胡海波，鄧文斌，王 霞

（1. 南京林業(yè)大學(xué) 南方現(xiàn)代林業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 南京 210037；2. 南京林業(yè)大學(xué) 江蘇省水土保持與生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210037）

長(zhǎng)江流域是指長(zhǎng)江干流和支流流經(jīng)的廣大區(qū)域，橫跨中國(guó)東部、中部和西部三大經(jīng)濟(jì)區(qū)，共19個(gè)省、市和自治區(qū)，是世界第三大流域，流域總面積180萬(wàn)km2，占中國(guó)國(guó)土面積的18.8%。長(zhǎng)江流域具有豐富的自然資源，依托長(zhǎng)江黃金水道，孕育了發(fā)達(dá)的長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶。長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶擁有珍貴的岸線(xiàn)資源。長(zhǎng)江岸線(xiàn)是口岸、產(chǎn)業(yè)及城鎮(zhèn)布局的重要載體，而河岸植被緩沖帶是長(zhǎng)江流域的生態(tài)屏障和污染物入江的最后防線(xiàn)，不僅生物多樣性豐富，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值高，而且是修復(fù)和建設(shè)長(zhǎng)江綠色生態(tài)廊道的關(guān)鍵所在[1]。河岸植被緩沖帶是流域保護(hù)的一項(xiàng)重要措施。國(guó)外的研究主要集中在河岸帶生態(tài)恢復(fù)、河岸植被演替、河岸緩沖帶對(duì)氮磷的凈化機(jī)制、土地利用對(duì)河岸帶的影響、河岸帶管理和河岸緩沖帶模擬研究等方面[2?6]。中國(guó)對(duì)河岸植被緩沖帶的研究起步較晚，截至目前主要對(duì)河岸植被緩沖帶的生態(tài)功能、截污效果、退化河岸帶的生態(tài)修復(fù)，以及河岸帶生態(tài)系統(tǒng)管理等方面[7?10]進(jìn)行了研究，但大部分研究局限于定性介紹和小尺度的定位研究，缺乏流域尺度系統(tǒng)性的定量研究。本研究對(duì)長(zhǎng)江流域河岸植被緩沖帶的主要生態(tài)功能進(jìn)行了研究，分析了目前長(zhǎng)江流域河岸植被緩沖帶面臨的影響因素，并提出了植被緩沖帶構(gòu)建技術(shù)，以期為長(zhǎng)江流域河岸植被緩沖帶的構(gòu)建技術(shù)提供科學(xué)依據(jù)，對(duì)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

1 河岸植被緩沖帶基本概況

長(zhǎng)江干流(宜賓以下)未被占用的自然岸線(xiàn)為4 995.9 km，其中對(duì)長(zhǎng)江水生生態(tài)系統(tǒng)有重要意義的河岸帶僅1 528.5 km，這部分自然岸線(xiàn)極為稀缺[11]。在長(zhǎng)江流域尤其是中下游地區(qū)，河網(wǎng)密集，湖泊眾多，河岸植被建設(shè)對(duì)當(dāng)?shù)厮帘３?、凈化水質(zhì)和景觀綠化等具有特別重要的意義。河岸植被緩沖帶又稱(chēng)植被過(guò)濾帶、河岸緩沖帶和保護(hù)帶等。目前，對(duì)于河岸植被緩沖帶還沒(méi)有統(tǒng)一的定義，多數(shù)學(xué)者采用狹義的定義：指河水—陸地交界處的兩邊，直至河水影響消失為止的地域[12]。從景觀生態(tài)學(xué)角度看，河岸植被緩沖帶是陸域和水域生態(tài)系統(tǒng)共同影響的生態(tài)交錯(cuò)帶，具有獨(dú)特的生態(tài)系統(tǒng)特征和生態(tài)服務(wù)功能。不同植被類(lèi)型對(duì)污染物的攔截能力不同。孫金偉等[13]按照植被緩沖帶的組成將其劃分為草地緩沖帶、灌木緩沖帶、林木緩沖帶和以上幾種植被構(gòu)成的復(fù)合緩沖帶。河岸植被緩沖帶結(jié)構(gòu)復(fù)雜，時(shí)空異質(zhì)性強(qiáng)，具有一定的脆弱性、過(guò)渡性與邊緣性。有學(xué)者認(rèn)為[14]：河岸植被緩沖帶具有縱向空間的鑲嵌性、橫向空間的過(guò)渡性以及垂直空間的成層性和時(shí)間分布的動(dòng)態(tài)性四維的空間結(jié)構(gòu)特征，具有明顯的邊緣效應(yīng)。左俊杰等[15]根據(jù)上海的河道特征、護(hù)岸類(lèi)型、河岸帶綠化及周邊土地利用狀況，將河岸帶生態(tài)系統(tǒng)分為一級(jí)擋墻結(jié)構(gòu)、二級(jí)擋墻結(jié)構(gòu)、特殊結(jié)構(gòu)型和自然或近自然結(jié)構(gòu)4種類(lèi)型，并提出了針對(duì)性的改造建議。河岸植被緩沖帶的結(jié)構(gòu)特征是影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的主要因素，因此對(duì)其類(lèi)型和特征進(jìn)行研究具有重要意義。

2 河岸植被緩沖帶的生態(tài)功能

河岸植被緩沖帶是河流生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是“綠色基礎(chǔ)設(shè)施”，主要生態(tài)功能包括防止河岸侵蝕、截留泥沙、凈化水質(zhì)，以及保障濕地生物多樣性、提高生物安全性和維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)完整性等。

2.1 緩洪護(hù)岸功能

無(wú)植被保護(hù)的河岸，極易受到洪水沖刷，導(dǎo)致河岸后退，河床抬高，河道堵塞，嚴(yán)重影響河流的通航和泄洪功能。河岸植被緩沖帶的緩洪護(hù)岸功能是通過(guò)植被根系固持土壤、凋落物覆蓋地表以及林冠截留降水，增強(qiáng)河岸的抗侵蝕能力，攔蓄地表徑流，攔截泥沙，減緩河流流速和消減洪峰，從而減少河岸水土流失的生態(tài)過(guò)程。有學(xué)者[16]對(duì)三峽庫(kù)區(qū)河岸植被緩沖帶4種草本植物根系進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)：不同土層的根長(zhǎng)密度為0.24～20.89 cm·cm?3，0～10 cm土層的根長(zhǎng)密度顯著大于10 cm以上土層；雀稗Paspalum paspaloides的根系抗拉強(qiáng)度最高，為62.6 MPa。表明植物根系對(duì)河岸土壤具有加固作用。此外，河岸植被對(duì)洪水期河流的演化過(guò)程有重要影響，楊樹(shù)青等[17]采用自然模擬實(shí)驗(yàn)，通過(guò)改變河岸植被單雙岸布設(shè)方式，控制河岸植被覆蓋率分別為0% 、20% 、40% 、80%，模擬河流演化過(guò)程。結(jié)果表明：雙岸植被覆蓋的河道主流穩(wěn)定性較單岸植被覆蓋好；植被覆蓋率越高，水流對(duì)河床的局部擾動(dòng)越強(qiáng)烈，河流演變達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)周期越長(zhǎng)。

2.2 截污凈化功能

河岸植被緩沖帶能夠過(guò)濾河岸兩旁地表徑流內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(如氮、磷等)、有機(jī)物質(zhì)(如腐殖酸、親水性氨基酸等)和有毒有害物質(zhì)(如重金屬、農(nóng)藥等)，并在各種物理、化學(xué)和生物過(guò)程作用下，減輕對(duì)河流水體的污染。

河岸植被可以緩流落淤，減少水中懸浮物，起到改善水質(zhì)的作用。姚程等[18]利用長(zhǎng)江下游2種土壤，開(kāi)展了5種植物對(duì)底泥穩(wěn)固作用的研究。結(jié)果表明：植物使底泥孔隙度減少，細(xì)小粒徑(＜50 μm)土壤增加，有利于底泥沉積，改善上覆水指標(biāo)，從而減少水中的懸浮顆粒物。河流中適量的氮、磷是河岸兩旁植被的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，但過(guò)量將導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化。國(guó)際上一般認(rèn)為：湖水中總磷質(zhì)量濃度達(dá)0.02 mg·L?1、總氮質(zhì)量濃度達(dá)0.20 mg·L?1將導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化發(fā)生。植被緩沖帶植物和微生物吸收以及土壤吸附和反硝化作用，可以截留大量輸入河流中的氮素[19]。王瓊等[20]歸納總結(jié)了河岸植被緩沖帶對(duì)氮污染物的削減作用。黃曉藝等[21]以太湖蠡湖區(qū)和貢湖灣區(qū)的13個(gè)主要出入湖河口為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)有機(jī)物和氮污染嚴(yán)重，總氮、銨氮(-N)、總磷、高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)的質(zhì)量濃度分別為0.48～4.17、0.26～1.09、0.04～0.29、5.80～18.30 mg·L?1，且不同水生植物對(duì)氮磷的吸收量從大到小排序?yàn)樘J葦Phragmites australis、茭草Zizania latifolia、香蒲Typha orientalis、水鱉Hydrocharis dubia。另外，農(nóng)業(yè)面源污染成為水污染的最主要來(lái)源。有學(xué)者總結(jié)分析了植被緩沖帶對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染物的截留凈化功能[22?23]。孫東耀等[24]模擬了不同濃度面源污染的農(nóng)田徑流。結(jié)果表明：不同植被組合對(duì)徑流量及總磷的消減效果從大到小依次為草本、灌草、灌木，其中草本植物緩沖帶對(duì)徑流量的消減率達(dá)86.93%，在高、低濃度進(jìn)水時(shí)對(duì)總磷濃度的消減率分別為95.20%、80.69%。河岸植被緩沖帶對(duì)氮磷的截留轉(zhuǎn)化效率受污染物量和形態(tài)、植被年齡、群落結(jié)構(gòu)，以及季節(jié)、氣候、土壤等綜合因素的影響，因此在不同的研究區(qū)域，研究結(jié)果有較大差異。

2.3 保護(hù)生物多樣性功能

河岸植被緩沖帶是水陸生態(tài)交錯(cuò)帶，也是兩棲動(dòng)物覓食、越冬和遷移的重要通道，并且豐富的植被可向河流和陸地輸入大量的枯枝落葉和果實(shí)等凋落物，為水生、陸生和兩棲類(lèi)生物提供了良好的生境和充足的食物，有利于保護(hù)物種多樣性。河岸帶具有獨(dú)特的時(shí)空特征和邊緣效應(yīng)，河岸水位隨著洪水和干旱交替出現(xiàn)并呈周期性變化，進(jìn)而影響著河岸帶干、濕環(huán)境的交替分布，在不同的時(shí)間和地點(diǎn)為種間競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)造了不同的生境條件，也形成了棲息地和植被的多樣性及時(shí)間變化性。

河岸生境是許多重要野生動(dòng)植物(如鳥(niǎo)類(lèi)、寄生蜂等)的庇護(hù)區(qū)和繁殖地，對(duì)珍稀和瀕危物種的保護(hù)具有重要意義。植被緩沖帶內(nèi)挺水植物和沉水植物為產(chǎn)黏性卵的魚(yú)類(lèi)提供重要的附著基質(zhì)，湖濱灘地形成了洞庭湖、鄱陽(yáng)湖、太湖等一大批重要的漁業(yè)基地。在鄱陽(yáng)湖122種魚(yú)類(lèi)中，依靠湖洲草灘濕地繁殖的魚(yú)類(lèi)占70%～80%[25]。多樣的河岸植物和凋落物為植食性無(wú)脊椎動(dòng)物提供了充足的食物來(lái)源，復(fù)雜的植物群落結(jié)構(gòu)也是無(wú)脊椎動(dòng)物良好的避難場(chǎng)所[26]。河岸植被緩沖帶為有益昆蟲(chóng)和傳粉昆蟲(chóng)提供了棲息地，農(nóng)田附近的河岸植被緩沖帶中生存的掠食性異翅目Heteroptera昆蟲(chóng)和成蟲(chóng)越冬的鞘翅目Coleoptera昆蟲(chóng)，可為春季農(nóng)作物害蟲(chóng)(如蚜蟲(chóng)Aphidoidea)提供第一道重要的防線(xiàn)。因此，河岸植被緩沖帶有可能加強(qiáng)自然蟲(chóng)害控制和授粉服務(wù)，并對(duì)產(chǎn)量產(chǎn)生積極影響?？傊?，河岸植被緩沖帶生態(tài)系統(tǒng)生境復(fù)雜，生物多樣性豐富，具有很高的生態(tài)保護(hù)價(jià)值。

3 河岸植被緩沖帶面臨的影響因素

中國(guó)人口眾多，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，快速的城市化進(jìn)程、大量水利工程建設(shè)、外來(lái)物種的引入和農(nóng)業(yè)、工業(yè)發(fā)展帶來(lái)的污染物排放等，導(dǎo)致長(zhǎng)江河岸植被緩沖帶退化、生物多樣性降低和水體富營(yíng)養(yǎng)化等生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，對(duì)長(zhǎng)江流域的生態(tài)安全以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。

3.1 外來(lái)植物入侵

河岸植被緩沖帶是生態(tài)交錯(cuò)帶，是生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較大的區(qū)域，具有較高的生物多樣性和生態(tài)脆弱性，人類(lèi)活動(dòng)的加劇會(huì)降低本地物種的多樣性，且極容易受到外來(lái)植物的入侵。

據(jù)調(diào)查，長(zhǎng)江上游重慶段兩岸的外來(lái)入侵植物共13科28屬32種，菊科Asteraceae植物最多，共包含13種；其次為莧科Amaranthaceae，包含4種。其中大狼杷草Bidens frondosa、鬼針草Bidens pilosa、蘇門(mén)白酒草Conyza sumatrensis、喜旱蓮子草Alternanthera philoxeroides、野胡蘿卜Daucus carota在調(diào)查區(qū)廣泛分布且數(shù)量較多。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示：32種入侵植物中21.88%的危險(xiǎn)程度較高[27]。此外，葛剛等[28]在長(zhǎng)江中游鄱陽(yáng)湖國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)的實(shí)地調(diào)查中，初步確定有外來(lái)入侵植物12科16屬19種，其中菊科最多，有4種，危害較為嚴(yán)重的外來(lái)入侵種有裸柱菊Solvia anthemifolia、野胡蘿卜、野老鸛草Geranium carolinianum和喜旱蓮子草等4種。在長(zhǎng)江下游上海青浦河濱岸帶生態(tài)系統(tǒng)中，發(fā)現(xiàn)外來(lái)入侵植物14科24種，其科、種數(shù)分別占到該生態(tài)系統(tǒng)所有植物科、種數(shù)的48.3%與26.1%，從分布狀況與危害程度上看，加拿大一枝黃花Solidago canadensis、小飛蓬Comnyza canadensis、鉆形紫菀Aster subulatus、白花三葉草Trifolium repens、喜旱蓮子草、鳳眼蓮Eichhornia crassipes和水盾草Cabomba caroliniana這7種外來(lái)入侵植物對(duì)河流濱岸帶生態(tài)系統(tǒng)的影響尤為嚴(yán)重[29]。

由于外來(lái)入侵植物具有適應(yīng)性和繁殖能力強(qiáng)、傳播擴(kuò)散迅速等特點(diǎn)，而河流是傳播體有效擴(kuò)散的通道，部分入侵植物通過(guò)與本地植被的競(jìng)爭(zhēng)，逐漸改變?cè)鷳B(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，并降低生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)能力[30]，同時(shí)改變河岸的水分循環(huán)、生物地球化學(xué)循環(huán)，進(jìn)而導(dǎo)致生境質(zhì)量退化，對(duì)河岸帶生態(tài)系統(tǒng)的健康和生態(tài)功能的正常發(fā)揮造成嚴(yán)重威脅。但有學(xué)者認(rèn)為[31]：盡管外來(lái)入侵物種可能會(huì)導(dǎo)致河岸現(xiàn)存植被退化，卻豐富了土壤種子庫(kù)的物種多樣性，能為本地植物群落的恢復(fù)再生提供適度的潛力。另外，河岸帶韌性植物群落對(duì)外界干擾的響應(yīng)機(jī)制復(fù)雜，是該領(lǐng)域研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。目前，人們對(duì)外來(lái)生物入侵機(jī)制及造成的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)和河岸帶生態(tài)系統(tǒng)植被群落動(dòng)態(tài)變化規(guī)律還不太清楚，還需進(jìn)一步開(kāi)展長(zhǎng)期觀測(cè)和系統(tǒng)研究。

3.2 修建硬質(zhì)工程

大量水利工程的修建，改變了水文特性、傳播過(guò)程、地貌特征以及河流的連通性，從而引起植被物種豐富度、植物組成和分布的變化[32]。大壩對(duì)河流的屏障效應(yīng)還會(huì)限制種子的傳播，并影響植物的發(fā)芽和定植，進(jìn)而導(dǎo)致大壩上游和下游的物種豐富度異變。如KWON等[33]發(fā)現(xiàn)：水庫(kù)消落帶的物種豐富度低于其上游溪流濕地。由于三峽大壩的修建，降低了鄱陽(yáng)湖和洞庭湖的洪水位，進(jìn)入枯水季的時(shí)間提前，導(dǎo)致湖草分布帶下移，水生植被表現(xiàn)出一定的萎縮。此外，不同濕地類(lèi)型主要分布高程也逐漸降低，如2005—2010年洞庭湖水灘-湖草分界點(diǎn)高程由23.15 m降至22.85 m，湖草-蘆葦分界點(diǎn)高程由25.03 m 降至 23.90 m[26]。

在城鎮(zhèn)區(qū)域，由于對(duì)河岸植被緩沖帶生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征和生態(tài)功能的認(rèn)識(shí)不夠，為追求景觀效果，部分自然植被群落類(lèi)型已經(jīng)被人工“園林化”，造成河道的白化、硬化、渠道化。這些硬質(zhì)護(hù)岸破壞了自然水陸交互作用，導(dǎo)致河道生態(tài)服務(wù)功能減弱。雖然河道的渠化、硬化有益于防洪治水，但也造成了水土分離、水與生物分離，阻斷了河道和岸線(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)之間的相互作用，破壞了水生、濕生動(dòng)植物的生境和棲息地，使河岸帶動(dòng)植物種類(lèi)減少甚至消亡，并導(dǎo)致河道生態(tài)系統(tǒng)失衡與生態(tài)功能受損。

3.3 環(huán)境污染嚴(yán)重

環(huán)境保護(hù)部、國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、水利部聯(lián)合頒發(fā)的《重點(diǎn)流域水污染防治規(guī)劃(2016—2020年)》指出：長(zhǎng)江流域工業(yè)廢水污染物主要為重金屬(鉻、銅)，城鎮(zhèn)生活污水污染物主要為營(yíng)養(yǎng)鹽[總氮、總磷、重鉻酸鹽指數(shù)(CODCr)]，農(nóng)業(yè)面源污染主要為持久性有機(jī)污染物[多溴二苯醚(PBDEs)、六氯環(huán)己烷 (HCHs)][34]。張雪等[35]評(píng)估了長(zhǎng)江下游流域水體重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)果表明：鉻、鉛、銅、汞、砷的殘留均值分別為4.276、1.866、5.762、0.016、1.421 μg·L?1，證實(shí)了重化工業(yè)高度密集的長(zhǎng)江下游地區(qū)受鉻、銅污染較嚴(yán)重。劉明麗[36]發(fā)現(xiàn)：同國(guó)內(nèi)外其他水體中的污染相比，長(zhǎng)江水體中多溴二苯醚和有機(jī)氯農(nóng)藥(六六粉和滴滴涕)處于中高水平，質(zhì)量濃度范圍及平均值分別為0.33～10.36 (3.49)、91.03～152.13(112.03)、11.71～54.53(31.43) μg·L?1；長(zhǎng)江沉積物中六氯環(huán)己烷 (HCHs)處于中等污染水平，質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍及平均值為4.75～45.12和15.47 ng·g?1。另外，被認(rèn)為是污染物的微塑料(一般定義為直徑小于5 mm的塑料，其形狀主要分為碎片、纖維、顆粒和泡沫)吸收有毒化學(xué)物質(zhì)或病原體，然后通過(guò)食物鏈轉(zhuǎn)移至生物體內(nèi)[37]。SU等[38]已在太湖沉積物和地表水中檢測(cè)到微塑料，分別達(dá)11.0～234.6個(gè)·kg?1和3.4～25.8個(gè)·L?1。然而，目前對(duì)于微塑料缺乏成熟的檢測(cè)方法和標(biāo)準(zhǔn)豐度描述單位；微塑料對(duì)于生物的毒理反應(yīng)尚不明確，遷移累積造成的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)有待研究?？傊?，長(zhǎng)江流域不同江段的水質(zhì)已經(jīng)受到中輕度污染，并且重金屬和微塑料對(duì)人體健康有極大威脅，需要進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)與研究，為長(zhǎng)江水體的污染問(wèn)題提供解決方案。

4 長(zhǎng)江流域河岸植被緩沖帶構(gòu)建技術(shù)

4.1 河岸植被緩沖帶的空間布局

河岸植被緩沖帶的空間位置選擇很重要。如果選址不合理，那么地表徑流和污染物會(huì)繞過(guò)河岸植被緩沖帶直接進(jìn)入河流。河岸植被緩沖帶垂直于地表徑流方向，通常設(shè)置在河岸下坡區(qū)域，且連續(xù)分布比間斷分布的截流截污效率更高[39]；在河岸的等高線(xiàn)上設(shè)置多條多年生植被緩沖帶，比直接設(shè)置在河流旁的植被緩沖帶效果更好[40]。

河岸植被緩沖帶空間結(jié)構(gòu)體系分為縱向空間結(jié)構(gòu)和橫向空間結(jié)構(gòu)[41]。針對(duì)長(zhǎng)江流域上中下游不同區(qū)段，應(yīng)設(shè)置不同類(lèi)型的植被緩沖帶。上游山高坡陡，以保持水土、固堤護(hù)岸為主；中游地勢(shì)緩和、淤積嚴(yán)重，以涵養(yǎng)水源、消浪減能為主；下游地勢(shì)平緩，人為活動(dòng)頻繁，以截污凈化水質(zhì)和美化環(huán)境為主。在橫向空間結(jié)構(gòu)方面，根據(jù)岸坡常淹水區(qū)—周期性淹水區(qū)—陸地區(qū)的特點(diǎn)，適地適樹(shù)，因地制宜地設(shè)置水生植物群落、濕生植物群落和陸生森林植物群落。比如，在常水位以下可以種植蘆葦、香蒲等水生植物，在常水位附近種植杞柳Salix integra、紫穗槐Amorpha fruticosa等濕生灌木，在常水位以上至高水位可以種植耐水濕的中山杉Taxodium zhongshansha、池杉Taxodium ascendens、垂柳Salix babylonica和烏桕Sapium sebiferum等喬木樹(shù)種。

4.2 河岸植被緩沖帶寬度和坡度的確定

河岸植被緩沖帶寬度原則上應(yīng)根據(jù)徑流分布、徑流量、污染負(fù)荷量、緩沖帶立地條件以及植被類(lèi)型等因素確定，但生態(tài)建設(shè)中緩沖帶寬度還受其他因素制約，如河岸特性、水文狀況、資金投入和業(yè)主要求等。此外，由于長(zhǎng)江流域岸線(xiàn)跨度大，河岸結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因，長(zhǎng)江流域河岸植被緩沖帶寬度應(yīng)根據(jù)不同河岸帶的特點(diǎn)和功能來(lái)確定。當(dāng)河岸植被緩沖帶的功能是固岸護(hù)坡而侵蝕不嚴(yán)重時(shí)，寬度可窄些，一般10～15 m即可；當(dāng)河岸侵蝕作用嚴(yán)重時(shí)，植被緩沖帶寬度至少20 m。當(dāng)河岸植被緩沖帶的功能是過(guò)濾沉淀物質(zhì)和吸收污染物質(zhì)時(shí)，在高寬比小于15%的斜坡中，15 m左右寬的草地緩沖帶可以截留大量顆粒物和污染物；在較為陡峭斜坡或者土壤滲透能力較差的岸段，緩沖帶寬度應(yīng)達(dá)40 m或更寬。當(dāng)河岸植被緩沖帶的功能是保護(hù)漁業(yè)時(shí)，植被緩沖帶寬度至少40 m。當(dāng)河岸植被緩沖帶是野生動(dòng)植物棲息地時(shí)，緩沖帶的寬度應(yīng)根據(jù)保護(hù)物種而定，通常120 m是所能接受的最小值[42]。

河岸植被緩沖帶寬度確定方法可以大致分為：基于復(fù)雜數(shù)學(xué)模型的寬度確定方法[REMM模型(riparian ecosystem management model)、CREAMS 模型 (the chemicals，runoff，and erosion from agricultural management systems)和 VFSMOD 模型 (the vegetative filter strip model)、基于簡(jiǎn)單數(shù)學(xué)模型的寬度確定方法(Phillips水文模型、Phillips時(shí)間模型、Mander模型、Nieswand模型和SWAT模型)和其他確定方法[緩沖帶寬度設(shè)計(jì)工具(VSFMOD模型)、基于GIS的方法]等。坡度是對(duì)緩沖區(qū)寬度設(shè)置影響最大的因素。SWIFT[43]發(fā)現(xiàn)：植被緩沖帶寬度與坡度之間存在線(xiàn)性關(guān)系，緩沖帶的坡度每增加1%，寬度就要相應(yīng)增加0.12～0.42 m。這樣才能平衡徑流速度和侵蝕能力。所以，應(yīng)根據(jù)河岸帶具體情況確定坡度和植被緩沖帶寬度。

4.3 河岸植被緩沖帶植物配置與選擇

河岸植被緩沖帶植物配置應(yīng)從垂直和水平方向考慮。水域垂直方向上配置不同沉水、浮水和挺水植物群落，陸地垂直方向上配置不同的喬、灌、草、藤植被結(jié)構(gòu)，提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性；在水平方向上，按照不同河段自然演替模式，先種植當(dāng)?shù)叵蠕h物種對(duì)河岸進(jìn)行穩(wěn)固，然后再種植其他適應(yīng)性和生態(tài)功能性強(qiáng)的物種恢復(fù)緩沖帶的植被。通過(guò)合理配置不同植物，選擇適宜密度，通過(guò)相互適應(yīng)和競(jìng)爭(zhēng)，保證河岸植被緩沖帶的植物群落共生與健康穩(wěn)定。

河岸植被緩沖帶植物的選擇應(yīng)遵循如下原則：①適地適樹(shù)原則。針對(duì)長(zhǎng)江流域不同河岸特點(diǎn)，選擇適應(yīng)性廣、保持水土和凈化環(huán)境能力強(qiáng)的植物，最大限度地發(fā)揮植被緩沖帶的生態(tài)功能。優(yōu)先選擇鄉(xiāng)土植物，適當(dāng)引進(jìn)外來(lái)物種。②喬灌草藤相結(jié)合原則。充分利用草、藤本植物速生、覆蓋率高，灌木和喬木植物冠幅大、根系深的特點(diǎn)，增加植物群落的覆蓋度，有效發(fā)揮林分遮陰效應(yīng)和林冠截留作用，防治土壤侵蝕。③常綠與落葉樹(shù)種混交原則。常綠樹(shù)種和落葉樹(shù)種混交可以形成明顯的季相變化，既增加地表覆蓋，具有遮陰作用，又能攔截污染物和防治水土流失。④陽(yáng)性和陰性植物相結(jié)合原則。為提高光能利用率，豐富生物多樣性，在植物群落配置過(guò)程中，應(yīng)將喜光植物和耐陰植物有機(jī)結(jié)合起來(lái)。⑤物種共生相容原則。根據(jù)生態(tài)位理論和互利共生原則，選用的植物應(yīng)在空間和營(yíng)養(yǎng)生態(tài)位上具有一定的差異性，避免種間激烈競(jìng)爭(zhēng)，保證植物群落的穩(wěn)定性。⑥景觀生態(tài)相結(jié)合原則。以遵循自然規(guī)律為出發(fā)點(diǎn)，在最大限度維持原有地貌的基礎(chǔ)上，盡可能結(jié)合長(zhǎng)江流域不同河岸帶生態(tài)環(huán)境特征、園林景觀以及當(dāng)?shù)匚幕M(jìn)行設(shè)計(jì)，建設(shè)美麗長(zhǎng)江岸線(xiàn)，使人類(lèi)生活與生態(tài)環(huán)境和諧協(xié)調(diào)。

4.4 河岸植被緩沖帶的管理

加強(qiáng)河湖水域岸線(xiàn)管理保護(hù)，恢復(fù)河湖水域岸線(xiàn)生態(tài)功能。各級(jí)河長(zhǎng)制定經(jīng)濟(jì)激勵(lì)措施，鼓勵(lì)人們認(rèn)領(lǐng)并負(fù)責(zé)河岸帶的恢復(fù)與管理。河岸植被緩沖帶的管理對(duì)發(fā)揮其生態(tài)功能至關(guān)重要，尤其是營(yíng)養(yǎng)積累潛力。在植被緩沖帶建成前期，部分未建成的岸段會(huì)出現(xiàn)匯流，進(jìn)而產(chǎn)生“木桶效應(yīng)”；待植被緩沖帶建成后，草地對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的截留吸收，會(huì)形成氮庫(kù)，需要定期收割和清理。另外，建立河流及河岸帶的在線(xiàn)信息庫(kù)，監(jiān)測(cè)河岸帶植被建設(shè)情況和健康信息，以推動(dòng)河岸植被緩沖帶建設(shè)，促使公眾更加關(guān)注河流及河岸帶健康。最后，還可頒布相關(guān)的法律、法規(guī)，依法管理。

5 研究展望

河岸植被緩沖帶是“綠色基礎(chǔ)設(shè)施”，生態(tài)功能巨大，但隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、城市化進(jìn)程的加快以及外來(lái)物種的入侵等，導(dǎo)致長(zhǎng)江流域河岸植被緩沖帶退化、生物多樣性降低和水體富營(yíng)養(yǎng)化等生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，對(duì)該流域的生態(tài)安全以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。當(dāng)前，亟需對(duì)長(zhǎng)江流域河岸植被緩沖帶進(jìn)行深入、系統(tǒng)研究。為此提出以下建議：①開(kāi)展河岸植被緩沖帶遮陰效應(yīng)的過(guò)程及機(jī)制研究。河岸植被緩沖帶起到緩沖極端天氣的作用，是一種潛在、有價(jià)值的氣候緩解措施。目前，中國(guó)關(guān)于長(zhǎng)江流域植被緩沖帶的遮陰效應(yīng)研究較少，應(yīng)根據(jù)遮陰效應(yīng)的研究結(jié)果，討論遮陰的利弊問(wèn)題以及遮陰效應(yīng)與緩沖極端氣候的聯(lián)系。②開(kāi)展極端氣候條件下生態(tài)功能研究。雖然目前對(duì)河岸帶多種污染物的截留效果以及凈化機(jī)制進(jìn)行了研究，但隨著全球極端氣候的增加，有必要進(jìn)一步利用模型模擬極端氣候條件下(暴雨、干旱等)河岸植被緩沖帶的截流減污效應(yīng)，為植被緩沖帶的構(gòu)建提供參考依據(jù)。③開(kāi)展景觀和流域尺度研究。在研究尺度上，目前多以微觀與中觀為主，針對(duì)景觀尺度和流域尺度的研究成果缺乏，應(yīng)利用遙感影像和各氣象站點(diǎn)數(shù)據(jù)，從景觀和流域尺度研究自然和人為活動(dòng)對(duì)河岸植被緩沖帶生態(tài)過(guò)程和生態(tài)功能的影響，探討河岸植被緩沖帶綜合治理和管理模式。④建立植被緩沖帶綜合評(píng)價(jià)體系。應(yīng)用遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)模擬等數(shù)字化手段，對(duì)河岸植被緩沖帶地形、水文、植被和人為活動(dòng)等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，結(jié)合野外觀察和采樣分析，綜合評(píng)價(jià)河岸植被緩沖帶的結(jié)構(gòu)和生態(tài)功能。