辽河保护区河岸带生态恢复技术研究

段亮，宋永会*，张临绒，赵伟伟，徐微雪，郅二铨

1.中国环境科学研究院，环境基准与风险评估国家重点实验室，北京 100012 2.中国环境科学研究院城市水环境科技创新基地，北京 100012 3.沈阳化工大学环境与安全工程学院，辽宁 沈阳 110142

河岸带为河水-陆地交界处两边至河水影响消失为止的地带。河岸带生态系统位于河水与陆地交界处的两侧，包括河流廊道的高低水位间以及从河流高水位至被洪水影响的高地区域，是陆地生态系统和水生生态系统的生态过渡区。河岸带生态系统将河流生态系统与陆地生态系统紧密地联系起来，是二者间进行物质、能量、信息交换的生态过渡带，具有明显的边缘效应[1-2]。相关研究表明，河岸带生态系统具有保护河流水质、保护生物多样性、为野生动物提供栖息地以及为人类提供丰富的景观产品服务等一系列的环境、社会和经济功能[3-4]。

1 辽河干流河岸带现状

1.1 现状

辽河流域地形为山地占48.2%，丘陵占21.5%，平原占24.3%，沙丘占6%[5]。流域的自然植被类型多样，具有明显地从温带草原向暖温带阔叶落叶林的过渡性和混杂性。东部山地以温带针阔混交林为代表，辽南和辽西为暖温带落叶阔叶林，辽北为温带草甸草原。辽河中下游流域是我国人口密集、工农业生产发达的地区之一。由于自然资源的不合理开发利用，土地利用显著变化导致了诸多环境问题，流域生态环境的日趋脆弱，严重阻碍了区域经济的可持续发展。主要表现在水资源匮乏、水体污染严重、动植物种类减少、陆生和水生动物栖息地丧失等。其湿地生态功能基本丧失，春秋季辽河干流河滩地已成为沙尘暴的发源地；鱼类资源急剧减少，仅剩耐污染的种类；河滩地被大量开垦种植延伸至河岸，造成严重的水土流失[6]。辽河中下游大面积的农田开发、水利设施建设使土地覆被发生显著变化，约有12 880.65 hm2的各类湿地被开发成耕地，其中水田为8 664.50 hm2，农田占保护区面积的比例达63.7%[7]，加上油田占用和个人承包养鱼等原因，使湿地面积萎缩，生态功能下降，湿地纳洪蓄水能力下降。动物栖息地的面积逐渐缩小，部分适宜生境丧失，生物多样性受到损失。此外，道路、堤坝及油井的建设对生境造成了分割和干扰作用。

1.2 河岸带生境区域划分

根据辽河干流地质地貌及气候特点，以及辽河淡水鱼类资源特点，将辽河保护区划分为昌图—辽中段、台安—盘锦段2个生境区域。

1.2.1 昌图—辽中段

该段位于辽河干流中上游。最北端康平县属于冷温带半干旱季风气候区，其他地区属于暖温带半湿润季风气候区，年平均降水量537.7～694.5 mm，年平均气温6.7～8.1 ℃。该段大部分区域属华北植物区系，铁岭有小部分区域属内蒙古植物区系、长白植物区系与华北植物区系交错地区，植物种类复杂，其中包括一些沙生、旱生等内蒙古植物区系植物。动物种类丰富。

该区主要植物群落：羊草-芦苇草甸群落、羊草草甸草原群落、沿河旱柳灌丛群落、沿河江界柳灌丛群落、水葱-香蒲群落、芦苇草甸湿地群落、沙地杠柳群落。其代表性植物为芦苇、羊草、沙柳、杞柳、江界柳、水葱和香蒲等；伴生植物为黄蒿、硬拂子茅、虎尾草、狗尾草、野艾蒿、蛇床、酸模、苔草等。重要保护植物为野大豆。

1.2.2 台安—盘锦段

该段位于辽河干流下游。属于暖温带半湿润季风气候区，年平均降水量623.9～800 mm，年平均气温6.7～8.4 ℃。辽河口湿地地势低洼平坦，海拔高度为1.3～4.0 m，多苇塘泡沼和潮间带滩涂。土壤类型主要为潮滩盐土、滨海盐土、草甸盐土、沼泽盐土。该段属华北植物区系。

该区主要植物群落：河漫滩小青杨-小叶杨林群落、柽柳灌丛群落、羊草草甸群落、芦苇草甸群落、盐地碱蓬一年生盐生草地群落、芦苇沼泽(盐地碱蓬-芦苇群落、芦苇群落)群落、香蒲-芦苇沼泽群落、香蒲沼泽群落等。标志性植物为柽柳、杞柳、芦苇、翅碱蓬、香蒲、狼尾草、羊草、獐茅等。重要保护植物为野大豆。

2 河岸带恢复对策

2.1 恢复河岸带的护岸功能

河岸植被覆盖密度与类型对河岸侵蚀的防护作用影响较大。以河岸湿地为例，成片的沼泽植被通过保护河岸，覆盖河谷和河床，降低了河床中水流速度，防止了水流侵蚀，促进了泥沙沉积；反之，孤立的植被在河床中极易遭受洪水侵蚀，影响河床形态和泥沙输移。沼泽湿地每年沉积的泥沙量是相同河段沉积泥沙量的4～20倍[8]。同其他保护河流、防止泥沙侵蚀的措施相比，在河边建造篱笆、树木等工程措施是最经济、自然和有效的方法。

2.2 重建河岸带的廊道功能

廊道指景观中与相邻两边环境不同的线状或带状结构。具有恢复生境、传输通道、过滤和阻抑作用，可作为能量、物质和生物的源或汇。河岸植被廊道能维持适宜水温及溶氧等水生条件，有利于某些鱼类生存；沿河两岸的植被覆盖，可以减缓洪水影响，并为水生食物链提供有机质，为鱼类和底栖动物提供生境。

2.3 保留河岸带的缓冲带功能

河岸缓冲带是指直接生长在河岸的林地(宽5～50 m)、灌丛(宽5～50 m)或草地(宽50～200 m)。河岸缓冲带的宽度依据土壤和邻近地区5～50 m内的景观条件而定[9]。国外研究者认为河岸带可滞留89%的氮和80%的磷[10]。

2.4 遵从景观适宜性原则

适宜的河岸带景观环境能为人们提供与水和谐共处的景观过渡平台，为人们提供高效、安全、健康、舒适、优美的休闲娱乐场所。景观适宜性应充分考虑到以人为本的建设原则，在恢复河岸带生态系统的同时，满足社会发展的人文需要。

2.5 考虑生态安全性问题

河岸带生态系统自身具有一定的自我调节和抵抗能力，能够抵抗外界干扰和胁迫，从而保证系统的安全性，并对其他系统也不构成干扰和胁迫[11]。安全评价指标主要包括入侵物种特性、污染特性、水质状况、自然灾害特性、人为干扰状况、社会经济状况等方面的指标。尤其对现有的农业面源污染问题，应给予考虑。

2.6 土地利用的问题

需对现有的土地利用情况进行调查，考虑到已开发的状况，合理进行取舍。对于未影响河岸带恢复的现有设施进行最大限度地保留，对不合理的建设应进行迁移或改造。

3 干流河岸带生态恢复技术

根据河岸带恢复原则，结合河流管理方法，提出了辽河干流河岸带的生态恢复方法与技术路线，如图1所示。

图1 辽河保护区河岸带生态修复方法与技术路线Fig.1 The method and technical route for the ecological restoration of riparian area in Liaohe Conservation Area

3.1 干流河岸带生态恢复技术

辽河保护区干流河岸带生态恢复以生态环境调查为基础，结合《辽河保护区“十二五”规划》及河流缓冲带廊道、栖息地、过滤与污染阻控和景观的生态功能，根据河岸带地形、土壤性质、污染特征、土地利用现状及人类活动特点确定河岸缓冲带的宽度，筛选适宜的植被类型，进行缓冲带的生态结构设计，重建河岸缓冲带草生、草灌、林木阻控带等植物群落系统[12-13]。河岸缓冲带最小有效宽度设置为30 m，视河流分级、地形坡度、洪积平原、湿地等被保护区域的性质与敏感性增加缓冲带的宽度[14]。当河岸斜坡所占缓冲带比例<15%时，河岸缓冲带宽度增加15 m；当所占比例为15%～25%时，河岸缓冲带宽度增加23 m；当所占比例≥25%时，河岸缓冲带宽度应增加30 m。

3.2 干流植被恢复技术

要提高辽河干流的生态系统稳定性，提高生物多样性，首先应增加干流区域植被数量和植被种类，提高干流区域生态环境质量。植物的种类选择上应以土著种为主，在具体植物种类选择上，应根据不同生境选择相适应的植物恢复种类。人工湿地应选择耐污能力强，且有吸收和去除污染物能力的植物种类；坑塘湿地应选择沉水植物、挺水植物和浮水植物，其主要作用为增加植物多样性，提高湿地生境质量；牛轭湖湿地应选择湿生、沼生为主的水生植物；水库自然湿地应以当地优势物种为主，能耐受轻微污染；干流河岸带应以湿生植物和沼生植物为主。植物恢复方法根据恢复地实际情况，对当地优势种，可以采取保护性措施，充分利用物种的自我繁殖能力恢复植被群落[15-16]。根据生境条件变化，按照水位梯度，合理选择明水面植被、水陆交错带植被、沼泽植被、湿生植被、半湿生植被、中生植被、沙生植被以及灌木。辽河干流植被的恢复应统一规划、协调一致，不管是在植物物种选择还是恢复方法上，要根据人工湿地、坑塘湿地、牛轭湖湿地、水库湿地和河岸带的不同选择适当的恢复方法；同时，要兼顾河流的整体性，注意各恢复类型之间的植被连接。

3.3 干流滩地农业面源污染控制技术

根据保护区内农田面源污染、居民区生活污染、旅游污染、畜禽养殖污染等4类面源污染的产排特征，通过相应面源污染控制技术，实现污染输出消减。农业种植污染主要是控制施肥，构建典型作物农田最佳管理方案，结合河岸带建设，拦截并处理农田退水中污染物；居民区和旅游产生的固体废物(垃圾)，需收集外运，而分散型污水需收集后集中处理；河道内分散畜禽养殖应禁止。

4 典型河岸带生态系统恢复研究

根据辽河干流河岸带各段生态特点、主要特征及已有条件，辽河保护区河岸带生态系统恢复可分为正常恢复为主、坑塘湿地恢复为主、牛轭湖湿地恢复为主、自然湿地恢复为主等几种类型。

4.1 以正常恢复为主

4.1.1 福德店—三河下拉段河岸带生态修复

该段位于辽宁省铁岭市境内，全长38 km，河岸带恢复面积约20 km2。以东、西辽河交汇处为起点，中途自上而下有招苏台河，于八家子河、李河至公河的三河下拉处结束。该段以自然恢复为主，在植物种类选择上以土著种为主，充分利用物种的自我繁殖能力恢复植被群落。

4.1.2 柳河口—盘山闸段河岸带生态修复

该段位于辽宁省沈阳市内，全长172 km，河岸带恢复面积约80 km2。起点位于柳河口，中途自上而下有长河沟、旧绕阳河、一统河和太平总干汇入，最后在曙光公路桥橡胶坝处结束。该段以自然恢复为主，在河岸缓冲带有效宽度范围内对退耕后的河滩地选择性种植抗性的草本、灌木和乔木植物，实现河岸缓冲带自然功能的逐步恢复。

4.2 以坑塘湿地恢复为主

清河口—拉马河段河岸带生态修复，该段全长81 km，河岸带恢复面积约40 km2。起点位于哈大高铁二号橡胶坝处，中途自上而下有清河、长沟子河、亮沟子河、拉马河、三面船乡小河子汇入，至新调线公路橡胶坝处结束。该段采用人工渠道等工程，将坑塘连接起来，形成特有的坑塘湿地群面貌。

4.3 以牛轭湖湿地恢复为主

三河下拉—清河口段河岸带生态修复，该段全长62 km，河岸带恢复面积约30 km2。起点位于八家子河、李河和公河处的三河下拉处，中途自上而下有招苏台河、和平乡小河、亮子河汇入，至哈大高铁二号橡胶坝处结束，该段采用人工湿地技术和牛轭湖建设为主。

4.4 以自然湿地恢复为主

石佛寺—柳河口段河岸带生态修复，该段全长104 km，河岸带恢复面积约50 km2。起点位于新调线公路桥橡胶坝处的石佛寺，中途自上而下有万泉河、西小河、三面船乡小河、秀水河、养息牧河、燕飞里排干、傅家窝堡排干汇入，至毓宝台公路桥橡胶坝处结束。该段河岸带生态恢复以自然湿地恢复为主，利用工程整治河床抬高下垫面，达到自然恢复要求的水位，恢复河岸带自然湿地。

4.5 典型河岸带生态修复水位调控

辽河洪水多发于6—8月，河岸带建设应考虑预留泄洪区和防洪堤，确保中小规模洪水来临时，河岸带不被破坏；反之在枯水期，应合理调控，确保河岸带拥有足够的水量。辽河是我国多沙河流之一，多沙区域多位于辽河干流西侧，该区域由于气候干燥，植被差，雨量少而集中，地表又多黄土或砂土，水土流失严重。而辽河干流东侧支流，招苏台河、清河、柴河、范河、浑河、太子河等地处辽东地区，年降雨量在700 mm以上，气候适宜，雨量充沛，植被覆盖好，水土流失并不严重，属于整个辽河流域中多水少沙的地区。因此水文调控应充分考虑泥沙输送问题，对于输沙少的地方，适当减少河岸带自然湿地水量，减弱河岸带水的流速；对于泥沙含量较高的地区，应设置缓冲区，提高水的流速，确保引水渠不发生淤积，使河岸带湿地有充足水量。

5 结语

随着辽河两岸人口的激增和工农业生产的发展，其河岸带生态系统受人类活动的干扰而严重退化，导致了一系列严重的环境问题。如何恢复和重建退化河岸带生态系统，已成为恢复生态学、流域生态学等学科研究的重要内容之一。阐述了辽河保护区河岸带的现状、恢复原则、生态修复方法及生态系统恢复技术。重建辽河干流河岸带生态系统，能够起到保护河流水质、保护生物多样性、为野生动物提供栖息地以及为人类提供丰富的景观产品服务等一系列的环境、社会和经济功能。

[1] 黄凯,郭怀成,刘永,等.河岸带生态系统退化机制及其恢复研究进展[J].应用生态学报,2007,18(6):1373-1382.

[2] 郭怀成,黄凯,刘永,等.河岸带生态系统管理研究概念框架及其关键问题[J].地理研究,2007,26(4):789-798.

[3] JENKINS S R,BETTS M G,HUSO M M,et al.Habitat selection by juvenile Swainson’s thrushes (Catharusustulatus) in headwater riparian areas, Northwestern Oregon, USA[J].Forest Ecology and Management,2013,305(1):88-95.

[5] 孟伟,张远,郑丙辉.辽河流域水生态分区研究[J].环境科学学报,2007,27(6):911-918.

[6] 段亮,宋永会,白琳,等.辽河保护区治理与保护技术研究[J].中国工程科学,2013,15(3):107-112.

[7] 黄方,刘湘南,刘权,等.辽河中下游流域土地利用变化及其生态环境效应[J].水土保持通报,2004(6):18-21.

[8] 张建春,彭补拙.河岸带研究及其退化生态系统的恢复与重建[J].生态学报,2003,23(1):56-63.

[9] 张建春,彭补拙.河岸带及其生态重建研究[J].地理研究,2002,21(3):373-383.

[10] ZEILHOFER P,SCHWENK L M,ONGA N.A GIS-approach for determining permanent riparian protection areas in Mato Grosso, central Brazil[J].Applied Geography,2011,31(3):990-997.

[11] 夏继红,严忠民.生态河岸带研究进展与发展趋势[J].河海大学学报:自然科学版,2004(3):252-255.

[12] 夏继红,严忠民,蒋传丰.河岸带生态系统综合评价指标体系研究[J].水科学进展,2005(3):345-348.

[13] 李婉,张娜,吴芳芳.北京转河河岸带生态修复对河流水质的影响[J].环境科学,2011,32(1):80-87.

[14] LEE P,SMYTH C,BOUTIN S.Quantitative review of riparian buffer width guidelines from Canada and the United States[J].J Environ Manage,2004,70(2):165-180.

[15] 任海,刘庆,李凌浩.恢复生态学导论[M].2版.北京:科学出版社,2008.

[16] ZAIMES G N,SCHULTZ R C.Stream bed substrate composition adjacent to different riparian land-uses in Iowa, USA[J].Ecological Engineering,2011,37(11):1692-1699. ○