植物群落修复

(一)植物群落修复

1.植被修复目标

植被破坏是河流生态环境破坏和景观质量恶化的重要原因。在稳定河岸的同时,恢复植被,重建河流和河岸植物生态系统,为滨水动物创造栖息地环境,是城市河流生态修复的重要组成部分。植被恢复的目标是恢复和重建河道及周边地区原有的植物群落,遵循自然演替的顺序,创造自然生态植物景观,发挥水土保持和水质净化作用,最终形成稳定的滨水植物群落。

2.植物对水质的要求

植物的正常生长需要含氧量高的水。如果河水流过河岸和植物带污染太严重,严重缺氧,植物很可能不能起到净化作用,会对植物造成损害,造成更严重的污染。因此,有必要对污染水进行预处理,如稀释、曝气等,使水中污染物浓度达到一定水平以下,氧含量达到一定水平以上,然后使其与植物接触,发挥植物的生物净化作用。这些水的预处理工艺可与浅池、河道、瀑布、喷泉等景观形式结合。

3.植物群落选择

植物是河流生态系统的生产者,其种类、数量、分布位置和群落结构直接影响河流生态系统。城市河流植物群落与土壤水分、光照、岸坡稳定性等因素密切相关。根据与水流的关系,可将其分为沉水植物群落、浮叶植物群落、抗湿草本植物群落、抗湿乔木灌木群落。沉水植物大多生长在水中,花期短,主要观赏树叶,根茎生长在河底的泥中,对水质要求高;漂浮植物的根不是在泥中生的,植物漂浮在水面上,并可通过营养栽培等方式种植,漂浮植物可吸收河水中的养分,生长迅速:涌现植物多为多年生草本植物,可通过埋于地下、分布于0—1.5m浅水或湿岸的根茎繁殖,而且大多数的花在开花时都是五颜六色的。

在植物群落生态恢复过程中,应注意不同植被对土壤含水量的要求,选择抗污染能力强、景观效果好的植物类型,尽量采用乡土植物物种,尽量模拟自然生境,降低维护成本。下表列出了河流生态修复中常用的几种植物类型。

表6—1 河道生态修复中的植物类型

图示

滨水环境建设中生境恢复的一个重要方面是培育和保护水生和陆生植被,使之成为结构完善、功能完善、抗逆性强的湿地生态系统。湿地环境恢复和湿地植被建设主要是通过湿地植物物种的植入和人工辅助自然恢复。在建设滨江植物群落的过程中,应尽量保持植被的完整性,增加生物多样性,因为生态系统中物种越多,结构组成越复杂,稳定性越高,抗外界干扰能力越强是。此外,应适当种植乔木和灌木,以改善生物多样性和建立树廊道。[12]

4.植物群落配置

植物群落结构是生态恢复的关键因素之一。植物群落结构设计的主要内容包括各种群落成分的比例和数量、种群的平面布局、生物群落的垂直结构等,植物群落的配置必须考虑以下几点。

合理密度。合理的种植密度应根据不同种类和草种确定。喜光、速生、干直的树种宜疏植,如冷杉、柏树;喜湿、速生、不直的树种宜密植,如枫树、栎树。

多级配置。根据地形、土壤水分条件等条件,合理配置。植被与生态环境水分条件之间的群落生态关系主要是根据优势植物种类和乔木、灌木、草等不同的生活植物建立的。

物种多样性和混合配置。混交种有不同的类型,如阴性和阳性种、针叶和阔叶种以及各种形态的种。乔木、灌木、草本植物立体种植,形成自然丰富的植物景观。

保护和利用现有的树木。环境中现存的树木不仅是反映区域环境特征的要素之一,而且可以迅速形成既经济又生态的良好植物效应,并应与新设计相结合加以保护和利用。(https://www.daowen.com)

5.植物水土保持

植物在水土保持中作用明显,体现在两个方面:一方面,植物覆盖地表,可以避免溅蚀,减缓雨滴的影响和地表径流的速度,促进雨水渗入土壤,减少水土流失;另一方面,植物的根系加强了土壤的结构稳定性,增强了土壤的凝聚力。

(1)草本和木本植物的根差异

1)斜坡和根部延伸

坡度对植物根系的伸长影响很大。坡上草本植物根系向坡下延伸。随着坡度的增大,它很难延伸到坡上部和土层的深度。因此,当坡度变陡、坡度增大时,根系分布层变薄,根系形态由三维结构向平面结构转变。在陡坡上种植草本植物很难固定风化土层。草本植物的根系会随着坡度的增大而变陡,其形状和结构会演变成不利于固定风化土层的类型。木本植物的根系特征与草本植物相反。木本植物的根系也随着坡度的变化而变化,但当坡度变陡时,根系向山坡延伸。而且,一旦在根尖形成一个风化层,它将延伸到其内部,并保持风化土层。因此,木本植物群落具有很强的固定风化土层在边坡上的作用,可以防止崩塌等灾害的发生。

2)根部抗拉强度

草本植物根系的强度远小于木本植物。这是因为草本植物根系较短,不能深入土壤深处生根,当土壤含水量较高时,草本植物对风化土层的持水能力将明显降低。此外,草本植物早期生长快,易衰退,根系非常脆弱。木本植物的根系抗拉强度明显高于草本植物。木本植物的根系相互缠绕,与土壤结合良好,体积大,完整性强;木本植物的根系又厚又长,能渗透到土层的深处,很好地固定在土层的深处,使土壤风化层与岩层实现有机结合。

(2)草本植物

草本植物的优点是早期生长快,早期对防止水土流失有很好的效果。草本植物作为生态系统恢复的起点,有利于表层土的早期形成和恢复。其缺点在于简单草本植物固定能力差,不利于岸坡的稳定,也不利于自然景观的形成和丰富的植物空间。草本植物根系分布单一,对风化土层持力差,草本植物群落坡面易崩塌;草本植物群落易衰退,特别是一些引种植物,如草坪、草花等,可持续性差,因此经常造成裸地复垦,造成表土流失;改善周边环境的功能差;需要采取可持续性管理措施等。

百喜草是迄今为止最好的多功能水土保持草。狗牙根、高羊茅、马尼拉等地也有明显的水土保持草本植物。

(3)木本植物

木本植物群落是岸坡生态修复的理想植物群落。木本植物易于与自然景观协调,在合理布局下,能创造丰富的空间,形成良好的景观效果;其根系对土壤的固着性强,随着时间的推移逐年增加;不仅有利于生态系统的早期恢复,而且对于自然恢复的可持续过程;特别是先锋树种的使用可以加速废弃生态系统的恢复木本植物具有较高的树体和立体的层次结构,并且替代恶劣环境的效果显著;木本植物的引进并不容易坡度下降,且坡体被木本植物覆盖不易滑动,因此养护管理工作较少;由于树体高度较高,呈现立体结构,各种工程结构均可融入大自然。

木本植物群落是坡地最理想的基本植被类型。在此基础上,考虑与之相适应的草本植物,更有利于实现绿化的多样性。

6.植物的净水功能

植物对水质的净化作用,主要是指植物对水葫芦、菱角、花生、西兰花、香蒲等有机营养物质的充分利用,防治水体富营养化,吸收、富集、降解酚类、重金属、农药等水污染物。

植物通过吸收、氨挥发和硝化反硝化作用净化水。许多水生植物,特别是水生维管束植物,可以吸收大量的营养物质,或将有毒有害物质降解为无毒物质。通过自身的生命活动,水中的污染物会被分解、转化或富集到体内,然后被去除,恢复水中养分的平衡。同时,通过水生植物光合作用释放氧气,增加水中溶解氧含量,改善水质,减少水污染。