土壤生物工程技術(shù)在河岸生態(tài)修復(fù)中的應(yīng)用

耿琳

摘 要：作為河流生態(tài)系統(tǒng)與陸地生態(tài)系統(tǒng)的過渡段，河岸生態(tài)系統(tǒng)對水陸生態(tài)系統(tǒng)之間的物流、能流與生物流發(fā)揮著重要的作用。河岸生態(tài)系統(tǒng)是關(guān)鍵的生態(tài)交錯帶，其邊緣效應(yīng)極為顯著，且生物多樣性極為豐富，具備良好的環(huán)境、社會經(jīng)濟(jì)效益。在充分掌握水利工程規(guī)劃設(shè)計理念的前提下，可意識到導(dǎo)致河流污染的根本原因就是混凝土護(hù)岸，河流近自然治理不但要與工程設(shè)計原理相符，還應(yīng)滿足自然生態(tài)學(xué)原理。土壤生物工程護(hù)岸技術(shù)的應(yīng)用，可增加植被覆蓋面積，進(jìn)而抬升上游水位，對河岸生態(tài)修復(fù)效果顯著。為此，本文在充分了解土壤生物工程技術(shù)原理的基礎(chǔ)上，通過具體案例，對河岸生態(tài)修復(fù)中土壤生物工程技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：土壤生物工程技術(shù)；河岸生態(tài)修復(fù)；技術(shù)原理

中圖分類號：S157 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）14-0138-02

對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展而言，河流治理工程至關(guān)重要。據(jù)調(diào)查可見，現(xiàn)階段我國河流生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重受損，傳統(tǒng)水利工程設(shè)計不合理是其受損的根本原因。以往河流治理往往選用漿砌石、干砌石、現(xiàn)澆混凝土等結(jié)構(gòu)形式，具有單一的斷面形式，致使河流自然屬性逐步消散。近年來，隨著環(huán)保意識的不斷增強(qiáng)，要求必須做好河流生態(tài)治理工作，進(jìn)而產(chǎn)生了大量生態(tài)護(hù)岸形式，如土壤生物工程技術(shù)的應(yīng)用，其主要施工主體為植物枝干、根系等組織部分，并輔以工程結(jié)構(gòu)。作為一種新型河岸生態(tài)修復(fù)模式，為更好地了解其修復(fù)效果，筆者通過具體案例，對土壤生物工程中的3種種植形式，即扦插、梢捆及灌叢墊進(jìn)行了分析，通過后期觀察可見，在延緩涇流與泥沙攔截方面土壤生物工程效果顯著。同時，將植物栽植于近水旁，可有效提升人體舒適度，但在設(shè)計時必須對植物布局形式進(jìn)行綜合考慮，保證其合理、有效，只有這樣才能最大限度發(fā)揮其功能，才能提高河岸生態(tài)修復(fù)效果。

1 土壤生物工程技術(shù)原理

土壤的物理性質(zhì)與化學(xué)性質(zhì)對土壤生物的生命活動其決定性作用。在河流治理方面，為有效緩解河溪退化，降低河流生態(tài)系統(tǒng)損壞程度，土壤生物工程應(yīng)運而生。作為河流生態(tài)修復(fù)的重要技術(shù)之一，土壤生物工程可利用根系作用，起到坡面土壤穩(wěn)固的效果，通過可避免坡面被侵蝕。利用植物枝葉攔截降雨的功能，來防治坡面濺蝕。除此之外，也可利用根系錨固土壤的功效，實現(xiàn)降低淺坡下滑及改善河流生態(tài)環(huán)境的作用。相比其他河岸生態(tài)修復(fù)技術(shù)，該技術(shù)施工更簡單，也更具經(jīng)濟(jì)性，因此得到了廣泛應(yīng)用及推廣。

2 工程概況

某河岸工程總長度為68.9km，2.1%～2.5%之間為河道縱坡范圍，為常年河。該河岸所在位置為本河流的下游河段，針對其部分河段，以采用的生態(tài)治理措施為拋石、坡面植草，且取得了良好效果，但在還沒有治理的裸露河段坡面，仍存在諸多問題，如濺蝕、面蝕及細(xì)溝侵蝕等，連接裸露河岸的砌石護(hù)岸位置，還存在側(cè)滲情況，當(dāng)水流掏空土壤后，護(hù)岸極易出現(xiàn)倒塌等現(xiàn)象，危害較大。在全面調(diào)查當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)、水文及氣候情況后，可了解該地區(qū)河流含沙量、侵蝕模數(shù)較大，平水期、洪水期具有較大水位變化情況，且春季干旱少雨。因其地理氣候條件獨特，決定在河岸生態(tài)修復(fù)中選用三種形式的土壤生物工程技術(shù)進(jìn)行修復(fù)，以期有效控制邊坡侵蝕，達(dá)到良好生態(tài)修復(fù)效果。

3 技術(shù)應(yīng)用

根據(jù)工程實際情況，決定選用扦插、梢捆及灌叢墊三種形式進(jìn)行生態(tài)修復(fù)。以該河段40m以上長度裸露河段為研究對象，選用金絲垂柳進(jìn)行施工，利用以上三種形式在河道左右兩岸進(jìn)行土壤生物工程施工。其中40m為左岸扦插施工長度，4m梢捆長度。10m為右岸灌叢墊施工長度，30m以上為扦插施工長度。具體如下：

3.1 扦插

扦插是通過易生根植物活枝，向坡岸土壤內(nèi)直接扦插或按壓的土壤生物工程技術(shù)。活枝生根之后，需聯(lián)固坡岸土壤顆粒，并將土壤內(nèi)的多余水分進(jìn)行充分吸收，以此達(dá)到坡面抗侵蝕性與穩(wěn)定性全面提升的目的。相比其他技術(shù)，扦插優(yōu)勢在于施工便捷，且具有較高經(jīng)濟(jì)性，能夠由拋石、石籠與石塊縫隙內(nèi)向下方土壤內(nèi)直接插入。但其不足之處在于植物生根前，無法及時有效地防護(hù)坡面。該項技術(shù)可結(jié)合其他土壤生物工程技術(shù)同時應(yīng)用。本工程選用扦插法用于河岸左右兩岸，2.3cm為柳條的平均基徑，以40到60cm作為柳條長度，與水平面之間保持15°角時，即可向坡岸土壤內(nèi)插入，插入深度需控制在30到50cm之間，并選用修剪剪刀進(jìn)行枝條上部修平，以1m作為柳條相隔距離。

3.2 梢捆

梢捆要求捆綁植物活枝，構(gòu)成圓柱狀活枝捆扎束，以水平、垂直方向在坡腳或坡岸處進(jìn)行深埋，根據(jù)工程所需，決定在坡腳位置以水平向埋設(shè)，以此進(jìn)行坡腳防護(hù)。根據(jù)調(diào)查結(jié)果顯示，側(cè)滲侵蝕現(xiàn)象存于左岸砌石坡腳位置，如防護(hù)土壤在干砌石護(hù)堤之后造水沖蝕，將大大降低坡岸穩(wěn)定性，導(dǎo)致坍塌問題出現(xiàn)。為有效防治坡岸侵蝕，可通過層疊法在坡腳位置進(jìn)行2個柳條梢捆放置。同時在右岸坡腳位置選用同樣的方法并結(jié)合灌叢墊進(jìn)行處理。該方式的應(yīng)用，可對水位線周圍坡岸起到良好保護(hù)作用，在岸坡侵蝕控制與坡岸表面穩(wěn)定方面效果顯著，其結(jié)構(gòu)可達(dá)到土壤顆粒截留與坡岸表面穩(wěn)定的作用，以此構(gòu)成對植物生長有利的生存環(huán)境，并起到自然植被生態(tài)環(huán)境改善的目的。

3.3 灌叢墊

灌叢墊要求根據(jù)交叉、重疊的方式在土層間水平平鋪枝條，枝條頂部向外，向坡岸內(nèi)將根部插入。交互成層或成排列狀是植物枝條的主要結(jié)構(gòu)形式，布設(shè)方向一般分為水平或垂直兩種。根據(jù)工程實際情況，可布設(shè)到與河流垂直的方向，并結(jié)合梢捆同時應(yīng)用，也就是說將一個深槽開挖到坡腳位置，其尺寸為50×50cm，10m長，要求并排放置2個梢捆。在早期施工階段，生物墊的使用，可加大坡岸保護(hù)力度，避免水流、風(fēng)對坡岸造成侵蝕。施工后期，河岸則因新生枝條與密集的根部而得以保護(hù)，避免侵蝕，同時這種修復(fù)技術(shù)也具備良好的景觀功能。

4 結(jié)果分析

4.1 監(jiān)測指標(biāo)及方法

以上3種施工措施，調(diào)查時可在坡頂、坡腰與坡腳位置分別進(jìn)行一株一株地分析。以工后30d、120d、240d作為調(diào)查時間。柳條萌芽率、柳條存活率與新生柳條的長度等都可作為調(diào)查指標(biāo)。根據(jù)工程現(xiàn)狀，可選用現(xiàn)場挖掘法作為坡岸植物新生根的測量方式，在現(xiàn)場即可進(jìn)行植物根系挖掘工作，以此對新生根系的長度進(jìn)行準(zhǔn)確測量，隨后帶回植物樣品，再次對新生根系的生物量進(jìn)行檢測。

4.2 穩(wěn)固坡岸效果

選用現(xiàn)場挖掘法在工后240d測量土壤內(nèi)柳枝生長情況，通過分析可見，扦插措施下左右兩岸生長情況存在一定區(qū)別，與右岸扦插根系平均長度相比，左岸較低，但兩岸植物根系深軋長度以在岸坡坡面下方1m以上，由此可見，針對深層土壤該生物工程技術(shù)具有良好保護(hù)作用，同時還能有效提升坡岸的穩(wěn)定性。

在0～10cm土層內(nèi)工后240d扦插措施植物根系分布不多，于表層土壤而言，早期加固效果不大。但在生長初期，灌叢墊植物根系在水平向分布較為密集，相比扦插護(hù)坡效果，其灌叢墊效果更佳。

于邊坡穩(wěn)定性而言，植物根系極為關(guān)鍵，土壤剪切力、粘結(jié)力和土壤根系生物量之間為正比例關(guān)系。林木根系利用徑級在1mm以下須根的功效，可實現(xiàn)土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體數(shù)量的有效提升，進(jìn)而實現(xiàn)土壤抗分散、懸浮能力提高的作用。由表1可見，1.85g為扦插左岸單株植物根系總生物量，2.66g為扦插右岸單株植物根系總生物量。左岸扦插植物的特點為細(xì)長，且存在大量須根；與左岸根系根莖相比，右岸更大，且存在較少1mm以內(nèi)的須根生物量，集中在根系末梢位置分布。伴隨植物生長速度的不斷加快，植物體和土壤之間可構(gòu)成一個完整的整體，并能夠由此增強(qiáng)植物護(hù)坡效應(yīng)。

5 結(jié)語

綜上所述，在土壤工程基礎(chǔ)上，將生態(tài)學(xué)理論充分融入的工程技術(shù)則被看做是土壤生物工程。其通過各類材料的充分利用，如植物、土壤等，以此進(jìn)行河流治理。在河岸生態(tài)修復(fù)工程中，合理應(yīng)用土壤生物工程技術(shù)，可達(dá)到穩(wěn)定河岸邊坡、避免水土流失及提高河流生態(tài)系統(tǒng)的作用。同時，還能促使河流恢復(fù)“近自然”水平，提升河流景觀效益。

參考文獻(xiàn)

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