不同治理措施对河堤两岸植物多样性的影响

摘  要：为了保护好河堤两岸植物多样性，依据相关评价技术规范，并结合植物资源调查方法，对不同治理措施水泥砂浆石墙、混凝土护坡和石笼治理前后两岸植物多样性进行了调查。选取景观/生态系统、植物群落、种群/物种等6 项指标，定性和定量地分析和评价了不同治理措施对植物多样性的影响。结果表明：水泥砂浆石墙治理和混泥土护坡治理对两岸植物多样性的影响属中度影响，石笼治理属低度影响，建议在河道堤岸治理过程中优先选用石笼治理。

关键词：河堤;治理措施;植物多样性;分析;评价

Effect of Different Riverbank Treatment Measures on Plant Diversity of Both Sides

REN Li-Ming

（Gucheng Station of Gansu Qilianshan National Nature Reserve Management and Protection Center， Tianzhu Gansu 733211）

Abstract： In order to protect plant diversity on river both sides better， according to assessment technical regulation and investigation method of plant resources before construction and after completion， the plant diversity was investigated with different treatment measures grouting mortal stone wall， concrete slope and gabion. Landscape/ecosystem， plant population， population/ species and so on were selected to analyze and assess the effects of different treatment measures on plant diversity， The result showed that the effect of grouting mortal stone wall， concrete slope on plant diversity was moderate， the effect of gabion on plant diversity was minute， gabion treatment measure should be used first in the course of riverbank treatment.

Key words： riverbank; treatment measure; plant diversity; analyze; assess

生物多樣性是动物、植物、微生物与环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总和，包括生态系统、物种和基因3个层次，生物多样性是衡量生态环境优良的重要指标之一。目前，全世界和全社会都高度关注生物多样性保护[1]，植物多样性是生物多样性的基础和重要组成部分。河流在流动过程中冲刷堤岸，常造成水土流失，为了降低水流冲刷和保持水土，人们常修筑各种设施来保护堤岸。但许多护岸工程只注重防洪、灌溉等实用价值，往往是刚性护岸，不重视与本土环境的融合，造成河岸生境退化，植物多样性减少等问题[2]。开展对护岸工程实施后的植物多样性评估，可为今后护岸工程建设中最大限度保护好植物多样性提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验区设置在天祝藏族自治县。天祝县位于甘肃省中部，祁连山东段北麓。地处青藏、黄土、内蒙三大高原交汇地段，境内冷龙岭东延山脉构成了地形的基本骨架，总面积7 149km2，是黄河和内陆河石羊河重要的水源涵养区和补给区。试验区海拔2 500～3 500m，属大陆性高原季风气候区，年均气温1.8℃，降雨量350～600mm，60%集中在7～9月，无霜期120～150d，土壤类型呈垂直梯度变化，自上而下为高山草甸土、山地灰褐土和山地栗钙土。

1.2 研究方法

1.2.1治理措施

2015年结合祁连山综合治理项目建设，试验共设3个河堤治理处理：水泥砂浆石墙治理，即沿河道堤岸砌宽70cm的垂直水泥砂浆石墙;混凝土护坡治理，即将河道堤岸修整成倾角60°坡面，沿坡面浇筑厚25cm混凝土护坡;石笼治理，即将河道堤岸修整成倾角60°坡面，用直径0.8cm的镀锌铁丝编制成孔径15cm的长方体笼，笼长、宽、高分别为120cm、80cm和60cm，内装直径20～30cm卵石平铺在坡面上，不同铁笼之间用铁丝连接。不同治理措施的实施概况如表1。

1.2.2调查方法

不同治理措施施工前（2015年）和竣工后第三年（2020年），依据原国家林业局发布的《自然保护区建设项目生物多样性影响评价技术规范》（LY/2242-2014）（以下简称《评价技术规范》），确定植物多样性评价区为垂直堤岸设施200m以内区域。评价区范围确定后，首先调查评价区地下水位变化情况，调查时垂直堤岸设施向外每间隔20m挖直径1m探井探测地下水位深度。植物多样性调查时，参照《野生动植物资源调查技术规程》[3]，采集的标本与《祁连山维管植物彩色图谱》[4]比对鉴定，按乔木、灌木、草本造册登记，并计算盖度。

1.2.3评价方法

不同治理措施竣工后第三年（2020年），参照《评价技术规范》，结合穿越保护区的性质和不同治理措施工程建设特点。选取景观/生态系统、植物群落、种群/物种、主要保护对象、植物安全、社会因素6个指标为评价内容。采用定性和定量相结合的方法进行评价：定性评价为不同治理措施对植物多样性影响的直观评述;定量评价为专业技术人员对各项评价指标打分后计算出的植物多样性影响指数（BI），最终以植物多样性影响指数（BI）合计值来衡量总体影响程度，植物多样性影响指数（BI）计算公式如下。

BI=∑（W1×S1+ W2×S2+…+ W6×S6）

式中：W1、W2…W6分别表示不同治理措对评价区景观/生态系统、植物群落、种群/物种、主要保护对象、植物安全和社会因素影响的专业技术人员打分;S1、S2…S6分别表示景观/生态系统、植物群落、种群/物种、主要保护对象、植物安全和社会因素在评价中的权重。

植物多样性影响程度分级如下：BI<60（低度影响）、60≤BI≤80（中度影响）、BI>80（高度影响）。

2 结果与分析

2.1 不同治理措施的地下水位变化

由表1所示，不同治理措施均提高了堤岸两岸评价区地下水位，在相同探测点，不同治理措施的地下水位增幅不同。在相同探测点20、40、60、80、100和120m，水泥砂浆石墙治理的地下水位增幅分别为0.7、0.5、0.4、0.3、0.2和0.1m，混凝土护坡治理的增幅分别为0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3和0.2m，石笼治理的增幅分别为0.5、0.4、0.4、0.3、0.2、0.1和0m。评价区20～120m区间内，相同探测点混凝土护坡治理的增幅均最高，石笼治理的增幅均最低。140～200m区间内，不同治理措施地下水位的增幅差异较小。

2.2 不同治理措施的植物多樣性

由表2所示，不同治理措施均降低了评价区草本植物种数，对乔木和灌木植物种数无影响。混凝土护坡治理的草本植物种树降幅最高，石笼治理的降幅最低。不同治理措施对乔木、灌木和草本植物盖度的影响也不同，以混凝土护坡治理的草本和灌木植物盖度的降幅均最高，分别为0.3和0.2。

2.3 综合评价

由表3所示，不同治理措施对评价区景观/生态系统、植物群落、种群/物种、主要保护对象、植物安全和社会因素影响的定性评价和定量评价如下：

2.3.1对景观/生态系统的影响评价

不同治理措施在设计和施工过程中为了减少弯道和修筑设施永久占用林地和草原是影响评价区景观/生态系统的主要因素。在施工过程中需要开挖河堤打基础，修整河堤坡面和沿河堤顶部修筑6m的材料运输道路，水泥砂浆石墙、混凝土护坡和石笼的坡面投影宽度和运输道路宽度合计值分别为6、9和8m，占评价区总宽度200m的3.0%、4.5%和4.0%。水泥砂浆石墙和混凝土护坡治理后，生长无法植物，表面裸露，造成景观破碎化程度上升，并对景观/生态系统的整体性形成割裂;石笼治理后石缝间沉积泥沙并生长植物，与周边景观/生态系统连续完整。对景观/生态系统的影响定量评价时，不同治理措施水泥砂浆石墙、混凝土护坡和石笼的植物多样性影响指数BI分别为12.81、13.65和11.43。

2.3.2 对生物群落的影响评价

评价区植物群落类型简单，为当地普遍分布类型，不同治理措施因开挖基础、修整堤岸坡面和减少弯道等原因造成少量植被被挖掘或掩埋，植物群落面积减少。除此之外，治理后地下水位下降，土壤湿度降低，乔木青杨（Populus cathayana）因根系供水不足出现顶枯现象，灌木和草本植物生长势减弱，盖度降低。对植物群落的影响定量评价时，不同治理措施水泥砂浆石墙、混凝土护坡和石笼的生物多样性影响指数BI分别为13.46、13.83和9.72。

2.3.3对种群/物种的影响评价

评价区内主要为天然青杨乔木林、河柏（Myricaria bracteata）灌木林和披碱草（Elymus dahuricus）草地，群落结构相对丰富，植物群落和种类均为当地常见种，无外来种。由于治理后地下水位下降，部分水潭、水塘等湿地干涸，水生和湿生植物减少。对种群/物种的影响定量评价时，不同治理措施水泥砂浆石墙、混凝土护坡和石笼的植物多样性影响指数BI分别为13.66、14.22和8.53。

2.3.4对主要保护对象的影响评价

评价区内未发现保护植物，保护植物主要分布在祁连山保护区核心区，评价区位于保护区实验区，是核心区的最外围地带。对主要保护对象的影响定量评价时，不同治理措施水泥砂浆石墙、混凝土护坡和石笼的植物多样性影响指数BI分别为11.68、12.08和10.04。

2.3.5对植物安全的影响评价

不同治理措施施工过程中一些外来物种或有害昆虫可能随着木制品和运输工具进入评价区。治理过程中需调运林木种苗和草种，一些林木病虫害可能随着调运种苗和草种进入评价区，对当地的植物构成威胁。在调查过程中虽未发现外来物种，但还是存在施工过程带入外来物种入侵的风险。对植物安全的影响评价时，不同治理措施水泥砂浆石墙、混泥土护坡和石笼的植物多样性影响指数BI分别为5.24、5.49和4.12。

2.3.6对社会因素的影响评价

不同治理措施实施后，均提高了堤岸防冲刷能力和抗洪能力，有效保护了附近道路和人工设施的安全，提高了水土保持能力。但也给人们的出行带来诸多不便，如护林员的巡护，防火物资的运输和河堤两岸牧民的交流等。对社会因素的影响定量评价时，不同治理措施水泥砂浆石墙、混凝土护坡和石笼的植物多样性影响指数BI分别为6.13、6.45和5.55。

2.3.7综合定量评价

不同治理措施对景观/生态系统、植物群落、种群/物种、主要保护对象、植物安全和对社会因素影响的权重值（Si）分别为0.20、0.20、0.20、0.20、0.10和0.10。同一治理措施对景观/生态系统、植物群落、种群/物种、主要保护对象、植物安全和社会因素影响的专业技术人员打分（Wi）由高到低的排序均为对种群/物种的影响>对生物群落的影响>对景观/生态系统的影响>对主要保护对象的影响>对社会因素的影响>对生物安全的影响。

不同治理措施水泥砂浆石墙、混凝土护坡和石笼对评价区植物多样性影响指数（BI）的合计值分别为62.98、65.72和49.39，生物多样性影响指数（BI）的合计值由高到低的排序均为混凝土护坡>水泥砂浆石墙>石笼。对照评价方法中植物多样性影响程度分级，当BI<60时为低度影响、当60≤BI≤80时为中度影响，说明水泥砂浆石墙治理和混泥土护坡治理对植物多样性的影响属中度影响，石笼治理对植物多样性的影响属低度影响。

4 结论与建议

本试验结果表明，河道堤岸治理过程中，石笼治理对两岸植物多样性的影响程度较低（低度），水泥砂浆石墙和混凝土护坡对两岸植物多样性的影响程度较高（中度）。除此之外，石笼治理相对水泥砂浆石墙和混凝土护坡治理造价低，可因地制宜，就地取材，施工受季节影响也较小，建议在河道堤岸治理过程中优先选用。植物的生长、繁殖和传播受土壤、水分和温度等自然环境的影响。水泥砂浆治理和混凝土护坡治理可能阻断了水流由河道向两岸的渗透途径，两岸地下水位下降，导致土壤湿度降低，部分植物因供水不足，生长量和盖度降低，部分水生植物因水潭、水塘干涸，直接消失。地下水位降低后，土壤地表湿度降低，对种子萌芽、生长形成干旱逆境，从而降低了种群数量和生长量。在治理过程中为了提高防冲刷能力，确需修筑水泥砂浆石墙和混凝土护坡时，为了降低对两岸地下水位和植物多样性的影响程度，也可在基部预留一定数量的渗水孔来增加水流的渗透量。

参考文献：

[1]王军有，郭斌，康艾，等.内蒙古自治区生物多样性研究（1）——生态系统多样性[J].干旱区资源与环境，2021，35（7）：156-162.

[2]吕晓彤，张伟忠，吴波，等.植物抗逆研究在生态护岸工程中的应用[J].港工技术，2020，57（3）：30-34.

[3]王春玲，唐小平，蒋亚芳，等. LY/T1820-2009，野生动植物资源调查技术规程[S].北京：中国标准出版社，2009.

[4]张勇，冯起，高海宁，等.祁连山维管植物彩色图谱[M].北京：科学出版社，2013.

作者简介：任立民（1970-），男，甘肃天祝人，大专，工程师，主要从事林业资源管护和技术推广工作

作者地址（杂志邮寄地址）：甘肃省天祝藏族自治县炭山岭镇古城自然保护站

任立民（收）

联系电话：13809351907    E-mail：linggrape2000@l63.com     邮编：733211