受损河岸生态系统生态修复与重建研究

本文以流经东北师范大学净月校区的中小河流为研究对象,在传统的水利护岸工程设计中纳入生态学原理,以生态演替理论为基础,为生物提供生存空间为核心,根据恢复生态学“人为设计”理论,采用工程和植物技术相结合的方法构建初始河岸生态系统,在人为启动下使其向顺向演替方向发展。2002 年到 2004 年间对其恢复过程中生态系统动态、定量化的评价指标进行了初步研究。结果表明: (1)在人工调控下,实验区与相应的对照区相比,土壤微生物数量、生化作用强度、过氧化氢酶、脲酶活性、有机质含量等指标均达到显著水平。实验结果表明构建的河岸生态系统土壤环境向良性方向发展。 (2)在人工构建的生境缀块内共采集到 8 个种属的底栖动物,其中寡毛类 2 种,软体动物 2 种,水生昆虫 3 种,其他动物 1 种。实验各区域内底栖动物种类、密度、生物量、多样性指数 A 区(近水河岸生境斑块构建区)>B 区(自然裸露土质岸坡)>C区(混凝土护岸)。由此可以推测实验区水体得到一定的净化,形成了有利于底栖动物繁衍、栖息的环境。 (3)为探索植物根系固土力学机制,对实验采用的护岸植物紫穗槐、河柳、芦苇和菖蒲进行了根系抗拉实验。结果表明:根系的抗阻拉力随着根系的平均直径的增大而增大,呈现出紧密的幂函数关系,且有极好的相关性,当根系平均直径增加到一定值时,根系的抗阻拉力会发生一个明显的跃迁,这主要是由于根系本身的抗拉特性在受拉的过程中产生了从弹性形变到塑性形变的飞跃。根系在加载环境条件下会发生塑性变形,并且这种形变是不可逆的,细小的根系具有较大的形变率。 (4)实验区设计群落优化配置的模式:芦苇—河柳—紫穗槐—垂榆,由于植物根系和块石的综合作用护岸效果明显。至 2004 年 10 月,对照区发生滑坡一处,土方量达6 m3;坡角崩塌土方量达 20 m3;坡面每米冲蚀量 0.2 m3,而实验区三年来没有发生任何滑坡、崩塌,坡面每米冲蚀量仅 0.04 m3。同时采用植物措施和工程措施进行河岸护脚其经济成本仅为 75 元 m-3,而浆砌石护岸一般成本达 120 m-3,而前者不仅能降低经济成本,而且能带来附加的生态价值及景观价值。