現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)材料形成網(wǎng)格，然后在網(wǎng)格中填埋土壤，再在填充土壤上播種草種，將工程護坡結(jié)構(gòu)植物根系緊密相結(jié)合，形成網(wǎng)格與草本植物綜合性護坡體系。這樣既能起到護坡作用，同時還能恢復(fù)植物的生態(tài)環(huán)境保護作用。

2.2林草結(jié)合采用喬灌草的配置方式，即在臨水處采取種植根系深廣發(fā)達且地上部高達寬闊的喬木樹種，遠離水岸依次種植灌木和草本植物。這樣坡岸頂部的降水依次通過草本、灌木和喬木植物的攔截，可大大降低地表徑流對水岸的沖刷，即處于坡面上部的草本植物可通過其密集的地上部枝葉，顯著地減少降水與土壤的直接接觸，大部分的降水都從草葉上緩緩漫過；降水流經(jīng)灌木帶時，灌木發(fā)達而密集分布的根系可牢牢將泥土固定下來，同時通過其枯枝落葉層還可減緩流經(jīng)該處的地表徑流；而在坡面底部即水際處的喬木樹種則利用其高大豐富的樹冠減小降雨對水岸沙土的濺打，另一方面，樹木根系和枝干也會降低水體波浪對水岸的沖擊，從而達到保土固沙的目的。

2.3植物籬笆又稱活籬笆、綠籬、生物籬等，是指呈帶狀密集種植的植物群體[11-12]。它不同于其他種植模式的特點是，由于植物成排密集種植，這樣可使得上坡向流失的泥沙沉積于下一排籬笆帶前。目前植物籬在研究應(yīng)用過程中出現(xiàn)了沿等高線種植的等高植物籬、運用自身具有固氮作用的植物建設(shè)的固氮植物籬和運用能產(chǎn)生一定經(jīng)濟效益的植物建造的經(jīng)濟植物籬等形式。植物籬保土固沙作用與植物籬的物種組成及其空間結(jié)構(gòu)如籬間距、籬帶寬度、帶內(nèi)植株間位置等密切相關(guān)[13]。張沛在浙江諸暨市楓橋鎮(zhèn)以麥冬單行、黃花菜單行、麥冬雙行、黃花菜雙行、麥冬-黃花菜雙行植物籬為研究對象，對其土壤和徑流流失量進行觀測和比較。結(jié)果顯示，以上各處理的降雨平均土壤流失總量分別為裸坡的38%、52%、20%、39%及34%，控制坡面土壤侵蝕能力最強的為麥冬雙行植物籬[14]。植物籬笆作為一項水土保持措施已在很多國家得到推廣，在英國南部、厄瓜多爾、菲律賓、越南及肯尼亞等國家和地區(qū)都得到了很好的應(yīng)用和推廣。

2.4橫坡壟植在坡度較緩、坡面較長的水岸處如水庫或湖泊以山體坡面做水岸坡面的情況比較適用[15]。具體方法是在緩長坡面上按等高線做壟，在壟表面栽植樹木，在壟與壟之間的斜面上鋪草，同時在壟表面與斜面之間開挖小溝。通過這種橫向做壟，可使上坡降水徑流在流經(jīng)橫斷壟面時將單一的豎向徑流分解一部分呈橫向徑流，通過小溝向坡面兩側(cè)排出，大大減小地表徑流對坡體泥土沖刷。

2.5椰纖維種植護坡網(wǎng)在水岸邊坡表面覆蓋一層椰纖維地衣網(wǎng)材料，在地衣網(wǎng)上種植多種植物，通過植物的生長活動達到根系加筋、莖葉防沖蝕的目的。經(jīng)過生態(tài)護坡技術(shù)處理，在坡面可形成茂密的植被，在表土層形成盤根錯節(jié)、強壯堅固的根系，有效抑制暴雨對邊坡的侵蝕，增加土體固著性，大幅提高坡面的穩(wěn)定性和抗沖刷性能。這項護坡技術(shù)綜合了椰纖維網(wǎng)和根部植物護坡的優(yōu)點，先是通過椰纖維網(wǎng)的強筋固體作用保持水土，之后等到網(wǎng)上植物生長茂盛時，兩者共同發(fā)揮作用。5年后，椰纖維網(wǎng)漸漸腐爛分解作為植物生長所需的有機質(zhì)，起到了復(fù)合護坡的作用。

3結(jié)語

水岸植物保土固沙技術(shù)主要是利用一定形態(tài)結(jié)構(gòu)和生態(tài)習(xí)性的各類植物通過不同的形式來保護河道岸坡、堤圍及岸灘，與傳統(tǒng)的護岸工程相比較，除了具有增強岸坡的穩(wěn)定性、防止水土流失、防風(fēng)消浪等功能外，還具有成本低、工程量小、環(huán)境協(xié)調(diào)性好等優(yōu)點，在坡面不穩(wěn)定時還可以調(diào)整自身結(jié)構(gòu)來適應(yīng)坡面的變化，維持較高的抗侵蝕能力水平。

參考文獻

[1] 李銳，上官周平，劉寶元，等.近60年我國土壤侵蝕科學(xué)研究進展[J].中國水土保持科學(xué)，2009，7（5）：1-6.

[2] 牛恩宗，馬德堂，孫紹晨.新型梳式防波堤[J].土木工程學(xué)報，2003，36（10）：51-55.

[3] 麻志雄.透空式防波堤消波性能試驗研究[J].水運工程，1990（10）：1-6.

[4] 龔崇準，陳美發(fā)，朱憲偉，等.樁式離岸堤岸灘促淤工程消浪效果試驗研究[J].海洋工程，2001，19（4）：72-76.

[5] 夏繼紅，嚴忠民.國內(nèi)外河道生態(tài)型護岸研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].中國水土保持，2004（3）：20-21.

[6] 趙輝，蔡樹伯，劉金來.植物護岸工程技術(shù)應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2010（17）：248-250.

[7] 張鳳霞.發(fā)展沙棘生產(chǎn) 防止水土流失[J].科技資訊，2006（18）：132.

[8] 楊波，梁正蓉.坡地生物籬和緩坡地等高種植的水土保持效應(yīng)[J].農(nóng)技服務(wù)，2010，27（8）：997-998.

[9] 韓瑞宏，毛凱，高桂娟.草本植物在防治水土流失和改良土壤中的應(yīng)用[J].四川草原，2002（2）：22-25.

[10] 王水生.椰子殼纖維的處理工藝及應(yīng)用[J].絲綢，1999（12）：55.

[11] 孫輝，唐亞，陳克明，等.固氮植物籬改善退化坡耕地土壤養(yǎng)分狀況的效果[J].應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報，1999，5（5）：473-477.

[12] 龍高飛.農(nóng)業(yè)面源污染的植物籬控制技術(shù)研究進展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（19）：11711-11714.

[13] 尹迪信，唐華彬，羅紅軍.參與式植物籬坡地治理技術(shù)發(fā)展的實踐和體會[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006，34（5）：107-111.

[14] 張沛.不同草籬種植模式對土壤侵蝕的控制效應(yīng)[J].生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報，2011，27（3）：29-34.

[15] 劉士余，趙小敏.1998特大洪水災(zāi)害后的反思[J].水土保持研究，1999，6（2）：151-153.