城市河流河岸带的类型、干扰特征及恢复对策——以北京市温榆河为例

郭二辉，常海荣，陈家林，杨喜田

(河南农业大学林学院，河南 郑州 450002)

城市河流河岸带的类型、干扰特征及恢复对策
——以北京市温榆河为例

郭二辉，常海荣，陈家林，杨喜田

(河南农业大学林学院，河南 郑州 450002)

采用样线调查方法，分析北京市温榆河流域的河岸带生态系统类型、生态特性与干扰特征，依据从河水到河漫滩断面上的植被分布与干扰特征，将北京市温榆河的河岸带生态系统分为6个类型：①近自然的河岸植被群落类型，②岸边荒草地-林地/草坪，③岸边农田-林地/荒草地，④岸边荒草地-农田，⑤岸边混凝土/砌石硬化-园林绿化带，⑥岸堤混凝土/砌石硬化-观赏道路-园林绿化带。并结合温榆河流域的河岸带现状，提出保护和改善河岸带生态系统的对策及建议。

城市河流；河岸带类型；干扰特征；生态恢复

河岸带生态系统是指水陆交界处的两边，直至河水影响消失为止的地带[1-2]。河岸带主要由岸边的生物及其环境组成，是河流生态系统和陆地生态系统之间进行物质、能量、信息交换的生态过渡带，具有明显的边缘效应[1-3]。河岸带作为一种生态交错带类型，具有重要的生态服务功能，如防治河岸的土壤侵蚀、截留转化来自附近区域的径流泥沙和生活污水、调节洪水、净化河流水质、调节区域小气候、地下水补给、美化环境、休闲旅游、维持区域生物多样性等多个方面[3-6]。同时河岸带生态系统也具有很强的生态脆弱性，是生态风险较大的区域。河岸带作为河流生态系统的重要组成部分，受到国内外生态学者的广泛关注。

城市河流是城市的生命之源，活力之源，也是城市生态系统的绿色生命线[7]。城市河流对于丰富城市的景观多样性、生物多样性，改善城市的生态环境，丰富居民的文化休闲场所等都具有十分重要的价值[8]。在城市化进程中，人口快速增长以及人类活动的日益加剧，使得自然的河岸植被缓冲带已经很少见，人类活动干扰不仅破坏了河流生态系统的自然景观之美，也造成河岸带生态系统的结构和生态服务功能的严重退化。本文通过野外生态调查，分析北京市温榆河流域的河岸带生态系统类型、生态特性与干扰特征，以期为河岸带生态系统的改善和恢复设计提供参考。

1 研究区域概况

温榆河位于北京市东北部，系属大运河上游，是唯一发源于北京市的河流，流经昌平、顺义、朝阳、通州4个区，称为北京的“母亲河”。温榆河由来源于上游的东沙河、北沙河和南沙河3条支流，在昌平区的沙河镇汇集于沙河闸形成沙河水库，沙河闸到通州北关闸之间河道为温榆河干流，全长47.5 km，流域面积2478 km2。温榆河是支撑北京的天然通道、生态屏障和可供景观利用的地表水体之一。温榆河位于北京城区附近，受人类活动干扰较大，很多区域的河道已成为城市排污通道，水体富营养化较严重，河岸带的自然湿地植被仅残存少量，呈零星的斑块状分布。

2 研究方法

本研究以温榆河流域的河岸带为调查对象，河段的选择尽可能反映不同城市化水平和不同干扰对河岸带结构的影响。野外调查主要采用样线调查方法，从温榆河的上游到下游，每1 km选择3～4个区域进行样地调查，每个样地调查的河岸带宽度(从河边到河漫滩公路的距离)为10～90 m不等，河岸长度(与河道平行的距离)为30 m，用相机获取典型河岸带结构的照片用于室内分析其规律，并记录河岸带的植被类型、植被空间配置情况、护岸类型和干扰特征等，采用Excel 2010进行统计。

3 河岸带生态系统类型的空间异质性和人为干扰特征

由于受到河流周边复杂的人类活动干扰，使得温榆河的河岸带生态系统呈现类型多样和结构复杂的特点。根据河岸带生态系统河边-河漫滩的梯度上植被的分布特征、组合方式、干扰情况将北京市温榆河流域的河岸带生态系统类型分为6大类(表1)。

表1 北京市温榆河河岸带类型、分布、生态与干扰特征分析

3.1 河岸带生态系统类型异质性和生态特征分析

3.1.1 近自然的河岸植被群落类型 本类型基本为自然的土质岸带(图1)，受人类活动干扰较小，在河边到河漫滩的水文梯度上一般具有“水生—中生—旱生”的植被群落演替序列，在植物多样性维持、净化河流水质、调节小气候等方面具有较高的生态服务功能。本河岸带周边常见的水生植物有：浮萍(Lemnaminor)、睡莲(NymphaeaL.)、香蒲(Typhaorientalis)、芦苇(PhragmitescommunisTrirn.)、菖蒲(AcoruscalamusL.)、茭白(Zizaniaaquatica)、泽泻(Alismaplantago-aquaticaLinn.)、水芹(Oenanthejavanica(Blume) DC)等；常见的湿生植物有：酸模叶蓼(PolygonumlapathifoliumL.)、水蓼(Polygonumhydropiper)、毛茛(RanunculusjaponicusThunb.)、千屈菜(LythrumsalicariaL.)、大刺儿菜(Cephalanoplossetosum(willd.) kitam.)、泽兰(AconitumgymnandrumMaxim.)、长芒稗(EchinochloacaudataRoshev.)、白茅(Imperatacylindrica(Linn.) Beauv.)、牛鞭草(Hemarthriaaltissima(Poir.) Stapf et C.E.Hubb.)、球穗莎草(CyperusglobosusAll)、车前草(PlantagodepressaWilld.)等；常见的旱生植物有：猪毛菜(SalsolacollinaPall.)、委陵菜(PotentillachinensisSer.)、打碗花(CalystegiahederaceaWall.)、田旋花(ConvolvulusarvensisL.)、茵陈蒿(Artemisiacapillaries)等。常见的外来入侵植物有：葎草(Humulusscandens(Lour.) Merr.)、灰绿藜(Chenopodiumglaucum)、地肤(Kochiascoparia(L.) Schrad.)、反枝苋(AmaranthusretroflexusL.)、圆叶牵牛(Pharbitispurpurea(L.) Voigt)、豚草(AmbrosiaartemisiifoliaL.)、意大利苍耳(XanthiumitalicumMoretti)等。本河岸带类型主要分布在温榆河流域的上游山区、水库附近及部分农村区域退耕还草后逐渐恢复形成的荒草地类型，此类型占到温榆河流域河岸带的近1/5，长度8 km左右。对于这种近自然的河岸带要加以保护和管理，尽量减少人类活动的干扰，利用生态系统的自恢复能力使其自然恢复为稳定的、多物种的生态系统群落结构。

3.1.2 岸边荒草地-林地/草坪 本类型(图2)河边的荒草地为野生的自然植被群落，宽度大多在5 m左右；但河漫滩的林地和草坪大都为人工种植的植被，植被群落结构相对单一。在温榆河流域河漫滩种植的林地类型常见的有：杨树(PopulusL.)、旱柳(SalixmatsudanaKoidz.)、火炬树(Rhustyphina)、刺槐(RobiniapseudoacaciaLinn.)、栾树(KoelreuteriapaniculataLaxm.)以及一些园林绿化苗圃林地等。草坪植被群落结构单一，主要有虎尾草(ChlorisvirgataSwartz)、结缕草(ZoysiajaponicaSteud.)。草坪的建造、管理和维护费用较高，受人类活动干扰也较大，如人为践踏等。本类型河岸主要分布在农村和城郊区域，河岸带的长度9 km左右。在今后的规划和生态恢复中应尽量减少草坪类型的使用，而对于河岸林地的类型要以本地乡土物种为主，尽量减少使用外来植物，如火炬树。

3.1.3 岸边农田-林地/荒草地 本类型(图3)主要分布在农村周边区域，河岸长度8 km左右。由于河边水资源丰富、土壤肥力较高，因而有很多区域被周边居民开垦为耕地，种植玉米、黄豆、花生、蔬菜等。而河漫滩的林地和草地大都为退耕还林或退耕还草后形成的植被类型；林地大部分为人工种植的，而草地为耕地撂荒后通过自然的植被群落演替过程形成的类型。此种类型由于农田紧靠河流，可能具有较大的水土流失和非点源氮磷污染风险。对于本河岸带结构类型的生态恢复，应考虑周边居民的生态认知情况、生态恢复方案的接受与支持能力；同时，还应加大对周边居民生态科学和环境科学方面的知识宣传和教育，通过合理的补偿措施，调动周边居民保护河流生态系统健康的积极性与参与性，减少农田耕作。

3.1.4 岸边荒草地-农田 本类型(图4)主要分布在农村区域，河岸长度12 km左右。也是农村地区较为常见的一种河岸带类型，河边的荒草地为自然的植被结构，宽度5～8 m左右；河漫滩则被周边居民开垦为耕地，种植玉米、黄豆、果园、蔬菜等农作物。可以增加周边居民的农作物经济收入，但也具有较强的生态风险性，如降低了河岸带生态系统的异质性，增大了植物多样性的损失、农业非点源氮磷污染的生态风险。对于本类型的生态恢复，应在充分考虑周边居民意愿的基础上，实施退耕还林或退耕还草进行生态恢复，或者通过规划发展一些环境友好型的生态农业，如生态湿地、水生植物等增加农民收入。

3.1.5 岸边混凝土/砌石硬化(结构为斜坡/挡墙)-园林绿化带 本河岸类型(图5)大部分处于城郊区域，起防洪和保护岸堤等作用，大部分河岸被人工混凝土或砌石硬化，硬化的结构包括斜坡和挡墙2种结构类型，硬化结构的外侧为园林绿化部门种植的绿化带，河岸长度5 km左右。此种河岸类型防洪和保护岸堤的效果较好，但是硬化区域，阻隔了河流和河岸区域的生态过程如水文循环、生物通道、营养物质迁移循环过程等。人工园林化的绿化带，植物种类组成相对单一，群落结构简单。石砌或混凝土硬化的护岸整齐划一，改变了河岸的自然特征和重要功能，削弱了视觉美感，同时由于河岸垂直陡峭，落差大，带来新的安全问题[9]。

3.1.6 岸堤混凝土/砌石硬化(结构为斜坡/挡墙)-观赏道路-园林绿化带 此种类型(图6)主要分布于城市化较高的区域如北京市的通州、海淀等城区，河岸长度6 km左右。河岸被人工混凝土硬化，硬化结构的外侧为观赏道路，道路外侧则为人工种植的园林绿化带。此种结构便于周边居民的休闲和娱乐，但由于观赏道路的存在，隔断了河道系统与周边陆地系统之间的物质、能量、信息循环通道和交换过程，严重削弱了河岸带生态系统净化水质、控制非点源氮磷污染、维持生物多样性等生态功能。

3.2 温榆河流域河岸带生态系统的干扰类型

温榆河流域处于北京城区的近郊，受人类活动的干扰非常严重，使河岸区域自然的原生植被群落结构遭到严重破坏，自然的植被群落仅在水库和山区有零星的分布。随着人类活动的加强，北京市温榆河流域的河岸带生态系统的形态结构发生巨大变化。温榆河流域的人类活动干扰类型主要有修筑道路、修建水库水闸、农业种植活动、河岸带人工园林化、城镇建设用地的扩张等；造成河岸区域生境异质性的降低，植被群落结构的单一化，植物多样性的丧失，河岸带净化污染物能力下降等，对河岸带生态系统的健康以及生态系统服务功能的发挥造成严重威胁。人类活动干扰对河岸带生态系统的影响主要有以下几个方面。

3.2.1 岸堤结构的人工硬化 城镇区域人口集中、社会经济发达，为了防洪、稳固河岸和保障周边居民生态安全的需要，水利以及园林绿化部门往往把自然的土质河岸进行人工硬化[10]。人工硬化大多采取混凝土浇筑或石头垒砌的方式进行，硬化的结构有垂直于河底的挡墙结构和建设缓冲斜坡2种。人工硬化后的结构隔断了河流生态系统与周边陆地生态系统之间的生态联系，使得河岸带的水文交换过程、物种迁移通道、营养元素的循环过程以及湿生生物的生境都遭受了很大程度的破坏，对河流生态系统的健康造成严重威胁[7，11-13]。人工硬化的河岸带不利于河流生态系统对水体自净化能力的发挥，也降低了河岸带控制非点源氮磷污染的能力，造成河流水质富营养化问题的加重[11-13]。河岸的人工硬化也会导致鱼类等水生生物栖息、产卵的浅滩结构丧失，造成鱼类种群和数量减少[14]。城市区域人工硬化的河岸带也破坏了河流生态系统的自然田野景观之美，使人们生活在水泥建筑的包围之中。

3.2.2 岸边植被带的园林化 在城镇区域，由于管理部门对河岸带生态系统的结构特征和生态功能的认识存在较大误差；为追求表面的观赏娱乐效果，大部分自然的植被群落类型已被人工“园林化”，自然的植被群落结构被清除，取而代之的是人工草坪植被类型，不仅降低了河岸植被缓冲带生态系统的生态服务功能如生物多样性的维持、调节区域小气候、调控洪水等，也增加了植被缓冲带的养护和管理成本，而且改变了河岸区域的生态环境特征，使得复杂多样的生境变得均一化，造成生物多样性的损失和功能下降[9，15]。在温榆河流域的昌平、顺义等段，由于受到商业利益的驱动，大约6 km的河岸带生态系统被开发为高尔夫球场地。河岸植被带的园林化也加大了外来物种入侵的概率，如人为种植的火炬树等，都对本地的原生植被造成了潜在的危险。

3.2.3 岸边植被带的农业化 河岸区域水资源丰富、土壤肥沃、植被生产力高，因而在农村区域大部分河岸带已被周边居民开垦为农田，大约1/4的河岸带已被开垦种植玉米、黄豆、蔬菜等。由于化肥农药的使用和不合理的管理措施，水土流失和农业非点源污染非常严重，对河流的水质造成严重危害。农业的种植活动把复杂多变的河岸带自然景观，变成大范围的同质人为景观，造成河岸带生态系统生境质量的退化。

3.2.4 城镇建设用地的扩张 近年来，城市化进程的加快使人们为了满足防洪和城市建设土地需求等，不断以缩窄河床、固化河岸等方式，改造着河流的整体系统和自然演替过程[16]。城镇建设用地的增加，使得城郊区域的河岸带生态系统遭到严重破坏，城郊区域的河岸带宽度大都不超过10 m，河岸带生态系统保护生物多样性、净化非点源氮磷污染的能力大大降低。城镇建设也改变了河岸带生态系统周边的环境特征，使得不透水地面增加，河岸周边的水文路径和污染物迁移过程发生了很大改变，河岸侵蚀加剧，也破坏了河流生态系统的生物栖息地。河流两岸大量工业用水、生活污水不经处理直接排入河中，造成河水污染，水质恶化，河流生态环境遭到严重破坏[9]。

4 温榆河流域河岸带生态系统恢复和改善的建议

城市周边区域强烈的人类活动干扰，不仅造成河岸带植物多样性的下降、自然景观的破坏，也造成河流生态系统结构的紊乱和功能的降低。本文根据野外的实际生态调查情况和有关学者的研究，从系统生态学的角度，对河岸带生态系统类型的改善和恢复提出以下建议。

4.1 以乡土植物为主，通过合理设计，恢复多物种的河岸带生态系统

在对退化的河岸带生态系统进行恢复重建的过程中，要根据河岸区域的水文条件、地形地貌特征、土壤质量、光照等自然环境因子和人类干扰情况，进行植物的选择和配置。在河岸的生态恢复中可选择垂柳(Salixbabylonica)、旱柳、桑树(MorusalbaL.)、睡莲、香蒲、芦苇、菖蒲、球穗莎草、车前草、委陵菜、宽叶苔草(CarexsiderostictaHance)、早开堇菜(Violaprionantha)、紫花地丁(Violaphilippica)、旋复花(InulajaponicaThunb.)、益母草(Leonurusartemisia(Laur.) S.Y.Hu F)等乡土植物，少用一些火炬树、圆叶牵牛、曼陀罗(DaturastramoniumL.)、阿拉伯婆婆纳(VeronicapersicaPoir.)、水葫芦(Eichhorniacrassipes)、葎草、灰绿藜、地肤、反枝苋、豚草等外来物种。在河岸带的生态修复过程中要充分考虑生物多样性和群落稳定性原则，利用本地的乡土物种，构建近自然的乔—灌—草相结合的群落结构类型[17]。

4.2 建设生态河堤结构，减少人工硬化

生态河堤技术是指运用生态学的理论和方法，在保护生物多样性和河流自然景观的基础上，使用植物或植物与非生命植物材料相结合，建设仿自然状态的护堤。生态河岸带具有结构稳定性、景观适宜性、系统可持续性、生态健康性与生态安全性等特征[18]。在河岸带生态系统的改善恢复中，要尊重自然的生态学规律，采用生态式的护岸方式，即利用合理的植被群落结构对河岸边坡进行生态重建，以期达到恢复生态环境，控制水土流失和非点源氮磷污染的目的[19-20]。人工硬化的河岸带结构破坏了河流生态系统和周边陆地生态系统之间的有机联系，阻断了两者之间的水文、营养、生物的交换过程，对河流生态系统的功能造成严重威胁。有关研究也表明人工硬化的河堤会明显减少两栖动物、水鸟等生物的多样性[21]。因而，在河岸带生态系统恢复中，在保证周边居民生态安全的基础上，尽量采取植被生态护岸的方式进行生态系统恢复。在温榆河流域，可以适当地将城镇区域的人工混凝土硬化的河岸带模式改造恢复为近自然的河岸带类型(图1)，或者将河岸带模式人工种植的园林绿化带恢复为近自然的植被群落。模拟近自然的生态河堤结构应该能维持多种生态功能如：护堤抗洪、保持水土、保护水质、维持动植物资源的多样性等。

4.3 以人为本，充分调动周边居民的参与性

城市河岸带生态系统是城市环境的重要组成部分，也为周边居民提供了亲近自然的场所。近年来，我国许多城市都开展了城市河流整治工作，以期改善沿河地带的景观和生态功能。在我国河岸带规划管理中，要利用成本效益分析的方法，在满足周边居民合理利益诉求的基础上，充分调动当地居民的参与性，建设和保护河岸植被缓冲带生态系统，达到社会经济效益和生态服务效益的最优化目标。在河岸带生态系统的规划设计中，要以人为本，使周边居民与河流生态系统达到和谐共处、协同发展的“天人合一”境界。近年来，对城市河岸带生态系统的保护和修复也越来越受到人们的重视。今后要以生态学及相关学科为支撑，吸取国外城市河岸带修复与生态建设的有益经验，努力构建生态和谐型的城市河岸带生态系统。

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The Types，Interference Characteristics and Recovery Measures of Urban River Riparian——A Case Study of Wenyu River，Beijing

GUO Er-hui，CHANG Hai-rong，CHEN Jia-lin，YANG Xi-tian

(CollegeofForestry，HenanAgriculturalUniversity，Zhengzhou450002，Henan，China)

We adopt the method of line survey，analysis of the riparian ecosystem types，ecological characteristics and interference characteristics of Wenyu River in Beijing.Basis on the vegetation distribution and interference characteristics of riparian from the river to the flood highland，the riparian ecosystem is divided into six types，① the riparian of nature vegetation types，② the riparian grassland-forestland/lawn，③ the riparian farmland-forestland /grassland，④ the riparian grassland-farmland，⑤ the riparian masonry or concrete hardening belt-garden green belts，⑥the riparian masonry or concrete hardening belt-visiting road-garden green belts.And combined the present situation of riparian ecological system in Wenyu River，we proposed the suggestions of protection and improvement of riparian ecosystem.

urban river；riparian types；interference characteristics；ecological recovery

2015-03-27；

2015-05-12

国家自然科学基金项目资助(41401206)

郭二辉(1984—)，男，河南汝阳人，河南农业大学林学院讲师，博士，从事恢复生态与景观生态方面的教研工作。E-mail：guoerhui@126.com。

杨喜田(1965—)，男，河南长垣人，河南农业大学林学院教授，博导，从事生态恢复与林业生态工程研究。E-mail：xitianyang@aliyun.com。

10.13428/j.cnki.fjlk.2016.01.037

S718.57

A

1002-7351(2016)01-0175-07