平原河網(wǎng)區(qū)中小河流生態(tài)護岸植物適應性研究*

(昆山市水利設計院有限公司，江蘇 昆山　215300)

生態(tài)護岸是利用植物或者植物與工程相結合的技術手段，在確保護岸結構穩(wěn)定性和安全性的前提下兼顧工程的生態(tài)效應，達到水體、土體和生物相互涵養(yǎng)，適合生物生長的仿自然狀態(tài)的一種護岸類型。國內外關于生態(tài)護岸的研究成果多集中在護岸建造方法、結構學及工程安全性方面的研究，而從護岸植物種類與生物多樣性方面研究不多。河岸植被緩沖在控制河岸侵蝕、截留地表徑流泥沙和養(yǎng)分、保護河溪水質、調節(jié)水溫、為水陸動植物提供生境、維護生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)完整性以及提高河岸景觀質量等方面具有重要的功能。本文選取平原河網(wǎng)區(qū)中小河流8種常用的生態(tài)護岸作為研究對象，從植物覆蓋度、植物多樣性、植物與護岸的融合性等角度出發(fā)，分析比較不同生態(tài)護岸的植物適應性，豐富生態(tài)護岸設計內容，為今后平原河網(wǎng)區(qū)中小河流生態(tài)護岸設計提供參考。

1　研究區(qū)域概況

昆山是著名的江南水鄉(xiāng)，地處太湖流域陽澄淀泖腹部地區(qū)，屬長江三角洲太湖平原。境內河道縱橫交錯，湖蕩眾多。全市境內有大小河道2815條，總長度約2820km，總水面積約占市域面積22.5%。

在近10年農(nóng)田水利工程建設中，昆山市投入了11.1億元進行了764.4km河道綜合整治工程，其中生態(tài)護岸的建設投資不低于50%。經(jīng)過多年的探索和實踐，格賓網(wǎng)片生態(tài)護岸、階梯式格賓網(wǎng)石籠擋墻、斜坡式格賓網(wǎng)石籠護坡、自嵌式擋土墻、拋石護岸、圓木樁護岸、植生袋護岸、斜坡式植草磚護岸8種結構穩(wěn)定、景觀適宜、生態(tài)安全的生態(tài)護岸在昆山及周邊地區(qū)推廣使用。

2　研究方法

選擇昆山市生態(tài)護岸修建兩年以上的典型河道作為研究對象，調查、記錄護岸上植物覆蓋度、植物類別，觀察植物根系分布情況，定性評價護岸的景觀性。

選取典型河道監(jiān)測同一斷面上河道中心和護岸邊水體的CODMn、BOD5、TN、TP，評價護岸植物改善水質效果。

3　結果與分析

3.1　植物覆蓋度

植物覆蓋度是植被在地面的垂直投影面積占統(tǒng)計區(qū)總面積的百分比，是衡量植被狀況的一個最重要的指標。8種生態(tài)護岸中階梯式格賓網(wǎng)擋墻、斜坡式格賓網(wǎng)擋墻、拋石護岸均為塊石護岸，由于這三種護岸材料只是單純的石塊，很容易形成植物無法生長的干燥貧瘠環(huán)境，護岸上植物覆蓋度為0～10%，即使建成時間較長的塊石護岸，植物覆蓋度也只有少量增加。

格賓網(wǎng)片護岸與斜坡式混凝土植草磚護岸屬斜坡鏤空式護岸，部分土坡與空氣、水充分接觸，植物覆蓋度較高，達80%～90%。格賓網(wǎng)片護岸上人工栽培的挺水植物越冬后能自然繁殖、建群和穩(wěn)定生長；未栽培挺水植物的格賓網(wǎng)片護岸上水位線上、下均生長出多種本土野生植物。斜坡式混凝土植草磚護岸建成后栽培了高羊茅，栽培當年植物生長茂盛，完全覆蓋植草磚。但在缺少大量人工養(yǎng)護的情況下，植草磚上人工栽培的植物難以自身繁殖、建群和穩(wěn)定生長。三年后調查，護岸上人工栽培的植物演替為自然生長的本土野生植物，植物覆蓋度達到80%左右。

圓木樁護岸上無法栽培植物。經(jīng)調查，在河道常規(guī)管理條件下，圓木樁或圓木樁之間的縫隙內亦無任何植物生長。

自嵌式植生擋土墻生態(tài)孔內栽培了擋墻植物，栽培當年植物生長茂盛，但在河道常規(guī)管理條件下，第二年擋墻生態(tài)孔內人工栽培的植物難以自身繁殖和穩(wěn)定生長，第三年后調查擋墻生態(tài)孔內人工栽培的植物完全消失，也無本土野生植物生長，擋墻上植物覆蓋度為5%左右。無植生生態(tài)孔的自嵌式擋土墻基本無植物生長。

直立式植生袋擋墻水位線以上植物覆蓋度達到100%，主要為自然生長的本土野生植物。水位線以下的植生袋擋墻由于坡面基本垂直，無法為水生植物提供生長點，無水生植物生長。

3.2　植物多樣性

植物多樣性和優(yōu)化組合是退化河岸生態(tài)系統(tǒng)恢復和重建的關鍵。格賓網(wǎng)片護岸上水位線以上生長了禾本科、菊科、蓼科等8科14屬15種陸生植物，主要有假稻、墨旱蓮、狗牙根等。水位線以下生長有金魚藻、眼子菜、黑藻、水花生等9種水生植物。斜坡上人工培植的美人蕉、香浦、千屈菜等長勢良好。

階梯式格賓網(wǎng)擋墻，水位線以上部分生長了少量陸生植物，主要有假稻、狗牙根、野扁豆、小飛蓬等6種陸生植物，以禾本科、菊科類居多。水位線以下的階梯式格賓網(wǎng)擋墻的階梯上有較多種類的沉水植物生長，主要有狐尾藻、水花生、菱、黑藻、菹草等。調查發(fā)現(xiàn)，階梯式格賓網(wǎng)擋墻水下部分適合植物生長主要有兩個原因：?擋墻前水下土質平臺的存在為植物提供了生長環(huán)境；?泥土、樹葉腐爛后陷入石塊中，長久積累后形成較有利的生長環(huán)境。

直立式植生袋擋墻水位線以上生長了多種陸生植物，調查統(tǒng)計，以禾本科、菊科、?？浦参锞佣?，植物種類達20余種。

斜坡式混凝土植草磚上人工栽培植物難以穩(wěn)定生長，但本土野生植物可在斜坡式混凝土植草磚擋墻上較好地生長。調查發(fā)現(xiàn)，植草磚空隙內生長有禾本科、菊科、大戟科等15種本土野生植物。水位線以下的斜坡式植草磚護岸上水花生成為優(yōu)勢種。

斜坡式格賓網(wǎng)擋墻、拋石護岸水線以上部分生長了少量陸生植物，且以攀爬能力強的拉拉藤為主。水位線以下的護岸上有少量水花生等濕生植物生長。

3.3　植物與護岸的融合性

植物根系的“加筋”作用可以穩(wěn)定土壤結構、提高土壤抗沖性、防止土壤侵蝕，莖葉具有截留降雨、削弱濺蝕、抑制徑流的作用。斜坡式格賓網(wǎng)片護岸在河水與岸泥之間基本沒有形成阻隔，植物已在斜坡式格賓網(wǎng)片護岸上很好地生長，植物根系纏繞于格賓網(wǎng)絲上并扎入泥土，通過植物的發(fā)達根系及與格賓網(wǎng)絲的相互纏繞，在橫向與縱向間形成更大的整體，增強了格賓網(wǎng)片護岸結構的穩(wěn)定性，增加了抗洪、保護河堤的能力。

植生袋編織絲在河水與袋泥之間形成阻隔，但不影響植物生長，水位線以上植生袋擋墻上生長的植物具有很好的陸地生態(tài)效果，植物根系纏繞于植生袋的編織絲并扎入袋內的泥土中，對水位線以上河岸形成很好的保護作用。

斜坡式植草磚在河水與岸泥之間形成較大面積阻隔，但鏤空部分植物長勢較好，植物根系對于河岸水土保持具有較好的作用。而階梯式格賓網(wǎng)擋墻、斜坡式格賓網(wǎng)擋墻、拋石護岸、自嵌式植生擋土墻、圓木樁護岸在河水與岸泥之間形成阻隔，擋墻上無植物生長。

3.4　水質改善效果

選取昆山地區(qū)應用最廣泛四種護岸斜坡式格賓網(wǎng)片護岸、階梯式格賓網(wǎng)擋墻、斜坡式格賓網(wǎng)擋墻與斜坡式混凝土植草磚護岸作為研究對象，監(jiān)測同一斷面上河道中心和護岸邊CODMn、BOD5、TN、TP，發(fā)現(xiàn)16組數(shù)據(jù)中，有11組數(shù)據(jù)是護岸邊水質優(yōu)于河道中心，其中7組為TP、TN數(shù)據(jù)。河道同一斷面上，護岸附近水質明顯好于河道中心，生態(tài)護岸植物對河道營養(yǎng)鹽具有較強的凈化能力。

3.5　景觀效果

生態(tài)護岸與植被可以與周圍環(huán)境形成相協(xié)調的河道景觀。格賓網(wǎng)片生態(tài)護岸上人工栽培的挺水植物能自身繁殖、建群和穩(wěn)定生長，梭魚草、美人蕉、千屈菜等花卉挺水植物點綴在河岸邊；在未栽培植物的格賓網(wǎng)片上，自然生長了多種本土野生植物，完全覆蓋了格賓網(wǎng)片，河堤已沒有治理過的工程痕跡，河岸既有梭魚草、美人蕉等花卉植物點綴其間，又保留了河道的自然本色，景觀優(yōu)美。

階梯式格賓網(wǎng)擋墻與石駁岸擋墻相似，具有整齊、劃一的景觀效果，但工程痕跡較重，缺少生氣。若考慮在石籠網(wǎng)箱增加砂土結構層，營造植物生長基質，可達到植物生長的要求。

圓木樁護岸自身無法適應植物生長，但是圓木樁護岸內外側可回填粘土層，鄰水側形成淺水區(qū)栽培水生植物，河岸側種植草皮、灌木等，可營造相當優(yōu)美的景觀環(huán)境。圓木樁護岸既有自然駁岸質樸的景觀效果、生動的植物形態(tài)，也有了人工駁岸的整齊，景觀效果較好。

斜坡式格賓網(wǎng)石籠護坡、自嵌式擋土墻、拋石護岸由于無法提供植物生長環(huán)境，植物種類較少，景觀效果差，也無法進行改造。斜坡式植草磚護岸若考慮插遷等種植方式，可能可以改善景觀效果。各類護岸植物適應性研究統(tǒng)計見下表。

各類護岸植物適應性研究統(tǒng)計表

4　結　語

平原河網(wǎng)區(qū)河道格賓網(wǎng)片生態(tài)護岸、植生袋護岸、斜坡式植草磚護岸植物覆蓋度較高，本土野生植物種類頗多。格賓網(wǎng)片生態(tài)護岸、植生袋護岸與植物融合較好，植物根系纏繞于護岸材料中并扎入泥土層，可以對河岸水土保持起到較好的保護作用。生態(tài)護岸上植物的生長有利于水體內營養(yǎng)鹽的吸收，同一斷面上，河岸側水質指標優(yōu)于河道中心。

圓木樁護岸的圓木樁本身不能生長植物，但是旁側堆土即可營造良好的植物生長環(huán)境。人工養(yǎng)護情況下，格賓網(wǎng)片生態(tài)護岸、圓木樁護岸可達到較好的景觀效果。普通的階梯式格賓網(wǎng)石籠擋墻，植物無法生長，推薦實施改良型的階梯式格賓網(wǎng)石籠擋墻，達到植物自然恢復的目標。

平原河網(wǎng)中小河道生態(tài)護岸推薦使用格賓網(wǎng)片生態(tài)護岸、植生袋護岸、圓木樁護岸、斜坡式植草磚護岸，從而實現(xiàn)防洪、生態(tài)、景觀和自凈等功能，滿足生態(tài)保護、資源可持續(xù)利用和工程的安全需求。

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