河岸植物緩沖帶在林業(yè)中的作用

【摘要】：河岸植被緩沖帶位于陸地生態(tài)系統(tǒng)和河流生態(tài)系統(tǒng)交界的區(qū)域，是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化系統(tǒng)，具有一定特殊的空間結(jié)構(gòu)，并且發(fā)揮著重要的生態(tài)服務(wù)功能。本文深入分析和研究了河岸植被緩沖帶的內(nèi)容、結(jié)構(gòu)特征，以及河岸植被緩沖帶所起到的生態(tài)作用。通過(guò)上述內(nèi)容的研究，為科學(xué)合理的設(shè)置河岸植物緩沖帶提供了重要的參考和依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】：緩沖帶，結(jié)構(gòu)特征，生態(tài)服務(wù)功能

進(jìn)入20世紀(jì)以來(lái)，森林生態(tài)系統(tǒng)中的濕地、湖泊、河流的管理保護(hù)逐步進(jìn)入到林業(yè)上的重要變革時(shí)期。以往不合理的森林經(jīng)營(yíng)設(shè)計(jì)和措施，給水生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)帶來(lái)了嚴(yán)重的負(fù)面影響，并造成整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的不斷降低。隨著流域生態(tài)學(xué)研究的快速發(fā)展，河岸帶受到了廣泛的關(guān)注，特別是關(guān)于河岸帶的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、功能作用，以及管理方法得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。而河岸帶的一個(gè)重要因素河岸帶植被，表現(xiàn)出其生態(tài)、美學(xué)、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。

1 河岸帶與河岸植被緩沖帶

近年來(lái)，我國(guó)人口快速增加，經(jīng)濟(jì)發(fā)展飛快，尤其是城市化的快速推進(jìn)，伴隨而來(lái)的也是林業(yè)的大量發(fā)展，這就導(dǎo)致了河岸植被帶的嚴(yán)重破壞、生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的生物多樣性降低，以及水域中的富營(yíng)養(yǎng)化加劇等諸多生態(tài)問(wèn)題。因此，對(duì)河岸帶與河岸植物緩沖帶的了解具有重要的意義[1]。

河岸帶通常是指位于水域和陸地交界部分的兩邊，且不存在河水影響的地區(qū)，在陸地生態(tài)系統(tǒng)與河流生態(tài)系統(tǒng)中，起到物質(zhì)轉(zhuǎn)化、能量傳遞，以及信息交換的作用，作為生態(tài)系統(tǒng)的過(guò)渡區(qū)域，發(fā)揮顯著的邊緣效應(yīng)和特有的生態(tài)變化。

河岸植被緩沖帶作為河流生態(tài)系統(tǒng)中的重要因素，指位于河岸周邊往岸坡上爬的喬木與其他地表植被構(gòu)成的緩沖地區(qū)，發(fā)揮的功能為阻止坡地地表發(fā)生的徑流、排污廢水、地下部分的徑流、深層地下水流產(chǎn)生的大量養(yǎng)分、有機(jī)質(zhì)、殺蟲(chóng)劑等污染物流到河流中。同時(shí)還具有調(diào)節(jié)洪水、凈化河流的水域質(zhì)量、調(diào)控該地區(qū)的局部小氣候、穩(wěn)定物質(zhì)循環(huán)、增加生物多樣性等生態(tài)服務(wù)作用。

2河岸植被緩沖帶的結(jié)構(gòu)特征

河岸帶區(qū)域在生態(tài)系統(tǒng)中，是水域生態(tài)系統(tǒng)和陸地生態(tài)系統(tǒng)的交界部分，且是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化系統(tǒng)，具有一定特殊的空間結(jié)構(gòu)，發(fā)揮生態(tài)服務(wù)功能。河岸植被帶結(jié)構(gòu)特征的辨別與歸類(lèi)，是研究整個(gè)河岸生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的基本依據(jù)。河岸植被帶通常存在的空間結(jié)構(gòu)特征是四維的，一是縱向空間，即從上游到下游的鑲嵌性；二是橫向空間，即從河床到泛濫平原的過(guò)渡性；三是垂直空間，即從河川徑流到地下水的分層性；四是時(shí)間分布的動(dòng)態(tài)變化等邊緣特點(diǎn)，形成了顯著的邊緣效應(yīng)。河岸植被緩沖帶的主體是指岸邊帶的植被種類(lèi)，即喬木、灌木、草地，主體的配置主要關(guān)注植被類(lèi)型空間層次上的組合特征，同時(shí)考慮植物帶的寬度和所在區(qū)域的坡度、坡向、破位等地形特征，以及其他外界干擾情況[2]。

河岸帶生態(tài)系統(tǒng)除了邊緣效應(yīng)外，還具有尺度效應(yīng)。河岸帶結(jié)構(gòu)特征尺度水平的差異，會(huì)導(dǎo)致生態(tài)服務(wù)功能的差異。研究發(fā)現(xiàn)，隨著河岸寬度的不斷增大，河岸帶的生態(tài)服務(wù)功能也隨之增強(qiáng)，特別是生物多樣性的穩(wěn)定、洪水調(diào)節(jié)、控制地區(qū)小氣候，以及對(duì)非點(diǎn)源氮磷污染物的阻斷轉(zhuǎn)化發(fā)揮重要的功效。

3河岸植被緩沖帶的作用

3.1 緩沖作用

河岸植被緩沖帶的寬度大小決定其發(fā)揮的緩沖作用。主要是植被緩沖帶具有過(guò)濾、滲透、吸收、沉淀的作用，利用化學(xué)、生物，以及機(jī)械的方法，大量減少地表和地下水中存在的沉淀物，氮、磷等元素含量降低，真菌和殺蟲(chóng)劑含量降低。

由喬木和草本植物組成的緩沖帶能夠更為有效地減少沉淀物的吸附。顆粒較小的沉淀物通過(guò)滲透作用過(guò)濾，而顆粒較大的沉淀物最初存在于緩沖帶，攔截了3到10m。河岸緩沖帶主要利用其自身的吸附、滲透、過(guò)濾，以及林下微生物的降解，從而使得來(lái)源于林業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)中的化學(xué)物質(zhì)總含量減少。有研究表明，植被緩沖帶內(nèi)的地表徑流越均勻的分布，其滲透的作用越明顯，化學(xué)物質(zhì)的吸附率越高。緩沖帶對(duì)氮循環(huán)的影響，主要通過(guò)植物本身的吸收利用和林內(nèi)土壤中的微生物發(fā)揮的反硝化作用。國(guó)外研究發(fā)現(xiàn)，建立森林緩沖帶后，氮的濃度顯著地降低了90%。此外，植物緩沖帶也可以減少沉淀中的磷含量，通常來(lái)看，隨著河岸植被緩沖帶的增大，磷的吸收量顯著增加[3]。

3.2 穩(wěn)固河岸作用

河岸植物緩沖帶內(nèi)的根系能夠深入到河岸區(qū)域的內(nèi)部，起到較強(qiáng)的抵抗侵蝕的能力。然而，如果河岸的位置比較高的時(shí)候，根系難以延伸到河堤的堤角處，就會(huì)導(dǎo)致河岸的穩(wěn)定性下降。洪水侵蝕與水位間斷性短期變動(dòng)時(shí)，此時(shí)草本植物的作用就發(fā)揮出來(lái)，具有防洪和防侵蝕的功能，但一旦水位長(zhǎng)期較高時(shí)，則需要提供更為妥善的方法防止侵蝕。

相比與未采用植物緩沖帶的河岸，存在你植物緩沖帶的河岸能夠引導(dǎo)地下水逐漸緩慢的進(jìn)入河流內(nèi)，從而保證河流的流量趨于穩(wěn)定。植物緩沖帶能夠利用其自身功能，不斷地吸收地表徑流，進(jìn)而減緩徑流流速，最終降低水流對(duì)河岸和河床沖刷的影響。

3.3非點(diǎn)源氮素污染防治方面的作用

河岸植被緩沖帶利用植被區(qū)域的功能，增強(qiáng)對(duì)地表徑流中氮素的滲入和沉淀能力，緩沖帶中的植物還可以吸收部分氮素，微生物作為土壤中主要力量，通過(guò)反硝化作用到達(dá)將氮素截留轉(zhuǎn)化的作用。非點(diǎn)源氮素污染治理的關(guān)鍵機(jī)理就是加強(qiáng)植物吸收與微生物的反硝化作用。河岸植被緩沖帶對(duì)非點(diǎn)源氮素污染的作用受許多因素的影響，包括河岸帶內(nèi)水文變化過(guò)程、污染物含量與形態(tài)、季節(jié)變化、所建立的植被緩沖帶中植被群落的結(jié)構(gòu)、河岸植被緩沖帶的坡度與寬度等多種銀子。

河岸植被緩沖帶內(nèi)植被類(lèi)型在氮素?cái)r截與轉(zhuǎn)化過(guò)程中發(fā)揮著極為重要的作用。木本植物相對(duì)根系較為發(fā)達(dá)，這在防護(hù)河岸土壤侵蝕方面具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)；草本植物能夠增大土壤表面的粗糙性，從而增大了對(duì)地表徑流的深入和沉淀，這就為攔截氮素提供了重要的支持。

區(qū)域的氣候變化與當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境條件嚴(yán)重影響著林內(nèi)的反硝化作用，從而制約著河岸植被緩沖帶對(duì)氮素的阻礙功能。反硝化作用的條件為反硝化細(xì)菌存在于無(wú)氧環(huán)境，且有機(jī)碳含量較高的環(huán)境條件中。在此條件中，微生物可以發(fā)揮作用，還原亞硝酸鹽，并釋放大量的氮?dú)饣蛞谎趸?，這一過(guò)程在河岸非點(diǎn)源氮素污染治理的關(guān)鍵機(jī)制。

影響河岸植被緩沖帶凈化作用的因素較多。通過(guò)對(duì)七個(gè)主要的歐洲國(guó)家河岸植被緩沖帶的研究發(fā)現(xiàn)，區(qū)域氣候之間存在的差異與季節(jié)的變化對(duì)植被緩沖帶的氮素移除影響較小，氣候條件的差異對(duì)河岸植被緩沖帶硝酸鹽的分解沒(méi)有影響，而與硝酸鹽的增加量與水分梯度變化有重要的關(guān)系。因?yàn)檠芯繀^(qū)域的環(huán)境變化與河岸植被緩沖帶的物質(zhì)循環(huán)過(guò)程較為復(fù)雜，并且存在著較大的差異，因此，需要考慮不同條件下，影響河岸植被緩沖帶轉(zhuǎn)化非點(diǎn)源氮素污染的主要影響因素，并結(jié)合不同研究地區(qū)的差異性條件，來(lái)為河岸植被緩沖帶對(duì)轉(zhuǎn)化非點(diǎn)源氮素污染提供重要的參考依據(jù)。

3.4調(diào)節(jié)區(qū)域小氣候作用

當(dāng)夏天來(lái)臨之際，河岸植被緩沖帶可以做為河流的庇蔭處，在較小的流域，僅僅只有1%—3%的太陽(yáng)光照射到河水的表面，從而有效地降低了河水的溫度。相關(guān)研究表明，若河岸植被帶被移除后，河水的溫度增加最少6℃，最多9℃。然而，在冬季，植被緩沖帶能夠吸收大量的來(lái)自反向的輻射，進(jìn)而增加了河水的溫度。此外，植被緩沖帶還能夠降低小區(qū)域的河水蒸發(fā)量和空氣對(duì)流。由此得出，河岸植被緩沖帶能夠產(chǎn)生較為溫和的微氣候區(qū)域。

3.5提供養(yǎng)分和能量作用

河岸植被緩沖帶平均每年都會(huì)往河水內(nèi)流入許多枯枝落葉、掉落果實(shí)，以及溶解分解之后的養(yǎng)分等有機(jī)物，而這些流入的物質(zhì)是河水中菌類(lèi)的重要食物來(lái)源和能量源頭。

一旦水流通過(guò)停留在河水中的較大殘留木的時(shí)候，因?yàn)榘l(fā)生了相互碰撞的作用，從而產(chǎn)生了較多的溶解氧于河水中。同時(shí)，較大的殘留木還可以起到攔截水流里的大量破碎葉片與其他方式產(chǎn)生的有機(jī)物，讓它們變成動(dòng)物食物的重要來(lái)源。隨著時(shí)間的不斷推移，河水中較大殘留木發(fā)生破碎和腐爛，最終被微生物分解，逐漸地往河水中釋放較小的有機(jī)物和不同的養(yǎng)分，從而為河流生態(tài)系統(tǒng)提供重要的物質(zhì)和能量資源。

3.6提高生物多樣性作用

河岸植被緩沖帶通常是一個(gè)特定的空間，諸多動(dòng)植物都將此做為自身的棲息之地。到目前為止，研究中所發(fā)現(xiàn)的大量節(jié)肢動(dòng)物和無(wú)節(jié)肢動(dòng)物都?xì)w于河岸物種。大量研究發(fā)現(xiàn)，河岸植物緩沖帶的動(dòng)植物種類(lèi)與數(shù)量，相比與其他生態(tài)系統(tǒng)，都有顯著地提高。在歐洲的英格蘭，河岸植被緩沖帶內(nèi)的爬行動(dòng)物和兩棲動(dòng)物遠(yuǎn)超過(guò)了2000多種。而在美國(guó)的俄勒岡州，與丘陵地區(qū)相比，小動(dòng)物更傾向于河岸區(qū)生存。此外，河岸植被緩沖帶也是鳥(niǎo)類(lèi)棲息的重要場(chǎng)所[4]。

【參考文獻(xiàn)】：

[1]郭二輝， 孫然好， 陳利頂. 河岸植被緩沖帶主要生態(tài)服務(wù)功能研究的現(xiàn)狀與展望[J].生態(tài)學(xué)雜志，2011，30：1830-1837.

[2]張水龍， 莊季屏. 農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J]. 生態(tài)學(xué)雜志，1998，17： 51-55.

[3]夏繼紅， 林俊強(qiáng)， 姚莉等.河岸帶的邊緣結(jié)構(gòu)特征與邊緣效應(yīng)[J].河海大學(xué)學(xué)報(bào)（ 自然科學(xué)版） ， 2010，38 ：215-219.

[4]鄧紅兵， 王青春， 王慶禮.河岸植被緩沖帶與河岸帶管理[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)， 2001，12：951-954.

作者簡(jiǎn)介：姓名：韋兆祖性別：男民族：壯出生年月：1984.9

籍貫：柳州市柳江縣學(xué)歷：本科職稱(chēng)：助理工程師研究方向：林業(yè)生態(tài)