王曉輝

摘要：土壤生物工程的生態(tài)修復(fù)作用與效果，已經(jīng)越來越為人們所認(rèn)識(shí)?，F(xiàn)代土壤生物工程要求運(yùn)用生態(tài)學(xué)的原理，對(duì)實(shí)際的植物和土壤系統(tǒng)做出周密的考察和設(shè)計(jì)，利用植物對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的強(qiáng)化、對(duì)表層土壤顆粒運(yùn)動(dòng)的限制以及對(duì)邊坡生態(tài)系統(tǒng)的改善等作用，不僅能夠穩(wěn)定邊坡和控制水土流失，還能確保邊坡植被水平和垂直結(jié)構(gòu)合理。同傳統(tǒng)的工程技術(shù)相比，土壤生物工程的技術(shù)、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和美學(xué)優(yōu)勢(shì)是顯而易見的。當(dāng)然，土壤生物工程不能完全替代傳統(tǒng)的工程技術(shù)，在工程實(shí)際中通常是兩者聯(lián)合使用、相互完善。鑒于此，本文主要分析探討了河道坡岸生態(tài)修復(fù)的土壤生物工程應(yīng)用情況，以供參閱。

關(guān)鍵詞：河道坡岸生態(tài)修復(fù);土壤生物;工程應(yīng)用

引言

土壤生物工程是利用種植一些植物及其一些輔助工程來鞏固邊坡結(jié)構(gòu)，減少水土流失，保護(hù)植被及改善周邊生態(tài)環(huán)境的一項(xiàng)工程。近年來歐美一些發(fā)達(dá)國(guó)家用這種方法來加固邊坡結(jié)構(gòu)和保護(hù)環(huán)境;此外，記載表明，我國(guó)古代也用這種方法來達(dá)到穩(wěn)定邊坡的目的。1996年，DonaldGray教授和RobbinSotir女士撰寫了論文“邊坡穩(wěn)定的生物技術(shù)和土壤生物工程”對(duì)美國(guó)邊坡穩(wěn)定和侵蝕控制中的寶貴的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了總結(jié)，為土壤生物工程奠定了理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。隨著人們保護(hù)環(huán)境意識(shí)的加強(qiáng)，逐步認(rèn)識(shí)到土壤生物工程對(duì)生態(tài)修復(fù)有著重要的意義?，F(xiàn)代土壤生物工程利用生態(tài)學(xué)原理，周密的考察和設(shè)計(jì)實(shí)際的植物和土壤生態(tài)系統(tǒng)，同時(shí)利用植物強(qiáng)化土壤的結(jié)構(gòu)，限制表層的土壤顆粒，起到保護(hù)邊坡的生態(tài)，防止水土流失，確保邊坡的植被達(dá)到水平的作用。土壤生態(tài)技術(shù)同傳統(tǒng)的工程技術(shù)相比，具有技術(shù)上、生態(tài)上、經(jīng)濟(jì)上和美學(xué)上的顯著優(yōu)勢(shì)。但是，生物技術(shù)工程也不能完全取代傳統(tǒng)的工程技術(shù)，兩者要結(jié)合起來，達(dá)到進(jìn)一步的完善。

1土壤生物工程原理概述

（1）土壤生物工程采用的植物種類。土壤生物工程采用的植物多為迅速生長(zhǎng)的新根木本植物，其中應(yīng)用的最多的便是木本灌木和喬木。除了生根要求外，河道坡岸的植物也需要具有良好的耐水性能，特別是水位線附近的植物，耐水性能要求更高。（2）土壤生物工程原理。土壤生物工程主要是以植物的根、莖（枝）或整體作為研究對(duì)象，將這些主體元素通過一定的方式、方向和排列置于邊坡的不同位置上，以實(shí)現(xiàn)植物群落建群過程中加固和穩(wěn)定邊坡，控制水土流失，達(dá)到生態(tài)恢復(fù)的目的。植物的根系可以在一定程度上提高土壤的剪切力，增強(qiáng)土體的粘附力，這樣的土壤結(jié)構(gòu)更加堅(jiān)固穩(wěn)定。同時(shí)，植物的根莖葉等部位還可以通過蒸發(fā)、存儲(chǔ)的方式促進(jìn)土壤的水循環(huán)，對(duì)近地面穩(wěn)定進(jìn)行調(diào)控，這樣更有利于植物的生長(zhǎng)。坡面的植物則可以延滯徑流，調(diào)節(jié)土壤濕度，最大限度地減少風(fēng)力對(duì)土壤的破壞。土壤生物工程主要是通過植物來降低土壤空隙的壓力，吸收土壤水份，以此來增加土壤表層土的粘結(jié)性，使土壤更加的堅(jiān)實(shí)穩(wěn)定。對(duì)于暴雨和疾風(fēng)等惡劣天氣，土壤很容易出現(xiàn)表面運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致水土流失和侵蝕。土壤生物工程在河道坡岸生態(tài)修復(fù)中的應(yīng)用就是在邊坡種植植物，處于邊坡的植物可以截留降雨，延滯徑流，使土壤的濕度得到有效調(diào)控，將惡劣天氣對(duì)土壤表面的影響降到最低。坡面上的植物多樣，不同植物群落交錯(cuò)和演替，在一定程度上增加了生態(tài)環(huán)境的多樣性，這對(duì)于恢復(fù)邊坡的生態(tài)功能和生物多樣性是極為有利的。

2河道坡岸生態(tài)修復(fù)的土壤生物工程技術(shù)

工程中應(yīng)用的植物通常以喬灌木條為主，其不但能適應(yīng)扦插移栽，而且還能實(shí)現(xiàn)迅速扎根，其栽培方式有三種，分別組成面、點(diǎn)、線三種分布，個(gè)體或者共同應(yīng)用能科學(xué)合理的建設(shè)出不同功能河道邊坡。（1）活枝扦插技術(shù)。把可以扎根的活枝直接扦插在坡岸的土壤中，等其生根成活后，能夠固定坡岸的土壤顆粒使其粘結(jié)性更強(qiáng)，還能起到吸收多余土壤水分作用。這種方法便捷且成活率高，可聯(lián)合其他土壤生物工程技術(shù)使用。能夠防止土壤表面受到侵蝕，改善周邊的環(huán)境，為生物構(gòu)建其安居環(huán)境。這項(xiàng)技術(shù)適用于生態(tài)問題和水力學(xué)問題相對(duì)簡(jiǎn)單的河段。（2）關(guān)于捆栽技術(shù)。此技術(shù)還叫做柴籠技術(shù)，是指將植物枝桿綁起來，制作成圓柱狀的枝條捆綁束，根據(jù)水平走勢(shì)放進(jìn)坡岸中，中間可放扦插單獨(dú)枝桿，以此穩(wěn)定活枝綁扎。柴籠能高效防護(hù)水位線周圍的坡岸，在減少岸坡腐蝕方面有著舉足輕重的作用，其架構(gòu)能阻擋大直徑的土壤顆粒，牢固坡岸外表，打造出有助于植物成長(zhǎng)的小環(huán)境，進(jìn)而優(yōu)化天然植物環(huán)境。此技術(shù)通常適用于坡岸水位之上的區(qū)域，順著等高線分布成階梯狀，還可放在河道匯集位置的岸坡，為排水提供諸多便利。其工程特征主要體現(xiàn)在造型簡(jiǎn)單、施工方便，主要在預(yù)防邊坡的水土流失時(shí)使用（坡度較?。?，柴籠制作完成后具備良好的景觀效果。（3）關(guān)于層栽技術(shù)。利用重疊或者穿插的形式把活枝栽培在土層中，頂部要保持朝外，根部則要垂直埋進(jìn)岸坡內(nèi)?；钪Φ募軜?gòu)是成排狀態(tài)或是彼此成層，形成籬笆狀，不但能在豎直和水平方向分布，還能根據(jù)各種角度進(jìn)行插栽，不同枝層間的土層能應(yīng)用土工織物覆蓋，預(yù)防枝干在成長(zhǎng)前期坍塌，腐蝕等等。此技術(shù)廣泛應(yīng)用在坡角大，外表徑流多的河道中，一般和其余結(jié)構(gòu)，例如堆石、石籠等搭配應(yīng)用，其施工技術(shù)比較繁雜，固定成型以后，具備良好的抗腐蝕、抗沖刷、穩(wěn)定岸坡的能力，同樣具有良好的景觀效果。（4）灌叢墊（Brushmattress）技術(shù)。灌叢墊是覆蓋在河岸上用來穩(wěn)定坡岸的活立樁、柴籠以及樹枝的組合體?；钪l編織成網(wǎng)層結(jié)構(gòu)，根部斜向下插入，枝條覆蓋在岸坡表層，并且枝條的根部在土內(nèi)深插，枝條可以發(fā)育生長(zhǎng)根系，使枝條能夠成活并在地表形成綠色植被覆蓋層。其生態(tài)效果為可有效延緩坡岸徑流流速，截留懸浮物質(zhì)，有效地改善坡岸植被環(huán)境。（5）灌木“填充包”（Branchpacking）技術(shù)。灌木“填充包”由交互的灌木層和緊實(shí)的回填物組成，以修復(fù)河岸上小范圍的局部坍塌區(qū)和坑體。其生態(tài)效果為可將坡岸洞穴處迅速修復(fù)為植被坡岸，改善土著植被的繁衍條件。該技術(shù)是一種坡岸坑穴處理盼簡(jiǎn)便有效方法，適用于出現(xiàn)0.6-1.4米高（深）坑穴的坡岸。（6）有植被的土工布袋（VegetatedGeogrids）技術(shù)。有植被的土工布袋采用自然或土工布將坡岸土壤分層包裹，層間種植先鋒灌木（類似于灌叢層栽的技術(shù)）。其生態(tài)效果為坡岸植被生長(zhǎng)迅速，有利于改善本土植被的繁衍，截留懸浮物質(zhì)，對(duì)侵蝕較大的彎突河段.其生態(tài)修復(fù)作用明顯。該技術(shù)適用于新建生態(tài)坡岸，常用于1：1或較陡的坡岸，但工程較復(fù)雜，成本較商，系統(tǒng)必須在低流量的務(wù)件下建設(shè)。排水面積相對(duì)小（<2000公頃），河床穩(wěn)定的坡岸。（7）關(guān)于復(fù)合技術(shù)。此技術(shù)通過水泥樁槳砌石塊的老舊護(hù)岸工程，來發(fā)揮在繁雜地質(zhì)環(huán)境中穩(wěn)定邊坡的作用。以半系列生態(tài)岸坡架構(gòu)為主，采用枝條扦插與捆栽技術(shù)相結(jié)合的手段實(shí)現(xiàn)生態(tài)護(hù)坡的功能。此種岸坡固坡效果顯著，能最大化的豐富岸坡物種，提高河道生態(tài)體系的健全性。但美中不足的是，成本投入較多，對(duì)技術(shù)水平也有著較高要求。

3土壤生物工程在河道坡岸生態(tài)修復(fù)中應(yīng)用的效果

3.1植物根系穩(wěn)定坡岸的作用

第一，坡岸剪切力。研究表明土壤剪切力和根系生物量之間的關(guān)系為正相關(guān)，因此植物根系有助于坡岸的穩(wěn)定，根據(jù)示范工程的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)植物根系的生長(zhǎng)在一定程度上促進(jìn)坡岸強(qiáng)度有明顯效果，尤其是對(duì)于常水位附件的坡岸來說，可以促進(jìn)整體土質(zhì)河道坡岸穩(wěn)定程度的極大改善。第二，加固水位線附近坡岸的作用。水位線附近的坡岸是河道中最為薄弱的地方，每當(dāng)受到潮汐水流、暴雨徑流和底棲動(dòng)物的影響下，極易被剝蝕然后逐漸變陡，嚴(yán)重情況下還會(huì)致使出現(xiàn)更大凹陷的坡岸剝落。同時(shí)坡岸防護(hù)措施的缺失，致使其長(zhǎng)期裸露，不能盡快恢復(fù)植被而導(dǎo)致坡岸侵蝕十分嚴(yán)重。通過應(yīng)用土壤生物工程，在一定程度上可以極大的減少水力的侵蝕程度，且植物根系的生長(zhǎng)可以極大的促進(jìn)水位附近坡岸強(qiáng)度的顯著提高，抵抗水流變化、暴雨和徑流對(duì)于坡岸的破壞。

3.2改善河道坡岸棲息地

第一，極大的增加坡岸植物的多樣性。通過實(shí)驗(yàn)表明，在坡岸所種植的各種灌木和喬木，若生長(zhǎng)情況良好則可以為其他物種的生長(zhǎng)提供良好的環(huán)境，以此有助于生物多樣性的不斷增加。第二，減少底棲動(dòng)物對(duì)于坡岸的破壞。上述示范工程瀕臨長(zhǎng)江河口地區(qū)，地勢(shì)較為平坦，是一種比較典型的潮汐河網(wǎng)地區(qū)，各種生物物種本身的特征呈現(xiàn)出非常明顯的河口特征，非常適應(yīng)底棲動(dòng)物的生長(zhǎng)，它們往往在坡岸潮間打洞筑巢，但是在潮汐作用下坡岸出現(xiàn)侵蝕和剝落的可能性非常大。通過柴籠技術(shù)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)棲息地的有效保留，避免對(duì)坡岸的破壞。第三，明顯改善人類和其他生物的生活環(huán)境與質(zhì)量。土壤生物工程對(duì)人類與其他生物的生活環(huán)境和質(zhì)量有明顯的改善作用。經(jīng)過土壤生物工程和其他生物技術(shù)（例如水生植物全&半系列技術(shù)）改造過的坡岸，僅僅11個(gè)月的時(shí)間，先鋒物種杞柳和垂柳群落、結(jié)縷草群落、挺水植物茭草和菖蒲群落等都已在坡岸長(zhǎng)成，為其他物種（包括動(dòng)物和植物）的生長(zhǎng)創(chuàng)造了良好生境，也為當(dāng)?shù)匕傩談?chuàng)造了和諧的人居生活環(huán)境！更重要的是，用土壤生物工程建設(shè)的各類邊坡，將隨著植物群落的形成和成熟、植物根系網(wǎng)絡(luò)的生長(zhǎng)和擴(kuò)張以及邊坡生態(tài)系統(tǒng)的完善和有序而越來越堅(jiān)固和穩(wěn)定;它對(duì)水土流失和土壤侵蝕的控制、對(duì)整個(gè)河道生態(tài)系統(tǒng)（包括陸生和水生生態(tài)系統(tǒng)）的影響、乃至對(duì)河流水質(zhì)的改善將會(huì)越來越明顯和突出。

結(jié)束語

綜上所述，土壤生物工程不但成本投入少、能在短期內(nèi)高效的復(fù)原坡岸生態(tài)，而且還能不同技術(shù)聯(lián)合使用，按照實(shí)際狀況打造多樣性的生態(tài)坡岸。相關(guān)人員必須要在實(shí)踐中極大研究力度，不斷學(xué)習(xí)和掌握先進(jìn)的技術(shù)，制定出更多科學(xué)合理的應(yīng)用策略，從而增強(qiáng)坡岸穩(wěn)定性和安全性，增強(qiáng)提高其修復(fù)效果。

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