鄉(xiāng)村自然生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)技術(shù)研究與示范

楊小麗，劉 蕓，陳巧玲，徐佳瑩，吳 禹

(東南大學(xué)，江蘇南京 211189)

[項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)介紹]

楊小麗老師從事市政工程專業(yè)，主要研究方向?yàn)樗h(huán)境生態(tài)修復(fù)、污水處理與資源化、新興污染物處理與控制。

鄉(xiāng)村自然生態(tài)系統(tǒng)是我國(guó)鄉(xiāng)村建設(shè)的重要內(nèi)容。十八大以來(lái)，生態(tài)文明建設(shè)成為我國(guó)的基本國(guó)策，“保護(hù)優(yōu)先和自然恢復(fù)”是生態(tài)文明建設(shè)的重要對(duì)策之一。自然生態(tài)系統(tǒng)既是鄉(xiāng)村區(qū)別于城市的特色，又是鄉(xiāng)村生態(tài)環(huán)境的重要基礎(chǔ)和保障，保護(hù)和修復(fù)自然生態(tài)系統(tǒng)則是美麗鄉(xiāng)村建設(shè)的重要內(nèi)容。近年來(lái)，我國(guó)對(duì)鄉(xiāng)村自然生態(tài)環(huán)境的建設(shè)和管理逐漸重視，各地區(qū)也在大力推動(dòng)美麗鄉(xiāng)村建設(shè)，但在鄉(xiāng)村自然生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和修復(fù)方面的實(shí)踐大多集中在某一項(xiàng)或幾種技術(shù)上，部分技術(shù)的普適性也還有待完善，缺乏適于鄉(xiāng)村自然生態(tài)保護(hù)與修復(fù)綜合技術(shù)集成而又經(jīng)濟(jì)可行的示范項(xiàng)目。

1 研究背景

蘇南地區(qū)鄉(xiāng)村河道淤積、水流不暢，且河道整治過(guò)程中重疏浚輕生態(tài)，鄉(xiāng)村水系的自然生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞，缺乏科學(xué)的生態(tài)清淤及水系貫通模式，基于現(xiàn)有溝塘的水生態(tài)系統(tǒng)重建技術(shù)也有待進(jìn)一步研究。傳統(tǒng)的生態(tài)浮島技術(shù)及曝氣裝置在鄉(xiāng)村河道治理中效果欠佳，因此亟需研制一種符合鄉(xiāng)村特點(diǎn)的新型浮床以及溶氧效率高的曝氣增氧裝置，以增強(qiáng)水體污染物的去除效果及好氧微生物的活性，提高水體自凈能力，增強(qiáng)水系自然生態(tài)與環(huán)境體系的穩(wěn)定性。

鄉(xiāng)村河道自然土質(zhì)易被沖刷，從而導(dǎo)致水土流失，傳統(tǒng)的生態(tài)混凝土與鄉(xiāng)村自然風(fēng)貌不協(xié)調(diào)，且不適用于水質(zhì)較差的鄉(xiāng)村水體環(huán)境，因此需探究適于蘇南鄉(xiāng)村河道生態(tài)環(huán)境和工程特點(diǎn)的凈水多功能護(hù)坡技術(shù)。此外，鄉(xiāng)村路面和農(nóng)田面源污染嚴(yán)重、水質(zhì)較差，需對(duì)傳統(tǒng)溝渠進(jìn)行改造，以對(duì)非點(diǎn)源污染源頭進(jìn)行有效控制管理。

蘇南鄉(xiāng)村自然植被的生態(tài)功能退化，而目前針對(duì)鄉(xiāng)村植被的研究中，缺乏不同生境之間植物群落的比較研究，對(duì)平原水網(wǎng)類型村落的系統(tǒng)性研究較少，對(duì)鄉(xiāng)村植被保育價(jià)值的認(rèn)識(shí)不足，對(duì)植被的保護(hù)方向不明，缺乏針對(duì)不同生境植被的保護(hù)及優(yōu)化模式。

2 研究?jī)?nèi)容

本研究圍繞鄉(xiāng)村自然生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定、人居環(huán)境健康、宜居宜業(yè)的目標(biāo)，面向鄉(xiāng)村建設(shè)過(guò)程中存在的河道水系功能脆弱、自然生境受到蠶食、自然植被保育不足、景觀生態(tài)功能低下等社會(huì)亟需解決的問(wèn)題，綜合考慮鄉(xiāng)村自然生態(tài)系統(tǒng)的壓力—狀態(tài)—響應(yīng)。針對(duì)鄉(xiāng)村水系河塘淤塞阻隔、水生態(tài)系統(tǒng)功能脆弱等問(wèn)題，形成了鄉(xiāng)村水系貫通與水體生境改善關(guān)鍵技術(shù)；針對(duì)鄉(xiāng)村溝渠過(guò)度硬質(zhì)、面源污染源控制不力、水質(zhì)惡化等問(wèn)題，建立了鄉(xiāng)村環(huán)境友好型護(hù)坡與溝渠系統(tǒng)；針對(duì)鄉(xiāng)村林地、濕地等自然生態(tài)系統(tǒng)功能退化、生態(tài)服務(wù)功能低下等問(wèn)題，形成了鄉(xiāng)村自然植被保育、結(jié)構(gòu)優(yōu)化與生態(tài)服務(wù)功能綜合提升技術(shù)。

2.1 鄉(xiāng)村水系貫通與水體生境改善技術(shù)

2.1.1 鄉(xiāng)村水系貫通與生態(tài)疏浚技術(shù)

河網(wǎng)水系連通是區(qū)域防洪、供水和生態(tài)安全的重要基礎(chǔ)，其不僅影響水資源承載能力，也對(duì)生態(tài)環(huán)境、河流功能和健康有著重要的影響。研究水系的連通性，構(gòu)建水系連通網(wǎng)絡(luò)，既可提高水資源統(tǒng)籌調(diào)配能力和防洪能力，又可改善水力連通特性，加速水體流動(dòng)，增強(qiáng)水體自凈能力[1]。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)缺乏全面、系統(tǒng)的鄉(xiāng)村水系連通導(dǎo)則，缺少分析鄉(xiāng)村水系連通的科學(xué)方法，而且水系連通度對(duì)水生境狀況影響的研究甚少。本研究通過(guò)實(shí)地調(diào)研，研發(fā)符合鄉(xiāng)村地區(qū)的水動(dòng)力模型，利用河網(wǎng)數(shù)值模擬得到水系貫通后的水系生境狀況，分析區(qū)域水系連通性與河網(wǎng)水系水環(huán)境質(zhì)量的相關(guān)性，并探討基于河網(wǎng)水系連通的河流水質(zhì)治理與維護(hù)措施。

河道清淤疏浚是減少內(nèi)源污染的有效途徑和措施，且能增加蓄水量，提高水體自凈能力。但目前鄉(xiāng)村河道整治重清淤、輕生態(tài)，不合理的清淤方式反而削弱了底棲生態(tài)系統(tǒng)的自凈能力，加快了水質(zhì)的進(jìn)一步惡化。本研究以生態(tài)疏浚的方式實(shí)現(xiàn)河道水體生態(tài)位的修復(fù)，實(shí)施過(guò)程中注重生物多樣性和物種的保護(hù)，不破壞水生生物自我修復(fù)繁衍[2]，通過(guò)疏挖底泥將該層中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)移出水體，清除水體的污染內(nèi)源，改善水生態(tài)循環(huán)，遏制河道穩(wěn)定性的退化，為水生生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)創(chuàng)造條件。

水系連通工程可結(jié)合生態(tài)疏浚技術(shù)對(duì)淤積河道進(jìn)行清淤，利用現(xiàn)有溝、塘、濕地等重建水體生態(tài)系統(tǒng)，建立引排順暢、蓄滯得當(dāng)、豐枯調(diào)劑、可調(diào)可控、脈絡(luò)相通的水網(wǎng)體系[3]，進(jìn)而提升水體自凈能力，增強(qiáng)水系的自然生態(tài)穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)水的良性循環(huán)。

2.1.2 鄉(xiāng)村水系復(fù)合生境重建技術(shù)

生態(tài)浮床是是實(shí)現(xiàn)水生境重建的一種重要手段，其利用植物、微生物在污染水體中吸收、吸附和降解水體中污染物，具有投資少、運(yùn)行性能穩(wěn)定、維護(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，但傳統(tǒng)生態(tài)浮床對(duì)于浮床結(jié)構(gòu)、如何更好更充分地接觸污染水體、如何提高氮磷等污染物的去除率方面的研究還不夠。

蘇南鄉(xiāng)村地區(qū)水系豐富，河道水環(huán)境質(zhì)量堪憂、水生態(tài)結(jié)構(gòu)和功能脆弱，本研究針對(duì)水質(zhì)現(xiàn)狀并吸取現(xiàn)有生態(tài)浮床的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種新型生態(tài)浮床。新型浮床示意圖如圖1所示，浮床采用立體分區(qū)構(gòu)造，分為上下兩層。上層為水生植物層，吸收利用水體中氮磷等營(yíng)養(yǎng)元素，而且植物根系可濾去顆粒性污染物和藻類，并同時(shí)提供微生物附著生長(zhǎng)的場(chǎng)所。下層中，A區(qū)為廢棄軟殼，可吸附除磷，也可附著微生物，強(qiáng)化水質(zhì)凈化作用；B區(qū)為水生動(dòng)物網(wǎng)籠，通過(guò)動(dòng)物將污染物分解或轉(zhuǎn)化；C區(qū)為人工組合填料，可富集土著微生物，利用微生物的分解作用去除水中污染物。此浮床形成了以水生植物、水生動(dòng)物及微生物為主的凈化體系，同時(shí)構(gòu)建大比表面積的人工介質(zhì)富集微生物，強(qiáng)化污染物的去除。

圖1 組合生態(tài)浮床示意圖Fig.1 Schematic Diagram of Composite Ecological Floating Beds

動(dòng)植物修復(fù)技術(shù)是水生境重建的另一重要手段，水生植物可提高水體自凈能力，為魚(yú)類、昆蟲(chóng)、兩棲類、鳥(niǎo)類提供生活生境的同時(shí)也具有克藻效應(yīng)。為實(shí)現(xiàn)岸水一體并提升水體景觀效果，可利用植物修復(fù)技術(shù)輔助重建水生境，依據(jù)植物的生長(zhǎng)特性，選擇適宜當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)、污染物去除效果好、易于管理且具有一定經(jīng)濟(jì)價(jià)值的水生植物；水生動(dòng)物可抑制植物過(guò)量繁殖，降低營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度，提高水體透明度，降低電導(dǎo)率，放養(yǎng)前應(yīng)考察環(huán)境，根據(jù)環(huán)境污染特性放養(yǎng)相應(yīng)的水生動(dòng)物。

2.1.3 高效增氧水體原位修復(fù)技術(shù)

鄉(xiāng)村河道自然水體溶解氧含量低、內(nèi)源污染嚴(yán)重、生化作用緩慢，曝氣可作為一種重要的工程舉措來(lái)提升水體溶解氧水平、強(qiáng)化水體自然修復(fù)能力、改善水環(huán)境質(zhì)量。相比于傳統(tǒng)氣泡，微納米氣泡具有停留時(shí)間長(zhǎng)、產(chǎn)生羥基自由基、強(qiáng)化傳質(zhì)等特點(diǎn)[4]，在水處理中具有顯著優(yōu)勢(shì)。目前，現(xiàn)有的水力剪切式微納米氣泡發(fā)生裝置，氣體吸入量難以控制，氣泡釋放受流體影響嚴(yán)重，微孔曝氣裝置易堵塞、供氧不均勻、氧利用率低、制作及運(yùn)行成本高。

針對(duì)當(dāng)前微納米氣泡發(fā)生裝置存在的問(wèn)題，本研究研發(fā)了一種新型高效曝氣增氧裝置，其基本原理基于變螺距螺旋切割，即切割腔體采用變螺距設(shè)計(jì)，裝置無(wú)需額外的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力。該螺旋切割裝置主要由外管道和腔體組成，切割腔體是由離散化切割葉片螺旋疊加而成，切割葉片厚度為0.2 mm,形狀類似“十”字型，按照變螺距螺旋線方程通過(guò)中心軸疊加形成空間螺旋面，如圖2所示。

圖2 切割葉片與裝配后的切割腔體Fig.2 Blade Cutting and Assembled Cutting Cavity

該裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)產(chǎn)生的氣泡直徑小，比表面積大，氣液兩相接觸面積大，可有效強(qiáng)化氧的傳質(zhì)效率，達(dá)到更高的飽和氧濃度，且達(dá)到飽和的時(shí)間較短；(2)將流過(guò)該裝置的氣、水分子團(tuán)及各種懸浮物和溶解于水中的大分子有機(jī)物切割細(xì)化，增加物質(zhì)相互作用的接觸面積，強(qiáng)化好氧微生物的活性，提高對(duì)污染物的去除能力；(3)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、不易堵塞、操作方便、運(yùn)行維護(hù)成本低，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益；(4)具有更高的氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)、充氧能力和氧利用率。

2.2 鄉(xiāng)村環(huán)境友好型生態(tài)護(hù)坡與溝渠系統(tǒng)

2.2.1 植生凈化型鄉(xiāng)村河道生態(tài)護(hù)坡技術(shù)

傳統(tǒng)的鄉(xiāng)村河道護(hù)岸主要考慮工程的安全性和耐久性，修建的硬質(zhì)護(hù)岸隔斷了水生生態(tài)系統(tǒng)與陸地生態(tài)系統(tǒng)之間的聯(lián)系，導(dǎo)致河流失去原本的結(jié)構(gòu)和生態(tài)功能，不利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和水土保持；之后發(fā)展起來(lái)的生態(tài)混凝土技術(shù)對(duì)于水質(zhì)較差的鄉(xiāng)村水體環(huán)境適用性不強(qiáng)，且與鄉(xiāng)村自然風(fēng)貌不協(xié)調(diào)。

針對(duì)鄉(xiāng)村河道自然土坡護(hù)岸易遭受沖刷、掏空、塌陷、水土流失，傳統(tǒng)護(hù)岸技術(shù)與生態(tài)保護(hù)的發(fā)展趨勢(shì)相悖等問(wèn)題，本研究研發(fā)了適用于鄉(xiāng)村生態(tài)環(huán)境的植生凈化型河道護(hù)坡技術(shù)——耦合微生物型生態(tài)袋護(hù)坡，以實(shí)現(xiàn)對(duì)鄉(xiāng)村土質(zhì)岸坡松垮段護(hù)坡及硬質(zhì)護(hù)坡的生態(tài)化改造。

試驗(yàn)構(gòu)建了3種體系的生態(tài)袋：組合植物體系、菌種載體體系、菌種載體與組合植物共生體系，如圖3所示。其中，菌種載體選用堿處理稻草和活化沸石，試驗(yàn)菌群為馴化脫氮菌群和馴化工程菌群。研究發(fā)現(xiàn)，菌種—載體—組合植物共生體系對(duì)各污染物去除效果較好，其中，脫氮菌—稻草—植物共生體系凈化效果最佳。稻草不僅為微生物提供良好的附著場(chǎng)所，還可緩慢釋放反硝化所需碳源，促進(jìn)微生物增殖[5]，同時(shí)稻草獲取方便、價(jià)格低廉。

2.2.2 生態(tài)排水渠技術(shù)

雨水徑流引起的面源污染逐步得到重視，溝渠兼有排水和集水的功能，是截留農(nóng)村非點(diǎn)源污染物的關(guān)鍵設(shè)施。生態(tài)溝渠是通過(guò)特殊的護(hù)坡、水生植物種植等方式，對(duì)傳統(tǒng)溝渠進(jìn)行修復(fù)改造，是非點(diǎn)源污染源頭控制最有效的管理措施之一。本研究為實(shí)現(xiàn)生態(tài)溝渠的升級(jí)改造，將小球藻固定化技術(shù)和生態(tài)溝渠技術(shù)相結(jié)合，圍繞不同組合植物篩選、小球藻固定化技術(shù)及藻球-植物聯(lián)合溝渠開(kāi)展研究。

本研究考慮不同水生植物的處理能力、經(jīng)濟(jì)價(jià)值及景觀效果，選擇適宜當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)的4種植物并將其組合：水芹-空心菜、水芹-水蔥、菖蒲-空心菜、菖蒲-水蔥，發(fā)現(xiàn)水芹-空心菜組合對(duì)CODMn、氮磷的去除效果和對(duì)DO的提高均處于領(lǐng)先地位，該植物組合可作為蘇南地區(qū)鄉(xiāng)村生態(tài)溝渠的配套水生 植物。

利用藻類進(jìn)行水質(zhì)凈化的理念近年來(lái)頗受關(guān)注[6]，一方面微藻可吸收光能釋放氧氣，提高好氧微生物的活性；另一方面微藻可直接吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)并轉(zhuǎn)化為可利用的生物量，為自身的生長(zhǎng)繁殖提供能量；此外，微藻還可結(jié)合固定重金屬類物質(zhì)。但是利用游離藻類存在占地大、投資高且難以從水體分離的問(wèn)題，因此，本試驗(yàn)探究固定化小球藻的性能并篩選出最佳的膠球初始接種密度、膠球規(guī)格和溝渠內(nèi)膠球分布量，為實(shí)際應(yīng)用于生態(tài)溝渠提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

將篩選出的最佳水生植物組合與最優(yōu)膠球條件下的固定化小球藻串聯(lián)，構(gòu)建的植物藻球生態(tài)溝渠技術(shù)在轉(zhuǎn)輸排水的同時(shí)削減水體中的污染物，可有效緩解鄉(xiāng)村地區(qū)面源污染造成的河塘水體富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題。

2.2.3 徑流污染削減型生物滯留池與生態(tài)排水渠組合技術(shù)

生態(tài)溝渠對(duì)氨氮、TP的去除率較高，但是對(duì)TN和硝態(tài)氮的去除效果不穩(wěn)定，反硝化條件難以形成，在強(qiáng)降雨條件下對(duì)污染物的去除效果有限，出水仍會(huì)對(duì)水環(huán)境造成較大影響。而生物滯留池內(nèi)部水流呈垂直流，深度較大，垂直方向容易形成好氧-缺氧環(huán)境，通過(guò)設(shè)置淹沒(méi)區(qū)和添加纖維素碳源可以強(qiáng)化氮的去除[7]。因此，本研究構(gòu)建了生態(tài)溝渠與生物滯留池組合系統(tǒng)，如圖4所示。生態(tài)溝渠作為預(yù)處理，實(shí)現(xiàn)了大部分污染物的截留，可降低進(jìn)入滯留池的污染負(fù)荷；滯留池作為后處理措施，強(qiáng)化污水中氮磷的去除。該組合兼具排澇、截污和蓄水3種功能，在多雨的蘇南鄉(xiāng)村地區(qū)具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

該組合系統(tǒng)以稻草和木屑為滯留池淹沒(méi)區(qū)的碳源，經(jīng)堿處理后，兩種材料的釋碳速度均有提高，且表面結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大變化，更利于微生物附著生長(zhǎng)。研究發(fā)現(xiàn)，添加木屑對(duì)組合系統(tǒng)TN的去除率最高，有無(wú)碳源添加對(duì)TP去除的影響不大；系統(tǒng)水力停留時(shí)間(HRT)越長(zhǎng)，各污染物去除效果越好，當(dāng)HRT明顯縮短時(shí)，滯留池段對(duì)污染物的去除比例增加；系統(tǒng)經(jīng)干濕交替運(yùn)行后，對(duì)各污染物的去除率均有所提高。

2.3 鄉(xiāng)村自然植被保育與生態(tài)服務(wù)功能提升技術(shù)

2.3.1 鄉(xiāng)村植物群落現(xiàn)狀調(diào)研分析

隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，鄉(xiāng)村自然植被受到了很大的負(fù)面影響，如鄉(xiāng)村林地自然生態(tài)系統(tǒng)功能退化、生態(tài)服務(wù)功能低下等，而鄉(xiāng)村自然植被是維持城鄉(xiāng)地區(qū)生態(tài)平衡的重要生態(tài)基礎(chǔ)，是生態(tài)用地的核心組成部分，對(duì)鄉(xiāng)村地區(qū)的自然植被及其生境進(jìn)行保護(hù)才可實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)可持續(xù)發(fā)展。

本研究通過(guò)野外現(xiàn)狀調(diào)查確定蘇南鄉(xiāng)村地區(qū)自然植被的種類和植物群落的結(jié)構(gòu)特征，并結(jié)合植物群落組成與結(jié)構(gòu)類型劃分鄉(xiāng)村自然植被類型。同時(shí)，調(diào)查鄉(xiāng)村自然植被的生境特征，劃分其生境類型。為了量化植物的功能和價(jià)值，需了解其群落特征，主要包括群落物種組成、群落結(jié)構(gòu)特征和群落景觀文化特征等方面?；诖?，本研究分析了植物群落的物種組成，包括科屬組成、植物生活型、常見(jiàn)植物種類、鄉(xiāng)土植物比例等，歸納出群落類型，并對(duì)其物種多樣性、群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，最后對(duì)群落景觀與文化特征進(jìn)行分析總結(jié)。本研究對(duì)比分析了不同生境類型和不同鄉(xiāng)村型的植物群落特征，用以描述鄉(xiāng)村植物群落的現(xiàn)狀特征和發(fā)展趨勢(shì)，也可為植物群落保育評(píng)價(jià)提供依據(jù)。

2.3.2 鄉(xiāng)村自然植被生境評(píng)價(jià)研究

國(guó)內(nèi)對(duì)鄉(xiāng)村景觀的評(píng)價(jià)主要包括鄉(xiāng)村生態(tài)環(huán)境質(zhì)量、鄉(xiāng)村風(fēng)景資源評(píng)價(jià)、鄉(xiāng)村景觀質(zhì)量和功能評(píng)價(jià)等方面，現(xiàn)有的評(píng)價(jià)體系大多針對(duì)鄉(xiāng)村景觀，鄉(xiāng)村植被僅作為其中一個(gè)部分出現(xiàn)，涉及的指標(biāo)數(shù)量太少，缺乏對(duì)鄉(xiāng)村植被群落結(jié)構(gòu)和功能變化的考慮，缺乏對(duì)鄉(xiāng)村植被保育價(jià)值的評(píng)價(jià)研究。

本研究開(kāi)發(fā)鄉(xiāng)村植被及生境的評(píng)價(jià)技術(shù)，評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建是為了直觀、量化地評(píng)判現(xiàn)有鄉(xiāng)村植物群落的價(jià)值與不足，并為保護(hù)和改造鄉(xiāng)村植物群落提供依據(jù)。已有研究對(duì)鄉(xiāng)村植物群落的功能歸結(jié)為4個(gè)方面——生態(tài)效應(yīng)、社會(huì)效應(yīng)、經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和美學(xué)效應(yīng)[8]，從這幾項(xiàng)主要功能出發(fā)，找尋與各項(xiàng)功能相關(guān)性高的群落特征。本研究從4個(gè)方面構(gòu)建植物保育評(píng)價(jià)體系，分別為群落穩(wěn)定性、群落典型性、群落稀有性和群落景觀文化性，指標(biāo)的篩選則以鄉(xiāng)村植物保育為目的，并考慮鄉(xiāng)村的實(shí)際情況和鄉(xiāng)村植被的特殊性，構(gòu)建的評(píng)價(jià)體系如表1所示。通過(guò)單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)法與專家打分相結(jié)合的方式對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，然后采用綜合評(píng)價(jià)法計(jì)算目標(biāo)層分值，分析評(píng)價(jià)不同生境及不同鄉(xiāng)村發(fā)展階段的植物群落。

2.3.3 鄉(xiāng)村植被原位保護(hù)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)

國(guó)內(nèi)對(duì)植被的研究主要集中在生態(tài)學(xué)機(jī)理層面，盡管也提出了相關(guān)的保護(hù)和修復(fù)措施，但對(duì)鄉(xiāng)村自然植被保育的具體措施缺乏必要的技術(shù)支持。在鄉(xiāng)村綠化建設(shè)方面，對(duì)鄉(xiāng)村綠地分類和鄉(xiāng)村綠化規(guī)劃已經(jīng)開(kāi)展了一些基礎(chǔ)研究[9-11]，這些研究主要針對(duì)鄉(xiāng)村植物種類進(jìn)行篩選和描述，提出了一些配置方式，但對(duì)鄉(xiāng)村原有植被的保護(hù)及優(yōu)化涉及較少，對(duì)鄉(xiāng)村植被與鄉(xiāng)村生境的適宜性缺乏系統(tǒng)研究。

表1 鄉(xiāng)村植被群落保育評(píng)價(jià)體系Tab.1 Evaluation System of Rural Vegetation Conservation

本研究調(diào)查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)狀情況良好的植物群落由于與村落的發(fā)展和生活方式的改變不匹配而受到了一定的破壞或處于威脅之下；在鄉(xiāng)村綠化的建設(shè)過(guò)程中，植被群落出現(xiàn)了與各生境的匹配度較低、群落穩(wěn)定性較差、群落鄉(xiāng)土文化性較低等問(wèn)題；同時(shí)，鄉(xiāng)村徑流污染嚴(yán)重，水環(huán)境也開(kāi)始惡化。

本研究針對(duì)鄉(xiāng)村徑流污染，開(kāi)展鄉(xiāng)村雨水蓄積性植物群落保護(hù)與構(gòu)建技術(shù)研究，通過(guò)計(jì)算比較不同植物的葉片最大吸水率和單位面積葉片的最大截留量，得到冠層儲(chǔ)水能力最強(qiáng)的幾種植物，為植被保護(hù)和優(yōu)化方案提供選擇。

通過(guò)前期對(duì)鄉(xiāng)村地區(qū)植物群落特征的分析和綜合評(píng)價(jià)(表1)，分析得到不同生境類型(包括建筑物周邊、水邊、路邊、綠林地)的植物群落所存在的現(xiàn)狀問(wèn)題和潛在威脅，本研究據(jù)此提出相對(duì)應(yīng)的保護(hù)及優(yōu)化策略：(1)根據(jù)群落現(xiàn)狀，針對(duì)不同生境類型的植被群落采取不同的保護(hù)或修復(fù)措施，重點(diǎn)關(guān)注敏感、脆弱的生境類型；(2)在維持鄉(xiāng)村植被群落典型性和提高植被群落穩(wěn)定性的同時(shí)，重點(diǎn)保護(hù)和修復(fù)植被群落的稀有性和鄉(xiāng)土文化性；(3)在鄉(xiāng)村城市化過(guò)程中，提高生態(tài)保護(hù)意識(shí)，尊重現(xiàn)狀，注重鄉(xiāng)村植被群落生境的保護(hù)和植被模式構(gòu)建的適宜性、科學(xué)性考究。

3 鄉(xiāng)村自然生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和修復(fù)技術(shù)綜合示范

本研究在江蘇省南京市洪藍(lán)鎮(zhèn)傅家邊澗東村開(kāi)展鄉(xiāng)村自然生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)技術(shù)綜合示范。前期調(diào)研發(fā)現(xiàn)，該示范區(qū)部分池塘淤積，池塘、河道之間缺乏連通，區(qū)域內(nèi)水系零散，不成體系；整體水質(zhì)較差；綠化植被過(guò)于城市公園化缺乏鄉(xiāng)土氣息，品種過(guò)于單一缺乏季節(jié)性交替，草坪過(guò)多導(dǎo)致養(yǎng)護(hù)成本增加，缺乏鄉(xiāng)村趣味性苗木。

對(duì)于水系貫通與生態(tài)疏浚技術(shù)，本研究提出并實(shí)施了澗東村水系溝通方案，以生態(tài)清淤降低河床高度，并通過(guò)暗管、溝渠或涵洞連通各池塘，同時(shí)利用生態(tài)疏浚技術(shù)對(duì)淤積池塘進(jìn)行清淤，以削減池塘內(nèi)源污染，提高水體自凈能力；對(duì)于水系復(fù)合生境重建技術(shù)，構(gòu)建了具有生物多樣性的新型組合生態(tài)浮島，用于水體修復(fù)，同時(shí)輔以動(dòng)植物修復(fù)技術(shù)重建水體生境；對(duì)于高效增氧原位修復(fù)技術(shù)，則以新型曝氣增氧裝置改善水體黑臭，增加水體溶解氧濃度，提高水體自凈能力和底泥降解能力。

為了提高澗東村水體生態(tài)修復(fù)功能并實(shí)現(xiàn)岸水一體化，運(yùn)用了耦合微生物型生態(tài)袋護(hù)坡技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)澗東村土質(zhì)岸坡松垮段護(hù)坡和硬質(zhì)護(hù)坡的生態(tài)化改造；為了控制農(nóng)村面源污染，研究并利用植物藻球生態(tài)溝渠，實(shí)現(xiàn)對(duì)澗東村硬質(zhì)溝渠的改造；為了進(jìn)一步削減農(nóng)業(yè)徑流污染，將生物滯留池與生態(tài)排水渠組合，強(qiáng)化了污染物的去除。

根據(jù)澗東村自然植物群落現(xiàn)狀以及不同生境類型植被群落的具體問(wèn)題，對(duì)該地區(qū)的植被群落進(jìn)行原位保護(hù)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化配置，篩選出澗東村植被中鄉(xiāng)村自然植被及生境原位保護(hù)的典型植物群落并進(jìn)行原位保護(hù)，同時(shí)建設(shè)垂直綠化和植物綠地實(shí)現(xiàn)植被群落的結(jié)構(gòu)優(yōu)化配置。

經(jīng)修復(fù)后的澗東自然村，水系連通狀況得到較大改善，水質(zhì)整體得到明顯提升，水生境處于優(yōu)良狀態(tài)，自然植被生態(tài)服務(wù)功能和景觀功能顯著增強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了鄉(xiāng)村自然生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建與修復(fù)。