以上海市金山區(qū)廊下鎮(zhèn)為例探索農(nóng)田溝渠生態(tài)廊道構(gòu)建技術(shù)

摘要：農(nóng)田排水溝渠作為農(nóng)田景觀中的“廊道”，同樣具有物質(zhì)傳輸通道、過濾或阻隔、物質(zhì)能量的源或匯、生物棲息地等方面的生態(tài)功能[1]。本文通過樣線調(diào)查法、遠(yuǎn)程視覺水位監(jiān)測方法，對廊下鎮(zhèn)農(nóng)田溝渠展開包括物理特性、植物群落、蛙的種類、生態(tài)水位四個(gè)維度的基底調(diào)查，在此基礎(chǔ)上，從微生境構(gòu)建技術(shù)、植物群落組團(tuán)技術(shù)、動物保育技術(shù)3個(gè)方面初步探索農(nóng)田溝渠生態(tài)廊道的構(gòu)建技術(shù)。

關(guān)鍵詞：農(nóng)田水利；溝渠生態(tài)廊道；生態(tài)水位；微生境；植物群落；動物保育

2019年，自然資源部印發(fā)《關(guān)于開展全域土地綜合整治試點(diǎn)工作的通知》，使得全域土地整治成為土地治理工作的新起點(diǎn)，全域土地整治工作成為學(xué)者研究的熱點(diǎn)。

灌溉和排水是調(diào)節(jié)農(nóng)田水分的措施，溝、渠則是通常由人工建造形成的水流通道。在灌排系統(tǒng)中，排水系統(tǒng)是分布廣泛且重要的農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施[2]，功能可靠的農(nóng)田溝渠排水系統(tǒng)能夠?yàn)檗r(nóng)業(yè)穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)創(chuàng)造有利條件，也促使農(nóng)田生態(tài)環(huán)境向良性循環(huán)方向發(fā)展[3]。

農(nóng)田溝渠主要用于收集地表水和地下水，以排干多余的水和/或防止土壤侵蝕，還可以控制污染和保護(hù)生物多樣性[4]。農(nóng)田溝渠是一種人工水道，其目的是排水和灌溉，但是它不僅具有排水的作用，還擔(dān)負(fù)著凈化水質(zhì)及維持農(nóng)田生物多樣性的任務(wù)[5]。

1 現(xiàn)狀調(diào)查

1.1 地理位置

金山區(qū)地處上海市西南部，南瀕杭州灣，北連青浦區(qū)和松江區(qū)，東鄰奉賢區(qū)，西接浙江省平湖市、嘉善縣。金山區(qū)東西長約43 km，南北寬約25 km，總面積586 km2。

廊下鎮(zhèn)位于金山區(qū)中部偏西南，東與張堰、金山衛(wèi)鎮(zhèn)為鄰，南與浙江省平湖市新倉、廣陳鎮(zhèn)相望，西與浙江省平湖市新埭鎮(zhèn)交界，北與呂巷鎮(zhèn)相連，鎮(zhèn)域面積46.87 km2（金山現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)規(guī)劃面積51 km2），轄12個(gè)行政村，2個(gè)居民委員會和1個(gè)管理委員會，2022年廊下鎮(zhèn)戶籍人口3.017萬人。

1.2 物理特性調(diào)查

1.2.1 調(diào)查方法

2023年6—9月份，對農(nóng)田溝渠開展調(diào)查工作，采用樣線調(diào)查方法，總計(jì)調(diào)查樣線186條。調(diào)查農(nóng)田溝渠現(xiàn)狀，包括斷面尺寸、斷面結(jié)構(gòu)形式等情況。

1.2.2 調(diào)查結(jié)果與分析

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，區(qū)域內(nèi)農(nóng)田溝渠可以分為水泥溝渠和土質(zhì)溝渠。其中，水泥溝渠的溝底寬度為40～65 cm，溝上口寬度為55～130 cm，溝深度為50～90 cm。土質(zhì)溝渠的溝底寬度為20～120 cm，溝上口寬度為60～300 cm，溝深度為50～150 cm。

廊下鎮(zhèn)農(nóng)田溝渠可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分類（圖1）：

1）農(nóng)田溝渠的位置分為兩種：一是位于農(nóng)田之間；二是位于農(nóng)田和田間道路之間，一側(cè)農(nóng)田，另一側(cè)田間道路；

2）農(nóng)田溝渠的等級分為支溝、干溝；

3）農(nóng)田溝渠的斷面類型分為倒梯形、U型、矩形；

4）農(nóng)田溝渠的護(hù)砌位置分為三種：一是沒有護(hù)砌的土質(zhì)溝渠，二是只對溝壁進(jìn)行護(hù)砌，三是對溝壁和溝底三面均進(jìn)行了護(hù)砌；

5）農(nóng)田溝渠的護(hù)砌結(jié)構(gòu)類型，廊下鎮(zhèn)農(nóng)田溝渠的護(hù)砌結(jié)構(gòu)一般為混凝土。

1.3 植物群落調(diào)查

1.3.1 調(diào)查方法

2023年6—9月份，對農(nóng)田溝渠開展調(diào)查工作，采用樣線調(diào)查方法，總計(jì)調(diào)查樣線186條。調(diào)查農(nóng)田溝渠現(xiàn)狀，包括斷面尺寸、斷面結(jié)構(gòu)形式等情況。以農(nóng)田溝渠兩側(cè)溝堤岸寬約0.5～2 m為邊界，記錄農(nóng)田溝渠邊界范圍內(nèi)出現(xiàn)的植物，根據(jù)《中國植物志》[6]鑒定部分植物名稱。

1.3.2 調(diào)查結(jié)果與分析

調(diào)查農(nóng)田溝渠植物物種的組成及分布，分析不同梯度農(nóng)田溝渠植物群落的多樣性，探討農(nóng)田溝渠植物群落的構(gòu)建機(jī)制，研究農(nóng)田溝渠植物的化學(xué)計(jì)量特征，可以充分了解區(qū)域農(nóng)田溝渠植物生存現(xiàn)狀和特點(diǎn)，為科學(xué)改造和栽培農(nóng)田溝渠植物，凈化溝渠水質(zhì)提供數(shù)據(jù)支持和科學(xué)依據(jù)[6]。

根據(jù)對上海地區(qū)的外來植物的匯總分析，47種植物中有18種是上海外來植物。其中，大部分外來植物的入侵等級為上海等級4級，即一般外來類植物，有

11種，占外來植物的61%。等級為1級的植物有三種，分別為一年蓬、小蓬草和喜旱蓮子草，也是中國入侵等級的1級植物，為嚴(yán)重危害類入侵植物。等級為2級的植物有3種，分別為圓葉牽牛、白車軸草和鬼針草，為一般危害類入侵植物。另外，還有一種等級為5級的狗尾草，為偶見外來類植物。

1.4 蛙的種類調(diào)查

1.4.1 調(diào)查方法

選取6條典型溝渠，在2023年6—10月份，對農(nóng)田溝渠兩棲動物開展調(diào)查，采用樣線調(diào)查方法，每月調(diào)查2次，日落后1～5h內(nèi)開展調(diào)查，總計(jì)調(diào)查樣線

60條。6條典型溝渠每條長度約250～300 m，溝渠口寬約1.0～1.5 m。均為農(nóng)田區(qū)域內(nèi)溝渠，其中，3條溝渠兩側(cè)為農(nóng)田種植區(qū)，另外，3條溝渠一側(cè)為農(nóng)田種植區(qū)、另一側(cè)為田間道路。采用手電筒觀察溝渠內(nèi)以及溝渠堤岸側(cè)，記錄所見的兩棲爬行動物的種類及數(shù)量，對于部分野外不能確定種類的兩棲動物，采集標(biāo)本帶回室內(nèi)進(jìn)行鑒定，鑒定完以后再放回農(nóng)田。

1.4.2 調(diào)查結(jié)果與分析

本研究樣線調(diào)查共發(fā)現(xiàn)4種蛙，分別為中華蟾蜍、黑斑側(cè)褶蛙、澤陸蛙和飾紋姬蛙，為上海農(nóng)田區(qū)域常見兩棲動物種類，共計(jì)120只，其中，澤陸蛙最多，為52只，占43%。

2023年6—10月份的兩棲類數(shù)量變化情況詳見圖2所示。其中，8月數(shù)量最多，為37只，7月和9月數(shù)量均為30只，6月份為17只，10月份最少，為6只。

1.5 溝渠生態(tài)水位調(diào)查

1.5.1 調(diào)查方法

2023年8～11月，選取典型溝渠進(jìn)行不間斷水深調(diào)查，利用太陽能監(jiān)控配套水尺進(jìn)行24小時(shí)監(jiān)測。本文選取溝渠位于廊下鎮(zhèn)友好村委會北側(cè)，東西向溝渠，溝渠排水方向?yàn)橛蓶|往西，最后排入西側(cè)的向陽河，在排入向陽河處設(shè)閘門控制，截至2023年11月20日，已取得3個(gè)月水位數(shù)據(jù)（圖3）。

1.5.2 調(diào)查結(jié)果與分析

通過對農(nóng)田溝渠的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)生態(tài)水位是農(nóng)田溝渠生境構(gòu)建的重要基石，要想恢復(fù)農(nóng)田溝渠水生植物群落，必須先進(jìn)行農(nóng)田溝渠水位調(diào)查。2023年8—11月份，每天記錄24個(gè)數(shù)據(jù)，共計(jì)2 386個(gè)數(shù)據(jù)，農(nóng)田溝渠閘門關(guān)閉時(shí)，溝渠內(nèi)蓄水，最高水位約700 mm；閘門開啟時(shí)溝渠內(nèi)基本無水，短時(shí)有水，最高水位約100 mm。

通過實(shí)時(shí)水位的調(diào)查數(shù)據(jù)，我們將溝渠水位狀態(tài)分為以下幾種工況，詳見圖4和圖5：極低（0～10 mm）、低（10～100 mm）、較高（100～500 mm）、高（＞500 mm）。

當(dāng)前，全域土地整治工作中需要解決的主要問題是改善農(nóng)田生態(tài)環(huán)境。農(nóng)田溝渠作為農(nóng)田邊界區(qū)域，其異質(zhì)性對提高農(nóng)田生態(tài)環(huán)境起改善作用。農(nóng)田溝渠生境構(gòu)建的重點(diǎn)是為生物群落提供適宜的棲息地，為生物群落多樣性的恢復(fù)創(chuàng)造條件，生物多樣性可以增強(qiáng)農(nóng)田系統(tǒng)的韌性，生物多樣性喪失會降低農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)抗變能力，生態(tài)系統(tǒng)功能受到威脅。

農(nóng)田溝渠生態(tài)廊道生物棲息地構(gòu)建較多考慮農(nóng)田溝渠深槽、洼地和生態(tài)岸坡的建設(shè)。一方面，為溝渠中底棲動物、浮游動物等小型動物提供棲息生境，另一方面，要為農(nóng)田溝渠中常見的兩棲動物蛙類等提供食物和生存環(huán)境。同時(shí)，為挺水、沉水植物的單體生長及群落的自適應(yīng)生長提供多樣性的空間。另外，由于溝渠長時(shí)間水位較低，影響農(nóng)田溝渠的生態(tài)服務(wù)功能。因此，針對這一現(xiàn)象，可以采取一定的措施，保證排水間歇期，農(nóng)田溝渠內(nèi)仍保留一定的水位，以滿足動植物生存需求，創(chuàng)造適宜的棲息地。

2 結(jié)論

本文通過樣線調(diào)查法、遠(yuǎn)程視覺水位監(jiān)測方法，對廊下鎮(zhèn)農(nóng)田溝渠從物理特性、植物群落、蛙的種類、溝渠生態(tài)水位4個(gè)維度進(jìn)行基底調(diào)查，根據(jù)現(xiàn)狀基底調(diào)查情況，對農(nóng)田溝渠生態(tài)廊道的構(gòu)建進(jìn)行初步探索，提出微生境構(gòu)建技術(shù)、植物群落組團(tuán)技術(shù)、動物保育技術(shù)。

農(nóng)田溝渠作為農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中關(guān)鍵的水分流通通道，既在農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施工程中發(fā)揮著核心作用，又為全域土地整治與生態(tài)修復(fù)提供了一個(gè)特殊的濕地生態(tài)系統(tǒng)，是農(nóng)田景觀生態(tài)系統(tǒng)中重要的“廊道”，其在維持農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性、水土保持、保障水安全等方面發(fā)揮了重要作用。

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