滄州渤海新區(qū)鹽漬土改良及植被修復(fù)研究

鐘為勝，肖 賀

（中電建路橋集團(tuán)有限公司，北京 100000）

近年來，市場上的綠化基本能夠滿足景觀功能的需要，但很少從生態(tài)學(xué)的角度來考慮生態(tài)保護(hù)和生態(tài)修復(fù)。一方面，片面追求綠化的“覆蓋率”，對植物習(xí)性缺乏足夠的了解，生物多樣性考慮不足，鄉(xiāng)土植物運用較少，植物群落的穩(wěn)定性和抗逆性差，植被恢復(fù)完成1～2 年后出現(xiàn)大規(guī)模衰退現(xiàn)象；另一方面，生搬硬套園林式的設(shè)計手法，大量使用不合理的植物，背離生態(tài)建設(shè)“生態(tài)適應(yīng)性、道路安全性、免人工養(yǎng)護(hù)”的目標(biāo)。針對植物使用的合理性，本文以黃驊市蒼南河岸強鹽漬土為對象,進(jìn)行了鹽漬土植被修復(fù)技術(shù)構(gòu)建研究，為渤海灣泥質(zhì)海岸強鹽漬土改良植被修復(fù)的適用性技術(shù)提供了技術(shù)參考。

1 植物種類篩選

為了保證快速見綠、改良鹽漬土的同時實現(xiàn)，物種選擇應(yīng)遵守灌木為主喬灌草結(jié)合、鄉(xiāng)土種為主種類繁多的原則進(jìn)行。物種選擇的關(guān)注點還有植物的耐鹽、抗旱抗寒能力。復(fù)合配方種子在坡面表現(xiàn)效果可滿足長于周圍原生植被的生長周期，結(jié)合景觀建植還可實現(xiàn)四季常綠的景觀效果。

在渤海灣植物名錄的基礎(chǔ)上，根據(jù)實驗篩選結(jié)果及工程經(jīng)驗，選取植物（見表1），并對喬木、灌木品種進(jìn)行種子預(yù)處理方式研究，以期達(dá)到80%以上的發(fā)芽率及成活率，保證種子出苗整齊、健康。

表1 綠色防護(hù)植物群落物種篩選結(jié)果

對于喬木種子的處理采用以下方法：

1）為了防止種子染病腐敗、幼苗病害，先采用3%的雙氧水進(jìn)行浸種24h；

2）將消毒后的種子沖洗干凈后，按照《林木種子檢驗規(guī)程GB2772-1999》對植物種子進(jìn)行浸種處理；

3）將處理好的種子播種并置于室溫下，每日觀察并記錄發(fā)芽數(shù)。如圖1-4 所示。

圖1 種子發(fā)芽試驗

圖2 喬木種子發(fā)芽試驗（從上至下依次為國槐、杜梨）

圖3 灌木種子發(fā)芽試驗

圖4 草本種子發(fā)芽試驗

2 智能監(jiān)測與管養(yǎng)系統(tǒng)建植技術(shù)研究

結(jié)合室內(nèi)發(fā)芽率試驗結(jié)果，將處理好的種子與噴薄材料混合，利用水力噴播機進(jìn)行建植。對于落葉喬木國槐和杜梨采用人工景觀種植和機械建植的方式進(jìn)行構(gòu)建。

3 智能監(jiān)測與管養(yǎng)系統(tǒng)

三分栽種、七分管養(yǎng)，初期及時到位的養(yǎng)護(hù)管理，才能保證植被長久護(hù)坡。綠化初期土壤蓄水保水能力差，植物生長初期對水分的要求較為嚴(yán)格，若不能保證水分，植被會很快枯死，因此需要實時掌握坡面土壤含水狀況。

智能監(jiān)測與管養(yǎng)系統(tǒng)通過高精度監(jiān)測探頭對土壤含水率和含鹽量進(jìn)行監(jiān)測，實時自動采集邊坡土壤含水率以及含鹽量監(jiān)測數(shù)據(jù)，掌握土壤的相對含水率以及含鹽量情況，結(jié)合北斗高精度定位技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等，搭建大數(shù)據(jù)平臺，對實時數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析，如有土壤含鹽量超過預(yù)警值，則向相關(guān)人員發(fā)出通知，采取適當(dāng)?shù)拇胧┮詼p低含鹽量；如土壤含水率已經(jīng)達(dá)到預(yù)警值，可以通知相關(guān)人員進(jìn)行灌溉補水。通過智能監(jiān)測可為生態(tài)修復(fù)提供科學(xué)數(shù)據(jù)，借助監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測并做出下一步?jīng)Q定，實現(xiàn)提高渤海灣泥質(zhì)海岸鹽堿土改良及生態(tài)修復(fù)的可能性。

3.1 系統(tǒng)組成

智能監(jiān)測與管養(yǎng)系統(tǒng)由氣象站、電磁閥、傳感器、智能噴頭、無線采集控制器和控制系統(tǒng)組成。

利用傳感器、氣象站及無線采集控制器采集空氣溫度、空氣濕度、土壤溫度、土壤濕度、土壤含鹽量、風(fēng)向、風(fēng)速、雨量、氣壓等氣象數(shù)據(jù)，利用鹽度傳感器采集土壤含鹽量，系統(tǒng)實時監(jiān)測土壤墑情、含鹽量及各種氣象數(shù)據(jù)，出現(xiàn)異常情況自動報警；自動保存各類數(shù)據(jù)，將多種歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計對比，分析預(yù)測未來土壤墑情、含鹽量和氣象變化；管理者可在控制系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置土壤濕度或土壤含鹽量閾值，根據(jù)傳感器和氣象站提供的各類數(shù)據(jù)，系統(tǒng)地將數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對比，到達(dá)閾值時系統(tǒng)自動開啟電磁閥，超出閾值即關(guān)閉電磁閥，可實現(xiàn)智能灌溉（例如：設(shè)置土壤濕度為40～60%，當(dāng)傳感器或氣象站監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示土壤濕度低于40%時，系統(tǒng)自動開啟電磁閥，開始噴灌，當(dāng)土壤溫度到達(dá)60%時系統(tǒng)自動關(guān)閉電磁閥）；使用者還可以通過無線采集控制器接收和發(fā)送信息，無需人員到場，即可利用手機APP 遠(yuǎn)程控制電磁閥開關(guān)，實現(xiàn)智能噴灌。

3.2 數(shù)據(jù)采集與傳輸

分布式在線監(jiān)測系統(tǒng)連接如圖5 所示。

圖5 分布式在線監(jiān)測系統(tǒng)連接示意圖

土壤含水率傳感器和拉繩位移計配置專用的采集終端，采集終端采用LoRa 組網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)，設(shè)備將采集的土壤濕度數(shù)據(jù)和土壤含鹽量定時定點發(fā)送給網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆品?wù)器平臺，用戶可以通過聯(lián)網(wǎng)設(shè)備（如手機、IPAD 和筆記本電腦等）直接查看監(jiān)測數(shù)據(jù)。采集設(shè)備采用高容量電池，在設(shè)定的采集上報機制下，電池至少可以工作兩年。采集終端和網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)采用無線LoRa 傳輸，無線布線。

3.3 應(yīng)用軟件與數(shù)據(jù)分析

土壤濕度為了實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程查看和監(jiān)測設(shè)備的遠(yuǎn)程控制功能，需要進(jìn)行項目在線監(jiān)測系統(tǒng)的研發(fā)，實現(xiàn)項目展示、數(shù)據(jù)查詢、設(shè)備管理、預(yù)警管理和報表下載等功能。將監(jiān)測系統(tǒng)的功能模塊劃分為主頁展示、設(shè)備管理、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)分析、預(yù)警管理和報表管理等。

1）主頁展示。此功能模塊實現(xiàn)項目概況信息的展示功能。包含以下主要內(nèi)容：

系統(tǒng)內(nèi)容展示：作為平臺客戶端的首頁，其展示的主要內(nèi)容包括項目工程簡介，實時顯示監(jiān)測數(shù)據(jù)。

監(jiān)測點位篩選展示和告警顯示：方便用戶重點展示關(guān)注監(jiān)測點位的信息。

監(jiān)測點位摘要信息顯示：光標(biāo)在監(jiān)測布點位置上方時，小框提示監(jiān)測點的摘要信息，并可進(jìn)入監(jiān)測點管理頁面，從而實現(xiàn)進(jìn)一步的管理功能。

預(yù)警歷史列表顯示：用于簡要地展示歷史預(yù)警信息，并鏈接到預(yù)警管理頁面。

2）設(shè)備管理。此功能模塊實現(xiàn)監(jiān)測點的設(shè)備管理功能，包括監(jiān)測點位置詳情、設(shè)備簡介、維護(hù)信息和預(yù)警詳細(xì)信息等內(nèi)容。

3）數(shù)據(jù)管理。此功能模塊實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的來源和數(shù)據(jù)算法模塊的配置。方便系統(tǒng)使用多種數(shù)據(jù)來源，選擇合適的算法，進(jìn)而實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析功能。

4）數(shù)據(jù)分析。此功能模塊實現(xiàn)各個監(jiān)測點位傳感器的數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)對比、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和報表管理功能。

5）預(yù)警管理。此功能模塊實現(xiàn)預(yù)警信息的顯示和處理，包括已處理預(yù)警信息和處理細(xì)節(jié)詳情的顯示，未處理預(yù)警信息和處理向?qū)ВA(yù)警閾值的設(shè)置，信息推送設(shè)置等功能。

6）報表管理。此功能模塊實現(xiàn)按日/周/月/年的報表管理功能，提供報表的定制、生成和下載功能。

7）手機端界面。現(xiàn)場儀器安裝完成后，通過網(wǎng)絡(luò)終端將實時數(shù)據(jù)傳輸至處理平臺，分析后進(jìn)行展示，并對達(dá)到預(yù)警值的觀測項進(jìn)行報警通知，將問題及時向相關(guān)人員通報。

智能監(jiān)測與管養(yǎng)系統(tǒng)可實現(xiàn)如下功能：

1）根據(jù)土壤墑情數(shù)據(jù)，實現(xiàn)智能灌溉，保證植物的正常生長；

2）通過PC 端或手機端控制電磁閥開關(guān)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制澆水；

3）實時監(jiān)測土壤墑情、氣象數(shù)據(jù)，實現(xiàn)異常數(shù)據(jù)自動報警；

4）多種數(shù)據(jù)統(tǒng)計對比，實現(xiàn)對未來各類數(shù)據(jù)走向的預(yù)測分析。

系統(tǒng)優(yōu)點如下：

1）遠(yuǎn)程終端控制+智能分析判斷全面實現(xiàn)智能化灌溉；

2）實時監(jiān)測，自動報警，全方位掌握土壤情況；

3）歷史數(shù)據(jù)保存，預(yù)測分析，為管理者決策提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

3.4 智能灌溉系統(tǒng)

泥質(zhì)灘涂海岸澆水養(yǎng)護(hù)難度大，對于綠化及景觀要求高、建設(shè)期無法滿足植物成活周期的情況下，可以采用智能監(jiān)測與灌溉系統(tǒng)，以提高種子成活率，保證綠化效果達(dá)到設(shè)計要求。