一种三峡库区滨江消落带界面生态调控系统及方法

摘要

本发明属于生态调控技术领域，公开了一种三峡库区滨江消落带界面生态调控系统及方法，多功能缓冲区外侧设置有江岸林泽区、江岸野花草甸区、江岸灌木丛区；多功能缓冲区设置有浅水区沉水植物和挺水植物带、水际线挺水植物带、低河岸区湿生草甸带、河岸带上部疏林草甸带和过渡高地林带。本发明通过将系统结构调控、生物调控、环境调控综合在一起形成整体的生态调控系统，实现消落带的动态平衡；通过对水平界面结构、垂直界面结构、界面物质组成、界面生态过程等进行合理调节，增强界面的生态服务功能；通过多功能缓冲区能够起到河岸稳固和防护功能、地表径流拦截净化功能、生物多样性保育功能、景观美化功能和休闲游憩功能等。

说明书

技术领域

本发明属于生态调控技术领域，尤其涉及一种三峡库区滨江消落带界面生态调控系统。

背景技术

目前：在河流与流域集水区环境介质间存在着一个关系最密切、作用最活跃的界面(或称迁移控制带)，这个界面就是河流边岸带，即河岸带(Riparian)。河岸带是指河流边岸洪水期最高水位线和枯水期最低水位线之间的区域，这个线性带状结构，是一个水陆交错带，群落交错区，陆域集水区与河流水体之间的重要生态界面，具有拦截、过滤、净化、生境、生物走廊等等重要生态服务功能。除了天然枯洪水位季节性变化，山城重庆的长江、嘉陵江河岸带还要受三峡水库蓄水影响。冬季三峡水库蓄水至175米，夏季水位回落到145米。因此，到了冬季，当大多数河流都处在一年中的枯水季、水位最低的时期，山城重庆的长江、嘉陵江河岸带，却因三峡水库冬季蓄水，而处于高水位状态。三峡库区消落带是一个典型的生态界面，既是水陆相互作用界面、水位变动交错界面，也是一个城市与自然的界面。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)三峡库区三十米高差的消落带，植物一般很难在此生存。少量区域植被修复但种类单一，多样性较低。

(2)现有技术仅设计植物栽植忽略了地形设计以及生境设计，未能为野生动物栖息考虑。

(3)消落带现有技术主要是复绿为主，缺乏景观性考虑。

解决以上问题及缺陷的难度为：

(1)落差为三十米的区域植物难以存活。

(2)地形条件以及环境影响因子的复杂性难以考虑到动物栖息地。

(3)多数消落带区域并未考虑景观因素，主要是植被恢复为主要目标。

解决以上问题及缺陷的意义为：通过界面生态调控技术解决三峡库区消落带区域的生态问题，通过地形塑造与植被群落构架提升物种多样性，丰富其景观观赏性，使得该区域形成完整的生态系统，发挥可持续的生态系统服务功能。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种三峡库区滨江消落带界面生态调控系统及方法。

本发明是这样实现的，一种三峡库区滨江消落带界面生态调控系统，所述三峡库区滨江消落带界面生态调控系统设置有：

多功能缓冲区；

所述多功能缓冲区外侧设置有江岸林泽区、江岸野花草甸区、江岸灌木丛区；

所述多功能缓冲区设置有浅水区沉水植物和挺水植物带、水际线挺水植物带、低河岸区湿生草甸带、河岸带上部疏林草甸带和过渡高地林带。

进一步，所述江岸林泽区设置有呈S形沿消落带界面均匀分布的河岸林带。

进一步，所述江岸灌木丛区设置有耐受水淹的灌木丛，多个灌木丛连续或间隔设置。

进一步，所述江岸野花草甸区设计栽种多季相、多层次、多色彩和观赏性佳的草本植物种类，增加群落的多样性。

进一步，所述江岸野花草甸区的护坡区域采用混播、混植技术建立野花草甸，混播、混植40余种乡土草花植物及观赏草，形成具有高物种多样性、多层次群落结构、多季相色彩的野花草甸景观；结合蜜源植物、寄主植物的选择，及生物塔生境营造专利技术，为昆虫提供觅食及栖息生境。

进一步，所述江岸灌木丛区于河漫滩区域进行栽植灌木丛，以栽植耐受水淹的灌木丛为主，形成多个灌木丛连续或间隔设置。

进一步，在消落带上部滨江护坡界面通过护岸的改造达到护岸界面的生态化，改造的方式为将现状水工护岸植入5cm土壤基质，在土壤下部10cm埋种秋华柳枝，在土壤下部15cm埋设枯枝编织物，最后在整体空间上种植植物，以达到护坡的稳定性及生态性。

进一步，在消落带中部空间，通过对硬质化的护坡进行生态化改造，达到界面生态调控的作用。通过破除原有硬质护岸，在护岸空间上铺设石笼网结构，石笼网中填充卵石和土壤比例为2：1，在石笼缝隙中种植耐水淹灌木形成生态界面；

在消落带下部区域，种植耐水淹的乔木林和湿地塘系统，乔木林的种植方式以针阔叶树种混交种植，以3m*3m的距离分布连续种植在河漫滩区域，在林间分布湿地塘塘深度为80cm，塘周边缘种植湿生高草草本卡开芦。

本发明的另一目的在于提供一种实施所述三峡库区滨江消落带界面生态调控系统的三峡库区滨江消落带界面生态调控方法，所述三峡库区滨江消落带界面生态调控方法包括：

(1)建立多功能缓冲区；自然江岸带通常由江岸草甸、江岸灌丛，以及江岸乔木林构成具有带状结构特征的缓冲区；

(2)多功能缓冲区外侧设置有江岸林泽区、江岸野花草甸区、江岸灌木丛区；在江岸林泽区设置疏林草甸带和过渡高地林带以建立达到植被缓冲带的，同时在浅水区种植沉水植物和挺水植物带、低河岸区种植湿生草甸带以达到群落层次的自然序列分布状态。

进一步，所述江岸林泽区设置有呈S形沿消落带界面均匀分布的江岸林带；首先，通过江岸林带能够进一步增强对湖岸的稳固；其次，江岸林带树木产生的枯枝落叶等凋落物进入水中并缓慢释放营养盐，对维持水生态系统的稳定具有重要意义；再次，树冠形成的阴影能够促使水体温度呈现出局部差异，尤其在炎热的夏季，为温度敏感性鱼类和水生昆虫提供更加适宜的生境；然后，冬季淹水后，林冠出露水面为越冬水鸟提供了良好的庇护环境；最后，江岸林带树木通过光合作用产生的氧气能够传输到根部并源源不断地释放到水中，从而增加湖水含氧量；

在深水区所配置的植物宜为对夏季洪水具有抵抗能力的灌丛或草本；在浅水区则配置既耐水湿又耐干旱的观赏性两栖植物；结合滨江消落带反季节水位变化特征和消落带适生植物生长特性，江岸灌木丛区设置有耐受水淹的灌木丛，多个灌木丛连续或间隔设置；江岸野花草甸区设计栽种多季相、多层次、多色彩和观赏性佳的草本植物种类，增加群落的多样性。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明通过将系统结构调控、生物调控、环境调控综合在一起形成整体的生态调控系统，达到界面稳定和生态系统健康，实现消落带的动态平衡。通过对水平界面结构、垂直界面结构、界面物质组成、界面生态过程等进行合理调节，增强界面的生态服务功能。缓冲带植物地下交织的根系能够有效防止水土流失，而由乔灌草形成的复杂垂直结构能够通过枝叶拦截、蒸发、蒸腾等作用有效阻止降雨以地表径流的形式直接进入地表水体，从而起到削峰滞洪的作用。通过多功能缓冲区能够起到河岸稳固和防护功能、地表径流拦截净化功能、生物多样性保育功能、景观美化功能和休闲游憩功能等。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的三峡库区滨江消落带界面生态调控系统结构示意图；

图1中：1、多带多功能缓冲区；2、江岸林泽区；3、江岸野花草甸区；4、消落带；5、江岸灌木丛区。

图2是本发明实施例提供的江岸林泽区平面布局示意图。

图3是本发明实施例提供的江岸野花草甸区平面布局示意图。

图4是本发明实施例提供的江岸野花草甸区立面示意图。

图5是本发明实施例提供的江岸灌木丛区平面示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了三峡库区滨江消落带界面生态调控系统及方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。

本发明实施例提供的三峡库区滨江消落带界面生态调控系统包括河岸区域的多带多功能缓冲区1、江岸林泽区2、江岸野花草甸区3、江岸灌木丛区5形成界面生态调控技术。

多带多功能缓冲区1：多带包括：浅水区沉水植物+挺水植物带、水际线挺水植物带、低河岸区湿生草甸带、河岸带上部疏林草甸带、过渡高地林带，通过多带缓冲系统建设，实现多功能目标，即：河岸稳固和防护功能、地表径流拦截净化功能、生物多样性保育功能、景观美化功能、休闲游憩功能等。

江岸林泽区2：是以竹柳为主要植物呈S形沿消落带界面均匀分布的林带，S形周围采用乌桕、池杉、落羽杉、杨树、中山杉、枫香、白蜡作为点缀，此形成河岸林带，在夏季抵御洪水冲刷冬季耐受深水淹没。

江岸野花草甸区3：护坡区域采用混播、混植技术建立野花草甸，混播、混植40余种乡土草花植物及观赏草，形成具有高物种多样性、多层次群落结构、多季相色彩的野花草甸景观。结合蜜源植物、寄主植物的选择，及生物塔等生境营造专利技术，为蝴蝶等昆虫提供觅食及栖息生境。

江岸灌木丛区5：于河漫滩区域进行栽植灌木丛，以栽植耐受水淹的灌木丛为主，形成多个灌木丛连续或间隔设置。

三峡库区滨江消落带界面生态调控系统的工作原理主要是营建一个完整的生态系统。通过陆地与水体相交的消落带界面中植入生物因素，达到生态系统的完整性。

在消落带4上部滨江护坡界面通过护岸的改造来达到护岸界面的生态化，改造的方式为将现状水工护岸植入5cm土壤基质，在土壤下部10cm埋种秋华柳枝，在土壤下部15cm埋设枯枝编织物，最后在整体空间上种植植物，以达到护坡的稳定性及生态性。

在消落带中部空间，通过对硬质化的护坡进行生态化改造，达到界面生态调控的作用。通过破除原有硬质护岸，在护岸空间上铺设石笼网结构，石笼网中填充卵石和土壤比例为2：1，在石笼缝隙中种植耐水淹灌木形成生态界面。

在消落带下部区域，种植耐水淹的乔木林和湿地塘系统。乔木林的种植方式以针阔叶树种混交种植，以3m*3m的距离分布连续种植在河漫滩区域，在林间分布湿地塘塘深度为80cm，塘周边缘种植湿生高草草本卡开芦。

最后，通过水陆交混的生态界面既服务于城市人群活动又服务于自然生态系统，此界面承载人类的活动又要承载夏季的洪峰，同时它还要为鸟类、无脊椎生物、昆虫、两栖类还有一些小型哺乳动物、底栖生物等等提供生存环境，通过韧性措施的界面技术来调控这样一个交错的界面。

下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的描述。

本发明提供的三峡库区滨江消落带界面生态调控方法包括以下步骤：

a、建立多功能缓冲区；自然江岸带通常由江岸草甸、江岸灌丛，以及江岸乔木林构成具有带状结构特征的缓冲区，它对于河流生态系统健康的维持具有重要作用。研究表明，当植被缓冲带宽度达5m以上能够有效减少地表径流中的氮和泥沙含量，拦截效率为42％以上，当缓冲带宽度达9m以上，则能进一步减少径流中磷的含量；多功能江岸缓冲带具有重要的生境功能。

b、所述多功能缓冲区外侧设置有江岸林泽区、江岸野花草甸区、江岸灌木丛区；在江岸林泽区设置疏林草甸带和过渡高地林带以建立达到植被缓冲带的，同时在浅水区种植沉水植物和挺水植物带、低河岸区种植湿生草甸带以达到群落层次的自然序列分布状态。

c、在步骤b中所述江岸林泽区设置有呈S形沿消落带界面均匀分布的江岸林带。首先，通过江岸林带能够进一步增强对湖岸的稳固；其次，江岸林带树木产生的枯枝落叶等凋落物进入水中并缓慢释放营养盐，对维持水生态系统的稳定具有重要意义；第三，树冠形成的阴影能够促使水体温度呈现出局部差异，尤其在炎热的夏季，这将为温度敏感性鱼类和水生昆虫提供更加适宜的生境；第四，冬季淹水后，林冠出露水面为越冬水鸟提供了良好的庇护环境；第五，江岸林带树木通过光合作用产生的氧气能够传输到根部并源源不断地释放到水

中，从而增加湖水含氧量；第六，研究表明水库是温室气体甲烷的重要来源(碳源)，林泽树木生长则能够有效固碳，成为碳汇，从而在一定程度上平衡三峡水库碳排放，对缓解温室效应具有一定影响。

d、在步骤b所述，在深水区所配置的植物宜为对夏季洪水具有一定抵抗能力的灌丛或草本，它们能够通过无性繁殖或调整物候期以保持繁殖能力；而在浅水区则配置既耐水湿又耐干旱的观赏性两栖植物。结合滨江消落带反季节水位变化特征和消落带适生植物生长特性，江岸灌木丛区设置有耐受水淹的灌木丛，多个灌木丛连续或间隔设置；江岸野花草甸区设计栽种多季相、多层次、多色彩和观赏性佳的草本植物种类，增加群落的多样性。

针对重庆长江主城区段消落带生态环境问题，结合九龙坡区长江段消落带生态环境特征，立足消落带向库岸稳定、景观美化优化、环境污染净化、生物多样性保育等多功能需求，重点突破冬水夏陆水位变动及夏季洪水冲刷的技术难题，以“打造长江消落带治理的标杆和典范”为目标，选取340米试验段积极探索主城长江段消落带的治理方法。

通过分层分带进行设计，将实施区域分为林泽区域、野花草甸区域。

林泽区域位于172-175m高程带，栽种了乔木竹柳、乌桕、中山杉等9种，共1030余株；栽种灌木2种，共14760株，形成了“柳龙卧中央、祥云绕两旁”的秀美景观。

野花草甸区域位于178-185m高程带，栽种了小乔木6种，灌木9种，花草35种。其中，在178-181米区域，以立体生物篱网+耐水淹湿生植物为主；在181-183米区域，以观赏草+灌木为主；在183-185区域以观赏草+野花为主。形成具有高物种多样性、多层次群落结构、多季相色彩的野花草甸景观。

通过工程的实施，野花草甸区域繁花盛开，蝴蝶成群飞舞，林泽区域植物生长旺盛，为林鸟、水禽提供良好栖息场所，呈现一片生机盎然的景象。

在图1中，①为江岸野花草甸，②为硬质护坡生态化改造，③为江岸林泽，④为江岸灌木丛，⑤为地形塑造。

图2是本发明实施例提供的江岸林泽区平面布局示意图。

是以竹柳为主要植物呈S形沿消落带界面均匀分布的林带，S形周围采用乌桕、池杉、落羽杉、杨树、中山杉、枫香、白蜡作为点缀，此形成河岸林带，在夏季抵御洪水冲刷冬季耐受深水淹没。

图3是本发明实施例提供的江岸野花草甸区平面布局示意图。

以顺应水文特征的分带分段优化种植和多层拟自然野花草甸配置为主体的河岸草本植物群落生态种植技术。护坡区域采用混播、混植技术建立野花草甸，混播、混植40余种乡土草花植物及观赏草，形成具有高物种多样性、多层次群落结构、多季相色彩的野花草甸景观。结合蜜源植物、寄主植物的选择，及生物塔等生境营造专利技术，为蝴蝶等昆虫提供觅食及栖息生境。

图4是本发明实施例提供的江岸野花草甸区立面示意图。

180-178米高程区间，为常年易受夏季洪水淹没区域，以耐水淹灌木结合水生植物自然式布局；

183-180米高程区间，为过渡区间，种植花灌木和观赏草，以团块状种植花灌木为骨架，中间镶嵌高草草本植物；

183-185米高程区间，为观赏带，以种植观赏性草本花卉为主，耐荫花卉为辅。草本花卉布局方式为模拟自然群落分布，以小型团状图形镶嵌、交叉种植，形成自然的草本植物群落景观，在树荫下种植耐荫性草本植物。

图5是本发明实施例提供的江岸灌木丛区平面示意图。

在河漫滩区域进行栽植灌木丛，以栽植耐受水淹的灌木丛为主，形成多个灌木丛连续或间隔设置。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明通过多功能缓冲区能够起到河岸稳固和防护功能、地表径流拦截净化功能、生物多样性保育功能、景观美化功能和休闲游憩功能等。通过对水平界面结构、垂直界面结构、界面物质组成、界面生态过程等进行合理调节，增强界面的生态服务功能。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。