河道坡岸生態修復的土壤生物工程應用

王曉輝

摘要：土壤生物工程的生態修復作用與效果，已經越來越為人們所認識?，F代土壤生物工程要求運用生態學的原理，對實際的植物和土壤系統做出周密的考察和設計，利用植物對土壤結構的強化、對表層土壤顆粒運動的限制以及對邊坡生態系統的改善等作用，不僅能夠穩定邊坡和控制水土流失，還能確保邊坡植被水平和垂直結構合理。同傳統的工程技術相比，土壤生物工程的技術、生態、經濟和美學優勢是顯而易見的。當然，土壤生物工程不能完全替代傳統的工程技術，在工程實際中通常是兩者聯合使用、相互完善。鑒于此，本文主要分析探討了河道坡岸生態修復的土壤生物工程應用情況，以供參閱。

關鍵詞：河道坡岸生態修復;土壤生物;工程應用

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構，減少水土流失，保護植被及改善周邊生態環境的一項工程。近年來歐美一些發達國家用這種方法來加固邊坡結構和保護環境;此外，記載表明，我國古代也用這種方法來達到穩定邊坡的目的。1996年，DonaldGray教授和RobbinSotir女士撰寫了論文“邊坡穩定的生物技術和土壤生物工程”對美國邊坡穩定和侵蝕控制中的寶貴的經驗進行了總結，為土壤生物工程奠定了理論和實踐基礎。隨著人們保護環境意識的加強，逐步認識到土壤生物工程對生態修復有著重要的意義?，F代土壤生物工程利用生態學原理，周密的考察和設計實際的植物和土壤生態系統，同時利用植物強化土壤的結構，限制表層的土壤顆粒，起到保護邊坡的生態，防止水土流失，確保邊坡的植被達到水平的作用。土壤生態技術同傳統的工程技術相比，具有技術上、生態上、經濟上和美學上的顯著優勢。但是，生物技術工程也不能完全取代傳統的工程技術，兩者要結合起來，達到進一步的完善。

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的新根木本植物，其中應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，以實現植物群落建群過程中加固和穩定邊坡，控制水土流失，達到生態恢復的目的。植物的根系可以在一定程度上提高土壤的剪切力，增強土體的粘附力，這樣的土壤結構更加堅固穩定。同時，植物的根莖葉等部位還可以通過蒸發、存儲的方式促進土壤的水循環，對近地面穩定進行調控，這樣更有利于植物的生長。坡面的植物則可以延滯徑流，調節土壤濕度，最大限度地減少風力對土壤的破壞。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性，使土壤更加的堅實穩定。對于暴雨和疾風等惡劣天氣，土壤很容易出現表面運動，導致水土流失和侵蝕。土壤生物工程在河道坡岸生態修復中的應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控，將惡劣天氣對土壤表面的影響降到最低。坡面上的植物多樣，不同植物群落交錯和演替，在一定程度上增加了生態環境的多樣性，這對于恢復邊坡的生態功能和生物多樣性是極為有利的。

2河道坡岸生態修復的土壤生物工程技術

工程中應用的植物通常以喬灌木條為主，其不但能適應扦插移栽，而且還能實現迅速扎根，其栽培方式有三種，分別組成面、點、線三種分布，個體或者共同應用能科學合理的建設出不同功能河道邊坡。（1）活枝扦插技術。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性更強，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，可聯合其他土壤生物工程技術使用。能夠防止土壤表面受到侵蝕，改善周邊的環境，為生物構建其安居環境。這項技術適用于生態問題和水力學問題相對簡單的河段。（2）關于捆栽技術。此技術還叫做柴籠技術，是指將植物枝桿綁起來，制作成圓柱狀的枝條捆綁束，根據水平走勢放進坡岸中，中間可放扦插單獨枝桿，以此穩定活枝綁扎。柴籠能高效防護水位線周圍的坡岸，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的小環境，進而優化天然植物環境。此技術通常適用于坡岸水位之上的區域，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在造型簡單、施工方便，主要在預防邊坡的水土流失時使用（坡度較?。?，柴籠制作完成后具備良好的景觀效果。（3）關于層栽技術。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，根部則要垂直埋進岸坡內?；钪Φ募軜嬍浅膳艩顟B或是彼此成層，形成籬笆狀，不但能在豎直和水平方向分布，還能根據各種角度進行插栽，不同枝層間的土層能應用土工織物覆蓋，預防枝干在成長前期坍塌，腐蝕等等。此技術廣泛應用在坡角大，外表徑流多的河道中，一般和其余結構，例如堆石、石籠等搭配應用，其施工技術比較繁雜，固定成型以后，具備良好的抗腐蝕、抗沖刷、穩定岸坡的能力，同樣具有良好的景觀效果。（4）灌叢墊（Brushmattress）技術。灌叢墊是覆蓋在河岸上用來穩定坡岸的活立樁、柴籠以及樹枝的組合體?；钪l編織成網層結構，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深插，枝條可以發育生長根系，使枝條能夠成活并在地表形成綠色植被覆蓋層。其生態效果為可有效延緩坡岸徑流流速，截留懸浮物質，有效地改善坡岸植被環境。（5）灌木“填充包”（Branchpacking）技術。灌木“填充包”由交互的灌木層和緊實的回填物組成，以修復河岸上小范圍的局部坍塌區和坑體。其生態效果為可將坡岸洞穴處迅速修復為植被坡岸，改善土著植被的繁衍條件。該技術是一種坡岸坑穴處理盼簡便有效方法，適用于出現0.6-1.4米高（深）坑穴的坡岸。（6）有植被的土工布袋（VegetatedGeogrids）技術。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）。其生態效果為坡岸植被生長迅速，有利于改善本土植被的繁衍，截留懸浮物質，對侵蝕較大的彎突河段.其生態修復作用明顯。該技術適用于新建生態坡岸，常用于1：1或較陡的坡岸，但工程較復雜，成本較商，系統必須在低流量的務件下建設。排水面積相對?。?lt;2000公頃），河床穩定的坡岸。（7）關于復合技術。此技術通過水泥樁槳砌石塊的老舊護岸工程，來發揮在繁雜地質環境中穩定邊坡的作用。以半系列生態岸坡架構為主，采用枝條扦插與捆栽技術相結合的手段實現生態護坡的功能。此種岸坡固坡效果顯著，能最大化的豐富岸坡物種，提高河道生態體系的健全性。但美中不足的是，成本投入較多，對技術水平也有著較高要求。

3土壤生物工程在河道坡岸生態修復中應用的效果

3.1植物根系穩定坡岸的作用

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系為正相關，因此植物根系有助于坡岸的穩定，根據示范工程的結果，發現植物根系的生長在一定程度上促進坡岸強度有明顯效果，尤其是對于常水位附件的坡岸來說，可以促進整體土質河道坡岸穩定程度的極大改善。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，每當受到潮汐水流、暴雨徑流和底棲動物的影響下，極易被剝蝕然后逐漸變陡，嚴重情況下還會致使出現更大凹陷的坡岸剝落。同時坡岸防護措施的缺失，致使其長期裸露，不能盡快恢復植被而導致坡岸侵蝕十分嚴重。通過應用土壤生物工程，在一定程度上可以極大的減少水力的侵蝕程度，且植物根系的生長可以極大的促進水位附近坡岸強度的顯著提高，抵抗水流變化、暴雨和徑流對于坡岸的破壞。

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。通過實驗表明，在坡岸所種植的各種灌木和喬木，若生長情況良好則可以為其他物種的生長提供良好的環境，以此有助于生物多樣性的不斷增加。第二，減少底棲動物對于坡岸的破壞。上述示范工程瀕臨長江河口地區，地勢較為平坦，是一種比較典型的潮汐河網地區，各種生物物種本身的特征呈現出非常明顯的河口特征，非常適應底棲動物的生長，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侵蝕和剝落的可能性非常大。通過柴籠技術的應用，可以實現對棲息地的有效保留，避免對坡岸的破壞。第三，明顯改善人類和其他生物的生活環境與質量。土壤生物工程對人類與其他生物的生活環境和質量有明顯的改善作用。經過土壤生物工程和其他生物技術（例如水生植物全&半系列技術）改造過的坡岸，僅僅11個月的時間，先鋒物種杞柳和垂柳群落、結縷草群落、挺水植物茭草和菖蒲群落等都已在坡岸長成，為其他物種（包括動物和植物）的生長創造了良好生境，也為當地百姓創造了和諧的人居生活環境！更重要的是，用土壤生物工程建設的各類邊坡，將隨著植物群落的形成和成熟、植物根系網絡的生長和擴張以及邊坡生態系統的完善和有序而越來越堅固和穩定;它對水土流失和土壤侵蝕的控制、對整個河道生態系統（包括陸生和水生生態系統）的影響、乃至對河流水質的改善將會越來越明顯和突出。

結束語

綜上所述，土壤生物工程不但成本投入少、能在短期內高效的復原坡岸生態，而且還能不同技術聯合使用，按照實際狀況打造多樣性的生態坡岸。相關人員必須要在實踐中極大研究力度，不斷學習和掌握先進的技術，制定出更多科學合理的應用策略，從而增強坡岸穩定性和安全性，增強提高其修復效果。

參考文獻

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