不同緩沖帶植物在河岸緩沖帶中所起的不同作用研究

摘要：對白花三葉草、沙棘、檉柳3種植被不同配置方式緩沖帶對徑流水中固體顆粒懸浮物的凈化效果進行了研究。結果表明草本緩沖帶對SS的凈化效果明顯，可凈化約82.81%的SS。3塊樣地沿程截流污染物效果為：草本帶>灌木帶≈小喬木帶。通過土壤抗侵蝕能力的評估，草本可提高 0~20 cm土層的抗剪切能力。灌木可提高20~40 cm土層的抗剪切能力，喬木可提高20~55 cm土層的抗剪切能力

關鍵詞：濱河緩沖帶 ；面源污染 ；抗侵蝕性

中圖分類號：S73文獻標識碼：ADOI編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2010.06.023

Different Effects of Different Plant in the Riparian Buffer Zone

LI Lin-ying1 ， SU Tian-yang2，YAO Yan-tao2

（1.Shanxi Academy of Forestry Science，Taiyuan，Shanxi 030012，China；2. Shanxi Agricultural University，Taigu，Shanxi 030801， China）

Abstract：A series of pilot experiments of runoff pollution were conducted on riparian buffer strips covered with Agropyron cristatum (Linn.) Gaertn， Hippophae rhamnoides Linn， Tamarix chinensis. The results showed that the herb of purification buffer zone on the SS effect is obvious， can purify approximately 82.81% of the SS. The effect of cut-off pollutant was thatAgropyron cristatum (Linn.) Gaertn > Hippophae rhamnoides Linn ≈ Tamarix chinensis. Through the appraisal to the soil anti-etching power， the herb may enhance 0~20 cm soil layer anti-cutting ability， the bush 20~40 cm ， the tree 20~55 cm.

Key words: buffer strips；non-point pollution；corrosion resistance

隨著中國經濟的發展，對環境的破壞日益嚴重，對環境保護的力度也越來越大。水體污染導致水生生態系統的破壞和水生生物多樣性下降，對人們的健康構成了嚴重的威脅。隨著點源污染的逐步有效控制，農業非點源污染對水環境的污染貢獻比例越來越高。在農業生產過程中，由于降雨等因素導致的養分、農藥流失不可避免。在最大限度降低其產生量的前提下，如何減少其入河量，是解決農業非點源污染問題的熱點之一[1-2]。河岸緩沖帶作為高地和水體之間的過渡帶，在控制氮、磷等面源污染物輸入方面發揮著重要作用，是河溪健康維護研究的重點[3-4]。本研究主要研究草本、灌木、喬木在緩沖帶凈化水質和水土保持方面所發揮的不同作用，以期為山西嵐縣及全國各類似地區河岸緩沖帶的研究和營建提供借鑒。

1材料和方法

1.1試驗基地概況

試驗基地位于山西嵐縣嵐漪河，東經110°52′～111°53′，北緯38°12′～38°55′，海拔2 222 m。嵐縣嵐漪河流域屬于大陸性半干旱氣候。1954—1996年多年平均降水量524.10 mm。流域內上游高寒微濕，無霜期120 d，年均氣溫4～6 ℃，下游無霜期150～180 d，年均氣溫8.4 ℃。

1.2植被選擇

通過資料調研，選擇3種常見的適合于當地環境的植被，植物類型設計為草本、灌木、小喬木各一種。白花三葉草，多年生草本，著地生根，莖細長而軟，匍匐地面，植株高30～60 cm較耐蔭，在部分遮蔭條件下生長良好。對土壤要求不高，耐貧瘠、耐酸，最適排水良好、富含鈣質及腐殖質的粘質土壤，不耐鹽堿、不耐旱。灌木為沙棘，胡頹子科沙棘屬，是一種落葉性灌木，其特性是耐旱，抗風沙，可以在鹽堿化土地上生存，因此被廣泛用于水土保持。小喬木為檉柳，葉互生，披針形，鱗片狀，小而密生，呈淺藍綠色。

1.3試驗條帶設計

構建坡度為5%的3條緩沖帶，每條帶長20 m，寬2 m，每兩個條帶之間用防滲薄膜隔開，防止相互干擾。每條試驗帶沿程居中布設9個采樣點，離進水端距離分別為3，6，9，12，13，14，16，17，19 m，同步采集徑流水樣。試驗條帶植被選擇及分配方式見表1。

1.4試驗方法

根據嵐縣地區農田面源污染物特征，人工配制徑流污水，模擬降雨徑流。

（1）降雨量為100 mm，降雨歷時均為50~60 min。

（2）污水配制：泥土顆粒配置污水模擬面源污染中的固體顆粒懸浮物(SS)。

（3）監測方法，現場試驗從2009年6月開始每個月1次，連續5次。監測徑流水中總氮（TN）、總磷（TP）和固體顆粒懸浮物（SS）的濃度變化[5]。

（4）各監測點取樣均取3次，做3次重復求平均值，以減小試驗誤差。

（5）評估不同植物的固土能力。

植物生長穩定之后，分8個土層深度對種植不同植被的濱岸緩沖帶樣地進行土壤抗剪切強度測定，4次重復求平均值。

2結果與分析

2.1草本白花三葉草對SS的凈化能力及固土能力

圖1、圖2分別為白花三葉草對徑流水中SS去除效果和白花三葉草在加固土壤方面的試驗結果。

由圖1可知，白花三葉草前12 m對徑流水中的SS去處效果明顯。12 m之后去除效果趨于平緩，全程去除率為82.81%。

由圖2可知，種植有白花三葉草的土壤，表層土0~5 cm處的土壤抗剪切能力為60 kPa，這個數值在5~20 cm處出現了上升并在20 cm處達到了峰值，而其后開始出現明顯的下降最終低至初始水平，可見白花三葉草對于土壤淺層土的固定有著一定的有益作用。

2.2灌木沙棘對SS的凈化能力及固土能力

圖3、圖4分別為沙棘對徑流水中SS去除效果和沙棘在加固土壤方面的試驗結果。

由圖3可知，徑流水在經過沙棘緩沖帶的過程中，徑流水中的SS不但沒有出現下降反而出現了很大程度的上升，最大增幅可達到14.7%。雖然在整個過程中也出現了一些拐點但總體而言徑流水中的SS都呈現上升趨勢。

由圖4可知，種植有沙棘的土壤，在土層深度0~15 cm處土壤抗剪切能力在60~80 kPa，這于普通的土壤區別不大，但在土層深度15~30 cm處，土壤抗剪切能力最高可達121 kPa，可見沙棘的存在增加了土層深度15~30 cm處土壤的抗剪切能力，即沙棘對中淺層土壤的固土能力有一定的有益作用。

2.3小喬木檉柳對SS的凈化能力及固土能力

圖5、圖6分別為檉柳對徑流水中SS去除效果和檉柳在加固土壤方面的試驗結果。

從圖5不難看出和圖3相似的規律，徑流水中的SS的濃度沿程增加的趨勢較為明顯，在整個過程中SS濃度的最大增幅可達16%，這與草本緩沖帶徑流水中的SS濃度是截然相反的。

由圖6可知，種植有檉柳的土壤，在土層深度0~20 cm處土壤抗剪切能力在60~80 kPa，這與普通的土壤區別不大，但在土層深度25~40 cm處，土壤抗剪切能力最高可達132 kPa，可見檉柳的存在增加了土層深度25~40 cm處土壤的抗剪切能力，即檉柳對中深層土壤的固土能力有一定的有益作用。

3 結果與討論

緩沖帶通過在其上種植的濃密草皮層，能有效滯緩徑流，沉降、截留和吸附徑流中的各類污染物質[6-9]。緩沖帶的營建方式多種多樣，不同植物對面源污染物的凈化效果不盡相同。本次試驗試圖探索緩沖帶不同植物在水土保持方面所起的不同作用，通過試驗我們不難發現，在緩沖帶中對徑流水中SS凈化起主要作用的是草本，這與草本的高蓋度有很大的關系，同時草本的根系一般較淺，能有效減少徑流水對土壤的過渡沖刷，因而在污染物去除方面效果十分理想。

灌木和小喬木在其底下不生長草本且沒有枯落物覆蓋的情況下，裸露的土壤面積較大，受徑流水沖刷裸露土壤的一部分進入到徑流水中，使得徑流水中SS的濃度不但沒有降低反而出現了增加的趨勢。可見灌木和小喬木在對徑流水污染的凈化過程中不起主要作用，但是從固土能力試驗結果不難看出，雖然灌木和小喬木在對徑流水污染物的凈化方面收效甚微，但是對中淺層土壤、中層土壤和中深層土壤的保固卻有著十分重要的作用。

參考文獻：

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