李楊　周學(xué)文　楊順益　閔奮力　潘文杰　羅宏偉　王勖　王茜茜

摘 要：為探索長江航道濱岸帶水生植被修復(fù)技術(shù)，我們在長江中游宜昌至昌門溪河段航道整治二期工程護(hù)灘區(qū)開展了水生植被原位修復(fù)試驗。依據(jù)修復(fù)試驗經(jīng)驗、修復(fù)監(jiān)測結(jié)果，本文研究了影響水生植被修復(fù)的主要因素，同時對原位試驗過程中相關(guān)技術(shù)進(jìn)行總結(jié)優(yōu)化，為長江生態(tài)航道建設(shè)提供工程經(jīng)驗、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：生態(tài)航道;濱岸帶;生態(tài)修復(fù)

中圖分類號：X171.4? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）10-0129-03

1前言

河流濱岸帶在水文調(diào)節(jié)、水質(zhì)改善、物質(zhì)輸入調(diào)控、生物多樣性維持等方面對河流生態(tài)系統(tǒng)有明顯的影響[1]。濱岸帶水生植被的生長使水體生態(tài)系統(tǒng)食物鏈不斷完善，對水體生物多樣性的提升具有明顯的貢獻(xiàn)[2]。航道整治工程廣泛應(yīng)用鋼絲網(wǎng)籠技術(shù)、生態(tài)護(hù)坡磚等生態(tài)型結(jié)構(gòu)和技術(shù)在濱岸帶開展護(hù)坡護(hù)灘[3-4]，其在有效防止水流對岸坡攤地沖刷的同時也有一定的促淤功能，為陸生植被的生長提供了良好的生長基質(zhì)，但并未考慮濱岸帶水生植被的生長恢復(fù)。目前，長江部分江段濱岸帶水生植物群落嚴(yán)重退化，濱岸帶水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)嚴(yán)重失衡，生態(tài)功能嚴(yán)重缺失，不利于長江的健康發(fā)展。因此，在航道整治工程同時進(jìn)行濱岸帶水生植被的修復(fù)技術(shù)研究可以為生態(tài)航道建設(shè)提供基礎(chǔ)資料和科學(xué)依據(jù)。

本文針對長江航道濱岸帶水生態(tài)系統(tǒng)存在的問題，開展小規(guī)模的水生植被原位修復(fù)試驗和修復(fù)效果監(jiān)測。研究旨在通過科學(xué)試驗，采用不同技術(shù)方法恢復(fù)各種水生植物，比較不同技術(shù)方法條件下各種植物的恢復(fù)效果，結(jié)合長江濱岸帶特征和航道整治工程工藝，分析得出適合長江生態(tài)航道建設(shè)中最佳的種植技術(shù)方法，同時對原位試驗過程中相關(guān)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行總結(jié)優(yōu)化，為長江生態(tài)航道建設(shè)提供技術(shù)支持。

2水生植被修復(fù)試驗

2.1 試驗地點和材料

選擇宜昌昌門溪航道整治二期工程中沙咀邊灘守護(hù)工程區(qū)域作為實驗地點。根據(jù)實地考察，發(fā)現(xiàn)一號和二號護(hù)灘帶間豐水期水位較低，枯水期有若干大小水潭且存在零星草本植物，且兩護(hù)灘帶間水流速度相對較緩，為開展濱岸帶水生植被修復(fù)提供了可能。

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查和查閱資料[5-7]確定枯草、菹草和千屈菜作為試驗物種?？嗖萑郝渚哂休^強的抗沖擊能力;菹草抗逆性強;千屈菜根系發(fā)達(dá)、生命力強。

2.2 修復(fù)方案及實施

整個試驗區(qū)分總面積為600m2（15m*40m），分別按照如圖1所示的種植物種和種植方式開展試驗。近岸側(cè)向水中延伸5m的范圍種植千屈菜，按照底質(zhì)改造后種植幼株和原位沙土種植幼株2種種植方式進(jìn)行實驗，試驗區(qū)靠外側(cè)10m的范圍進(jìn)行苦草和菹草的恢復(fù)，植物主要采用種子和植株，采用底質(zhì)改造和無紡布包種2種方式進(jìn)行恢復(fù)。

根據(jù)修復(fù)方案，2019年3月開展了水生植被修復(fù)試驗，相關(guān)試驗參數(shù)見表1?？嗖莺洼喜莸闹仓攴N植密度相同;因苦草和菹草種子萌發(fā)率差異，苦草的種子種植密度更高;千屈菜修復(fù)區(qū)均以幼株為種植體，種植面積和種植密度相同。

3修復(fù)效果

在試驗區(qū)域各布設(shè)1個樣方（2m×2m）進(jìn)行植被蓋度監(jiān)測。2019年3月對修復(fù)工程完工后進(jìn)行了植被蓋度的初次監(jiān)測評估，之后在2019年4月至12月共進(jìn)行了3次監(jiān)測，2020年12月監(jiān)測一次。

3.1苦草恢復(fù)情況

修復(fù)工程完成后2019年3月第一次監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，兩個植株修復(fù)區(qū)域苦草蓋度均為15%，但2019年4月以后的監(jiān)測均不能觀測到苦草。兩個種子修復(fù)區(qū)域，2019年3月第一次監(jiān)測均未發(fā)現(xiàn)苦草種子萌發(fā)，隨后的監(jiān)測中也沒有觀測到苦草。

苦草植株只能短暫的存活，苦草種子未能萌發(fā)，表明種植區(qū)域的環(huán)境不適合苦草的定殖。即使采用了底質(zhì)改造和無紡布包種技術(shù)，苦草也不能存活和萌發(fā)，表明試驗中影響苦草生存的主要因素不是土壤環(huán)境和種植方式。

3.2菹草恢復(fù)情況

修復(fù)工程完成后2019年3月第一次監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，在兩個植株修復(fù)區(qū)域中菹草蓋度均為10%。2019年4月監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，“底質(zhì)改造+植株”區(qū)域菹草蓋度增加至15%，而“無紡布包種+植株”區(qū)域菹草蓋度降低至5%，表明底質(zhì)改造有利于菹草植株的存活和定殖。經(jīng)過2019年汛期后，2019年11月和2019年12月的監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，“底質(zhì)改造+植株”區(qū)域菹草蓋度降低至1%，“無紡布包種+植株”區(qū)域菹草蓋度降低至2%，洪水對菹草的定殖產(chǎn)生了重大影響。經(jīng)過2020年汛期后，2020年12月未監(jiān)測到菹草，第二次洪水的沖擊使得菹草難以生存。

修復(fù)工程完成后第一次監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，兩個種子修復(fù)區(qū)域中菹草種子暫未萌發(fā)。2019年4月監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，“底質(zhì)改造+種子”區(qū)域菹的草種子萌發(fā)形成植株蓋度為15%，“無紡布包種+種子”區(qū)域的，菹草種子萌發(fā)形成植株蓋度為10%，表明菹草種子能在此萌發(fā)生長且底質(zhì)改造技術(shù)更有利于種子的萌發(fā)。與植株修復(fù)區(qū)相似，經(jīng)過2019年汛期后，種子修復(fù)區(qū)菹草蓋度都有所下降，經(jīng)過2020年汛期后未監(jiān)測到菹草，第二次洪水的沖擊使得菹草難以生存。

3.3千屈菜恢復(fù)情況

修復(fù)工程完成后2019年3月第一次監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，兩區(qū)域千屈菜的蓋度均為5%，但2019年4月以后的監(jiān)測均不能觀察到千屈菜。千屈菜幼株只能短暫的存活，表明種植區(qū)域環(huán)境不適合枯草的定殖。即使采用了底質(zhì)改造技術(shù)，千屈菜幼株也不能存活，表明試驗中影響千屈菜定殖的主要因素不是土壤環(huán)境。

4結(jié)論

通過開展水生植被修復(fù)試驗和效果監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，三種水生植物中只有菹草觀測到萌發(fā)和定殖?？嗖莺颓嗽诶玫踪|(zhì)改造技術(shù)手段、種子和植株包種方式修復(fù)后，也未能觀測到萌發(fā)或定殖。菹草在未進(jìn)行維護(hù)和補種的情況下，難以抵御第二次洪水的影響。由此推斷，水文因子應(yīng)是影響長江航道濱岸帶水生植被修復(fù)的關(guān)鍵因素。

無論以植株或種子作為修復(fù)材料，底質(zhì)改造區(qū)域的菹草都在未受洪水侵?jǐn)_前表現(xiàn)出更高的蓋度，證明底質(zhì)改造技術(shù)能有效地加強水生植被生長。菹草在蓋度為10%上時能夠抵御第一洪水的侵?jǐn)_，當(dāng)蓋度低于5%后，第二次洪水侵?jǐn)_使得菹草消失，這表明可以通過補種等工程維護(hù)手段提高水生植被抵御洪水的能力。菹草的存活和抵御第一次洪水表明在航道整治護(hù)灘帶進(jìn)行水生植物修復(fù)是可行的。

結(jié)合本次修復(fù)試驗工程經(jīng)驗以及效果監(jiān)測結(jié)果，長江航道濱岸帶水生植被修復(fù)需要重點關(guān)注水生植物的篩選、種植密度、底質(zhì)改造方式以及維護(hù)管理，修復(fù)區(qū)域的水文條件是水生植被修復(fù)成功的決定因素。我們建議：

（1）水生植被篩選時可以優(yōu)先考慮菹草，其他物種可根據(jù)修復(fù)區(qū)域的植被調(diào)查結(jié)合工程實際考慮，可以先做小規(guī)模篩選實驗確定修復(fù)物種后再大面積種植;

（2）合理提高種植密度，適時補種提高水生植被抗洪水侵蝕能力;

（3）進(jìn)行底質(zhì)改造，提高修復(fù)效果。

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基金項目：長江航務(wù)管理局科技項目（201910017）。