張丹丹, 王冬梅, 信忠保, 史常青

北京林業(yè)大學(xué)水土保持學(xué)院, 北京 100083

漓江濱岸草帶對徑流泥沙的攔截效果

張丹丹, 王冬梅*, 信忠保, 史常青

北京林業(yè)大學(xué)水土保持學(xué)院, 北京 100083

位于污染源和受納水體之間的濱岸帶對徑流泥沙的過濾作用已經(jīng)得到廣泛認(rèn)可,濱岸植被的存在能降低徑流流速,增加土壤入滲,延緩產(chǎn)流時間,促使徑流中的懸浮物質(zhì)得到沉積。而關(guān)于漓江濱岸草帶過濾作用的相關(guān)定量研究和應(yīng)用尚未見報道。為探索影響草帶過濾效果的影響因素,在廣西漓江濱岸帶內(nèi)按不同植被條件、不同帶寬布設(shè)6個試驗小區(qū),通過小區(qū)放水試驗測定濱岸草帶對徑流泥沙的攔截效果。結(jié)果表明：草帶能有效攔截徑流懸浮物,對徑流、泥沙的攔截率分別達到66%和68%,當(dāng)草帶寬度增加到10m時攔截率均達90%。帶寬是影響徑流泥沙攔截的主導(dǎo)因素。植被條件是影響攔截效果的又一重要因素,而初始含水量和入流泥沙濃度對攔截效果的影響較小。同一草帶對泥沙的攔截效果優(yōu)于徑流的攔截效果,且二者之間存在密切的線性關(guān)系。

濱岸帶；徑流；泥沙；攔截效果

濱岸帶又稱河岸帶、岸邊帶等,是指內(nèi)陸水生態(tài)系統(tǒng)和陸地生態(tài)系統(tǒng)之間的界面區(qū)[1-2],是介于河流和高地植被之間的生態(tài)過渡帶,具有明顯的邊緣效應(yīng)[3]。它的存在可有效攔截、滯留泥沙,改善河道水質(zhì),是污染源和水體之間的一道綠色屏障[4-6]。它的作用類似于半透膜對物質(zhì)的選擇性過濾作用[1]。

根據(jù)國內(nèi)外的研究實踐表明,濱岸帶內(nèi)植被在控制地表徑流和土壤流失方面的重要作用已經(jīng)得到認(rèn)可[7-9]。草本類植物由于其生長密集、交錯覆蓋于地表等特點,在截留徑流泥沙方面表現(xiàn)尤為突出[10-11]。草本植物對徑流污染物的凈化作用機制主要體現(xiàn)在以下幾個方面：(1)徑流遇到植被的阻擋,流速降低；(2)伴隨徑流流速和運移能力下降,徑流中懸浮顆粒大量沉積；(3)下滲水量增加；(4)植被的桿葉吸附、過濾徑流中懸浮物質(zhì)。這些機制對泥沙沉積和水流輸出的影響程度主要取決于以下5個因素[12-13]：草帶寬度；流入草帶內(nèi)的徑流含沙量；徑流流速(同時受坡度的影響)；植被蓋度、高度；徑流深。國外學(xué)者對此作了較多的相關(guān)研究,Sang Joon Chung[14]、J.Wanyama[15]等人的研究表明草帶寬度是影響泥沙懸浮顆粒沉積的主導(dǎo)因素；Majed[16]等人的研究表明在相同草帶寬度下,泥沙攔截率隨著徑流流速的增加呈現(xiàn)出非線性的降低,植被蓋度對泥沙沉積的影響僅次于草帶寬度。國內(nèi)對此研究起步較晚,相關(guān)研究報導(dǎo)較少,黃沈發(fā)[17]在上海蘇州河上游東風(fēng)港試驗基地內(nèi)開展不同坡度緩沖帶徑流污染物凈化效果試驗,結(jié)果表明,坡度與緩沖帶徑流懸浮固體顆粒物(SS)截留效果顯著相關(guān)；李懷恩[18]在陜西小華山水庫岸坡上通過建立植被過濾帶探究地表徑流污染物凈化效果的影響因素,研究表明,植被條件、入流流量和入流懸浮固體濃度對凈化效果影響顯著。然而缺乏在不同地區(qū)野外自然條件下,天然草帶對坡面徑流泥沙的攔截效果研究,而且對漓江濱岸草帶的研究尚未見報導(dǎo)。

近年來由于漓江旅游資源大面積的開發(fā)以及人為對漓江周邊植被資源的破壞,使的漓江濱岸帶生態(tài)系統(tǒng)受損,泥質(zhì)岸灘水土流失尤為嚴(yán)重,草帶作為攔截泥沙等污染物的過渡帶,在濱岸帶水土保持方面發(fā)揮著不可或缺的作用。本研究通過在野外建立試驗小區(qū)進行放水試驗,旨在探索影響草帶過濾效果的影響因素,分析草帶寬度、植被條件、土壤初始含水量、入流泥沙濃度對草帶凈化效果的影響,同時為漓江濱岸帶緩沖區(qū)域植被恢復(fù)及規(guī)劃設(shè)計提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地布設(shè)于廣西壯族自治區(qū)桂林市凈瓶山大橋(25°13′53″N,110°19′03″E)和靈川縣省里村(25°10′15″N,110°25′35″E)濱岸帶內(nèi),分別位于漓江桂林-陽朔段的上游和中游段,遠離城區(qū),植被配置型式為緩坡邊灘天然草本型式[19]。漓江流域?qū)僦衼啛釒駶櫦撅L(fēng)氣候區(qū),全年光照充足,平均氣溫17.8—19.1℃,年降雨量1814—1941mm,年蒸發(fā)量1482.5 mm,雨熱基本同期。土壤類型為山地黃壤土(砂粒58%,粉粒24%,黏粒18%),試驗地內(nèi)土壤類型為砂壤土(砂粒65%,粉粒24%,黏粒11%),土壤容重1.14—1.29g/cm3。在漓江緩坡邊灘天然草本配置河段,坡度分布在5°—10°之間,考慮到試驗的可實施性以及坡面狀況等因素,本試驗地所在坡面坡度為5°—7°。

1.2 草本植物的選擇

通過前期對漓江桂林-陽朔段實地調(diào)查,常見的草本植物主要包括狗牙根(Cynodondactylon)、水蓼(Polygonumhydropiper)、葎草(Humulusscandens(Lour.) Merr)、假儉草(Eremochloaophiuroides)、空心蓮子草(Alternantheraphiloxeroides)、紫菀(AstertataricusL.f．)、藎草(Arthraxonhispidus)、火炭母(Polygonumchinensis)、小蓬草(Conyzacanadensis)、皺葉狗尾草(Setariaplicata(Lamk．)T．Cooke)等[20-22]。本試驗地內(nèi)的植被為其中4種岸坡自然生長常見的草本植物：假儉草、空心蓮子草、葎草、火炭母。

1.3 試驗小區(qū)布設(shè)

基于影響濱岸草帶攔截效果的兩個主要因素：帶寬、植被條件,為更好的比較不同帶寬、植被條件對徑流泥沙攔截效果的影響,選擇相同帶寬不同植被條件和相同植被條件不同帶寬兩種方式構(gòu)建試驗小區(qū)。

選擇漓江沿岸4種常見的草本分布類型,構(gòu)建相同帶寬(5m)不同植被條件下的試驗小區(qū),按A、B、C、D進行編號,其中A是以假儉草與空心蓮子草為主導(dǎo)植被的草帶,B是以假儉草為主導(dǎo)植被的草帶,C是以葎草與藎草為主導(dǎo)植被的草帶,D是以葎草與火炭母為主導(dǎo)植被的草帶。

根據(jù)坡面實際狀況,選擇帶寬2、5、10m 3個梯度的帶寬構(gòu)建在相同植被條件(A)下,不同帶寬的試驗小區(qū)。

試驗小區(qū)共建立6個,小區(qū)寬度均為1.5m。試驗小區(qū)的左右兩側(cè)用隔水板圍擋,防止側(cè)滲。在每個小區(qū)的出口處設(shè)置容量為200L的集水池,用于收集穿過草帶的徑流、泥沙。試驗地內(nèi)草本生長茂盛,植被蓋度均為100%,因此蓋度可不作為變量考慮。由于草帶較短,坡度差別不大,可忽略坡度對試驗結(jié)果的影響。

1.4 放水裝置

試驗裝置由放水裝置、控水裝置、緩沖裝置、集水裝置四部分組成。放水桶容量為1000L,并含孔徑為0.05m的流量調(diào)節(jié)閥,用于調(diào)節(jié)出水流量的大小。在出水口與草帶間放置長1m,寬0.3m的U型緩沖槽,緩沖槽內(nèi)含凸形波浪紋,且小區(qū)內(nèi)草本交錯覆蓋于地表,水流可平緩均勻的流入小區(qū)。試驗裝置如圖1所示。

圖1 試驗裝置示意圖Fig.1 Schematic presentation of experimental device

1.5 放水方案

每個小區(qū)進行放水試驗前采集草帶內(nèi)土樣分析土壤初始含水量、機械組成等指標(biāo)。放水桶內(nèi)加入泥沙土樣模擬漓江暴雨徑流,據(jù)資料顯示,暴雨徑流含沙量在0.9—2.5kg/m3之間[23],多次溶液配比試驗表明,放水桶內(nèi)需加入5kg過篩后的表層土,可使流入小區(qū)內(nèi)的泥沙濃度保持在1.4—2.0kg/m3范圍內(nèi)。出水流量大小根據(jù)桂林近50年24h最大降雨強度[24]確定。

通過放水試驗采集入水口、出水口徑流水樣。水樣中的泥沙含量使用長春吉大·小天鵝公司GDYS- 201M多參數(shù)水質(zhì)分析儀測定。

每個小區(qū)進行4場放水試驗,共計24場,放水方案如表1所示,放水試驗在2013年5—8月間進行,此期間草被植被已完成全部生長發(fā)育,試驗期間無明顯變化。放水間隔由小區(qū)的初始含水量確定。

2 數(shù)據(jù)分析

為定量分析草帶對徑流、泥沙的去除效果,用徑流、泥沙的攔截率(TE)作為去除效果的評價指標(biāo)[18]。TE按下式進行計算：

(1)

(2)

式中,Vin為流入試驗小區(qū)的徑流體積(L),Vout為流出試驗小區(qū)的徑流體積(L)。公式(2)中Cin為入流泥沙濃度(mg/L),Cout為出流泥沙濃度(mg/L)。

表1 放水試驗方案

試驗序號的第1個數(shù)字為小區(qū)編號,第2個數(shù)字為放水場次；數(shù)據(jù)為平均值±SE,不同小寫字母表示在P<0.05水平下差異顯著

所有試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft office Excel 2007并結(jié)合SPSS 18.0軟件對數(shù)據(jù)進行整理及統(tǒng)計分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 帶寬對徑流、泥沙攔截效果的影響

在植被條件(A)、入流泥沙濃度相似的條件下帶寬2、5、10m對徑流泥沙的攔截效果如圖2所示。即A2、A5、A10的第二、三、四場放水試驗結(jié)果。

圖2 草帶寬度對徑流、泥沙攔截效果的影響Fig.2 Effect of filter length on average runoff and sediment trapping efficiency

由圖2看出徑流的攔截效果呈現(xiàn)出隨草帶寬度增加而增加的趨勢,這是由于草本植被的存在,使得水流速度降低,入滲水量增加進入土壤內(nèi)部；另一方面草帶內(nèi)的枯落物在徑流的流動過程中起到一部分的阻滯作用,從而延長入滲時間。帶寬5m的徑流TE為65%,表明在草帶的前5m徑流已被大量攔截,隨著草帶寬度的增加攔截效果趨于平緩,當(dāng)寬度增加到10m時,已有90%的徑流被攔截,攔截效果顯著。通過對比不同帶寬草帶對徑流的攔截效果發(fā)現(xiàn)帶寬對徑流的削減影響顯著。

泥沙的攔截效果與徑流表現(xiàn)出相同的趨勢如圖2所示,2m泥沙TE為33%,5m泥沙TE為65%,10m泥沙TE為90%,這是因為泥沙的運移需要借用水流的動力,徑流的減少,使得徑流的攜沙能力下降,徑流中較大顆粒的泥沙在草帶的前段被大量攔截沉積下來,徑流中細(xì)小的懸浮顆粒隨徑流的流動繼續(xù)前移,所以當(dāng)草帶寬度由5m增加至10m時,泥沙的攔截效果呈現(xiàn)減緩的趨勢。

3.2 植被條件對徑流、泥沙攔截效果的影響

在帶寬(5m)、入流泥沙濃度、土壤初始含水量相似的條件下植被條件對徑流泥沙的攔截效果如圖3所示。即A5、B5、C5的第二、三、四場放水試驗結(jié)果,分析4條草帶在相似試驗條件下,植被條件對徑流泥沙攔截效果的影響。

圖3 不同植被條件下徑流、泥沙的攔截效果Fig.3 Variation of runoff and sediment trapping efficiency with types of vegetation不同小寫字母表示差異顯著,P<0.01

圖3 顯示在其他條件相似的條件下,植被條件不同時,徑流的攔截效果存在差異。在P<0.01條件下,帶寬5m的植被條件A、植被條件B、植被條件D兩兩之間差異顯著。C5與A5、D5之間無顯著差異。在植被為C、D的條件下對徑流的攔截效果優(yōu)于A、B,分析其原因可能是由于植被高度差異造成的,葎草、藎草、火炭母的植被平均高度約20cm,空心蓮子草、假儉草的植被高度約5cm,當(dāng)植被較低時,草本植被剛度較小,徑流漫過植被,形成淹沒流,引起粗糙度下降,草帶對徑流的攔截效果降低,水流加速,下滲的水量隨之減少,產(chǎn)生的徑流相應(yīng)增加。然而,在植被高度相同的條件下,A5的徑流TE為64%,B5為50%,攔截效果存在顯著差異,分析其原因是由于不同草種混交(A5)對徑流的攔截效果優(yōu)于純種草本(B5)的攔截效果,因此在濱岸帶植被恢復(fù)時建議采用不同草本的混交方式撒播,可有效攔截流入河流的懸浮物質(zhì)。

由圖3可知,在P<0.01條件下,D5與A5、B5之間存在顯著差異,植被對泥沙的截留效果與徑流的截留效果一致,泥沙的運移過程伴隨著徑流的輸送過程實現(xiàn),因此相同帶寬下D的攔截效果最好,C次之,A較差,B最差。

3.3 初始含水量對徑流、泥沙攔截效果的影響

A2、A10草帶第二場放水試驗前測草帶土壤初始含水量約29%,第三、四場放水試驗前測草帶含水量約39%,除土壤初始含水量之外,A2、A10草帶的第二場與三、四場的其他放水條件基本相似,幾次放水試驗結(jié)果如表2所示。

表2 不同初始含水量對徑流、泥沙攔截效果影響

可以看出,在入流流量相同的情況下,同一試驗小區(qū),不同初始含水量,出流水量存在差異。對于A2草帶,在θ=28.5%時的出流流量分別是θ=39.8%、37.4%時出流流量的84.9%、92.9%,A10草帶,在θ=29.0%時的出流流量分別是θ=39.7%、40.9%時出流流量的80.2%、71.3%,表明當(dāng)土壤初始含水量較少時,對徑流的攔截效果更為明顯,且攔截效果表現(xiàn)出隨帶寬增加而增加的趨勢。這是由于在土壤較干燥時下滲水量較多,截留更多的地表徑流,出流斷面產(chǎn)生的徑流相應(yīng)較少。另外表2顯示同一小區(qū)的3次放水試驗對泥沙的攔截效果與徑流的攔截效果相似,而隨著帶寬增加初始含水量對徑流泥沙攔截效果的影響作用減小。

由于試驗區(qū)位于亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū),降水量較多,加之植被生長繁茂,因此草帶內(nèi)土壤初始含水量較大,隨著草帶內(nèi)土壤含水量的增加,徑流泥沙攔截率的變化幅度較小。就本試驗而言,初始含水量作為影響因素相較草帶、植被條件此兩種影響因素對徑流泥沙的影響程度小。

3.4 入流泥沙濃度對泥沙攔截效果的影響

圖4 入流水流中不同泥沙濃度對泥沙攔截效果的影響 Fig.4 The runoff and sediment trapping efficiency in different flow sediment concentration

小區(qū)的第一場放水試驗均是未加泥沙的水樣,初始泥沙濃度較小,在81.5—220.4mg/L范圍內(nèi)?？紤]到配置含沙量過高的入流水樣,不利于泥沙與水的充分混合,本試驗中入流泥沙濃度在1428.7—2014.5mg/L范圍內(nèi)。草帶對不同泥沙濃度的徑流攔截效果如圖4所示。

由圖4可以看出,在泥沙濃度較小時,草帶對泥沙的攔截效果較差,甚至伴隨著水流的沖刷,呈現(xiàn)出攔截效果為負(fù)值的現(xiàn)象,這是由于第一次放水時,水樣中泥沙含量較少,土壤抗沖能力弱,粘結(jié)性能差,在植被攔截泥沙的同時會帶走坡面表層松散的土壤,以及植被上的浮塵顆粒,增加徑流中的泥沙含量,導(dǎo)致攔截效果差。對于同一個草帶而言,水流條件和泥沙綜合條件(密度、沉速)相同的條件下水流攜沙能力是一定的[16],因此,在同一個草帶內(nèi)進行不同泥沙濃度的放水試驗,泥沙濃度較高的水流會沉積更多的泥沙,對泥沙的攔截效果更為顯著。

另外從圖4中可以發(fā)現(xiàn),第一場放水,在其他放水條件相似的前提下,不同帶寬,不同植被條件下對泥沙的去除效果存在較大差異。在相同植被條件下A2、A5、A10泥沙TE分別為-23.4%、-0.7%、54.8%,表明在泥沙濃度較小時,隨著草帶寬度的增加攔截率增加,這與試驗結(jié)果3.1結(jié)論一致。對于相同帶寬A5、B5、C5、D5泥沙TE分別為-0.7%、-2.8%、11.8%、19.7%,D的泥沙去除效果最好,B的效果最差,這與試驗結(jié)果3.2結(jié)論相吻合。

入流泥沙濃度影響泥沙攔截效果表現(xiàn)在兩方面：一方面,入流泥沙濃度較小,草帶較短時,水流中泥沙濃度較小容易攜帶土壤表層以及植被上的泥沙顆粒,水流中的泥沙含量呈不減反增的趨勢；另一方面,入流泥沙濃度較大時,水流中會有較多的泥沙在草帶內(nèi)沉積,草帶對泥沙的攔截效果相對顯著。

4 討論

圖5 不同草帶寬度、不同植被類型下徑流TE與泥沙TE對比 Fig.5 Sediment trapping efficiency (TE) versus runoff TE values for all filter lengths and vegetation types

徑流TE與泥沙TE呈顯著正相關(guān)(rs=0.98,P<0.01),徑流攔截率(自變量)與泥沙攔截率(因變量)之間有密切的線性關(guān)系(y=0.98x+10.5,R2=0.96),表明隨著徑流攔截率增加,泥沙攔截率隨之增加,這與Abu-Zreig[16]、Weihang, D.[25]等人的研究結(jié)果一致。另外,從圖5可以看出草帶對泥沙的攔截效果要高于徑流。因此,同一場放水試驗草帶對泥沙的攔截效應(yīng)比徑流的攔截效應(yīng)更為顯著。由此,為提高草帶對泥沙的截留效應(yīng),可在草帶上面部分采取良好的管理措施如增加植被覆蓋,建立截排水溝或小型濕地,減少徑流,切斷土壤流失的輸送工具。

本研究通過在漓江濱岸草地坡面上進行放水試驗,探究草帶對徑流泥沙攔截效果及其影響因素。結(jié)果顯示草帶對徑流的攔截率平均為66%,對泥沙的攔截率平均為68%(每個小區(qū)的第一場放水除外),表明草帶措施對坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙有很好的削減作用,因此,在漓江沿岸構(gòu)建草帶能有效減少隨徑流流入河流的陸域污染物。2m的泥沙攔截率為33%,5m的為71%,10m的為90%,帶寬對泥沙的攔截效果影響最為顯著,這與前人[15-16]的研究結(jié)果相似,同時也表明隨著草帶寬度的增加,對徑流泥沙的攔截效果也相應(yīng)增加,因此,在有條件構(gòu)建濱岸草帶的河段,最大限度的增加草帶的寬度,使草帶攔截徑流泥沙的能力達到最佳。然而本研究草帶寬度等級設(shè)置較少,并未涉及>10m的帶寬,所以無法篩選出攔截效果最好的草帶寬度。在植被選擇方面,本文通過對比在4種當(dāng)?shù)爻Ｒ姷闹脖粭l件下徑流泥沙的攔截率,篩選出葎草與火炭母為主導(dǎo)植被混合的草帶攔截效果最為顯著,因此,在漓江沿岸建設(shè)濱岸草帶時可優(yōu)先考慮葎草和火炭母。

研究還發(fā)現(xiàn)在本試驗中土壤初始含水量不同,徑流泥沙攔截效果的差異較小(帶寬10m,含水量29%,徑流TE 91.8%；含水量40%,徑流TE 89.2%,泥沙的攔截效果與徑流表現(xiàn)一致),這與李懷恩等[18]研究結(jié)果(帶寬10m,含水量20.6%,水量消減率81.5%；含水量41.8%,水量消減率76.3%,懸浮物削減率隨含水量的增加無明顯減小)略存差異,究其原因可能是由于本研究在漓江流域開展,屬于亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū),降水量較多,試驗地內(nèi)地表松散土壤較少,含水量變化幅度較小,而李懷恩研究的試驗區(qū)位于陜西省華縣,屬于暖溫帶半濕潤氣候區(qū),降水較少,試驗地內(nèi)干燥松散的土壤較多,導(dǎo)致土壤初始含水量對懸浮顆粒攔截效果呈現(xiàn)出兩重性。在本研究開展的基礎(chǔ)上,之后探究影響漓江濱岸草帶徑流泥沙攔截效果影響因素時可忽略土壤初始含水量對試驗研究的影響。

本試驗利用放水試驗用于模仿天然降水,而放水過程中只從小區(qū)上方流出模擬徑流,小區(qū)內(nèi)部沒有降雨,這是與天然降水之間存在的主要差距。因此忽略了降水對草帶對徑流泥沙攔截效果的影響。其次,放水過程中入流流速不同于天然降水下產(chǎn)生的地表徑流流速,可能水流過急,從而影響到下滲過程,對泥沙的沉積也造成影響。由于試驗是在野外原狀坡面進行,坡面上或多或少的存在不平整情況,對水流流速產(chǎn)生影響,導(dǎo)致水流流向的不穩(wěn)定。因此下階段應(yīng)注重于天然降水下草帶對徑流污染物的攔截效果研究,同時還需考慮季節(jié)、植物根系等其他影響因素,因此需要開展長期的深入研究,確定影響草帶攔截效果的影響因素。

5 結(jié)論

(1)本研究表明濱岸草帶能有效攔截徑流懸浮物,對徑流、泥沙的攔截率分別為66%、68%,帶寬2m時徑流和泥沙的攔截率分別為28%和33%,當(dāng)草帶寬度增加至10m時，徑流泥沙的攔截效果均達90%,攔截效果最為顯著。攔截率隨著帶寬的增加而增加,增長趨勢隨著帶寬增加而趨于平緩。因此,帶寬是影響草帶對徑流中懸浮物凈化效果的最重要因子。

(2)其他放水條件相似,植被條件不同對徑流、泥沙的攔截效果有顯著差異(P<0.01)。植被高度影響草帶的攔截效果,且多種草種混合搭配時徑流泥沙攔截效果更佳。

(3)土壤初始含水量對徑流泥沙攔截效果的影響作用較小。草帶在初始含水量較小時,對徑流、泥沙具有較強的削減能力。

(4)入流泥沙濃度對草帶的攔截效應(yīng)具有雙重性。一方面入流泥沙濃度較小時,出流斷面的懸浮物質(zhì)呈現(xiàn)出不減少反而增加的趨勢,不利于徑流懸浮物質(zhì)的沉積；另一方面入流泥沙濃度較大時,水流中會有較多的泥沙在草帶內(nèi)沉積,草帶對泥沙的攔截效果相對顯著。

(5)同一草帶對泥沙的攔截效果高于徑流的攔截效果,且徑流攔截率與泥沙攔截率之間有密切的線性關(guān)系(y=0.98x+10.5,R2=0.96)。

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Preliminary study of runoff reduction and sediment removal by grass strips in riparian zone, Li River

ZHANG Dandan, WANG Dongmei*, XIN Zhongbao, SHI Changqing

SchoolofSoilandWaterConservation,BeijingForestryUniversity,Beijing100083,China

The impact of vegetation on pollutant removal from runoff in a riparian zone has been widely recognized. Vegetation on the riparian zone is believed to decrease water turbulence, increase water infiltration, prolong the runoff producing time and enhance the sediment deposition through it. However, to the best of our knowledge, no study has been conducted so far to assess the performance of grass strips grew in riparian zone of the Li River. In this study, six experimental plots with varying plantation modes and vegetation lengths were constructed in the riparian zone of Li river, Guangxi Zhuang Autonomous Region, which were used to determine the effect of runoff reduction and sediment removal by typical vegetation. The results of our study showed that grass strips could effectively intercept runoff and sediment. The average runoff and sediment trapping efficiency (TE) of all six plotted filters were 66% and 68%, respectively. The trapping efficiency reached 90% when the filter length was increased to 10 m. The results indicated that the length of the filter was the most crucial factor affecting sediment deposition. Vegetation type was another important factor, and was found to be more decisive than the initial water content and inflow sediment concentration. The sediment TE was higher than the runoff TE, and appeared a positively linear relationship with the runoff TE in one and the same vegetated filters.

riparian zone; runoff; sediment; trapping efficiency

國家“十二五”科技支撐計劃項目(2012BAC16B03)

2014- 09- 10;

日期:2016- 03- 03

10.5846/stxb201409101783

*通訊作者Corresponding author.E-mail: dmwang@126.com

張丹丹, 王冬梅, 信忠保, 史常青.漓江濱岸草帶對徑流泥沙的攔截效果.生態(tài)學(xué)報,2016,36(21):6985- 6993.

Zhang D D, Wand D M, Xin Z B, Shi C Q.Preliminary study of runoff reduction and sediment removal by grass strips in riparian zone, Li River.Acta Ecologica Sinica,2016,36(21):6985- 6993.