清潩河流域河岸带植物群落配置和功能改善研究

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河岸植被缓冲带作为河岸生态系统的重要组成部分,是控制水土流失和面源污染、改善水环境的关键措施,对河岸生态系统的生态及水文过程具有重要的影响。然而,目前清潩河流域河岸带植被现状存在着诸多的问题,严重影响了河岸生态系统功能的正常发挥。通过对清潩河流域河岸带植物的现状调研,发现清潩河流域的生物群落多样性总体偏低。从河岸带的植物群落组成和对河岸带功能产生的影响来看,主要存在这些问题:1)物种单一,多样性较差;2)冬季景观效果较差;3)水质净化效果较差。基于河岸带存在的这些问题,亟需利用植物修复技术,对清潩河流域河岸带的植物群落进行筛选和配置,加强河岸带的功能改善研究。该研究对北方相似流域河岸带植物措施的应用具有一定的指导意义。主要研究结果如下:(1)基于清潩河流域河岸带植物物种单一,多样性较差的问题,开展了筛选和配置研究。一共筛选出适宜于清潩河流域的25种植物,包括16种景观效果好且具有一定生态环境作用的乔、灌木植物,2种固土护坡能力较强的本土草本植物(狗牙根、狗尾草)和3种耐寒性较强的草本植物(矮山麦冬、青绿苔草、虎耳草),4种水体净化效果好的水生植物(西伯利亚鸢尾、美人蕉、黄菖蒲、芦苇)。同时,在植物种类筛选结果的基础上,对河岸带不同坡位(常水位以下、常水位-设计洪水位、设计洪水位-堤顶、堤顶)的植物群落进行了配置,配置后的河岸带植物群落物种丰富度和香浓-威纳指数均比原有植物群落有所提高,植物物种更为丰富,物种多样性更高,群落稳定性也更好。(2)针对清潩河流域草本植物耐寒性较差,临近冬季开始枯萎凋零,导致河岸带冬季景观效果欠佳,景观功能有所下降的现状,对草本植物的耐寒性开展优化试验研究。低温胁迫下,H2O2和褪黑素对矮山麦冬的耐寒性提高几乎没有作用,水杨酸在0.8mmol/L浓度条件下提高矮山麦冬的耐寒性效果最佳;低温胁迫下,水杨酸、H2O2、褪黑素三种外源物质对虎耳草和青绿苔草的耐寒性均有不同程度的提高,其中H2O2在5mmol/L浓度条件下,提高虎耳草的耐寒性效果最佳,水杨酸在0.5mmol/L浓度条件下,提高青绿苔草的耐寒性效果最佳。(3)针对清潩河流域水生植物种植密度过大,导致水体净化效果较差,河岸带水质净化功能受到影响的问题,对四种水生植物芦苇、黄菖蒲、美人蕉、西伯利亚鸢尾,在不同种植密度条件下的净水效果开展试验研究。四种水生植物中西伯利亚鸢尾对水体COD的去除效果最好,在最佳种植密度为丛间距20cm时,对COD的去除率达到50.29%;对水体氨氮去除效果最好的是美人蕉,在最佳种植密度为株间距50cm时,对氨氮的去除率达到89.96%;四种水生植物对总氮的去除率均较高达到90%以上,其中美人蕉在种植密度为株间距20cm时,对总氮的去除效果最好,可达到98.45%;对总磷去除效果最好的植物是芦苇,在最佳种植密度为丛间距20cm时,对总磷去除率达到91.37%。
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