基于多因子评估的滹沱河河岸草本植物生态修复筛选_张庆华.pdf

第 19 卷 第 1 期湿地科学与管理 Vol.19No.1 2023 年 2 月WETLAND sCiENCE&MANAGEMENT Feb.2023城市河道是城市中的生态廊道和景观组成成分，可提供重要的生态系统服务。我国对城市河道生态修复的研究主要集中于生态修复视角下的景观设计、植物配置以及植物对水体污染的修复效果方面（石占成等,2021;王巧良等,2019;戴肖云等，2018），对筛选景观河道生态修复适宜植物的关注不多，且所做的研究多集中于水生草本植物（黄晓艺等,2019），对沙生草本植物研究较少。国内已有学者运用不同的方法筛选沙生植物，如贠健全等（2018）采用层次分析法（AnalyticHierarchyProcess,AHP）构建沙生植物的综合评价体系，从多因子角度评价珠海荷包岛 61 种野生沙生植物资源；潘旭东等（2011）采用综合分析法对盐漠带植物种群的结构组成、物种多样性及生态位宽度等进行研究，为退化盐漠带生态系统的恢复与重建提供了参考物种；张云玲等（2015）在石油开采区直接选择本地优势沙生植物进行草场植被恢复与重建；罗晓哲等（2008）采用引种试验法进行耐盐、耐旱品种的种植试验，1994 年初步筛选出适宜于塔里木沙漠公路生物防沙的种苗等。基于多因子的层次分析法可应用在宏观尺度上的植物材料选择，如王洁瑾等（2021）对宁波市的道路绿化植物进行适宜种筛选；李翔等（2015）运用层级分析法对华南地区的耐荫植物进行筛选，鲁梦莹等（2018）对河北滨海及周边地区的滨海植物材料进行评价。本研究通过构建多因子评价模型，探索河流沙生生境修复中草本植物选择的方法，为河流沙生生境生态修复提供科学依据。基于多因子评估的滹沱河河岸草本植物生态修复筛选张庆华（中铁十二局集团第三工程有限公司，山西太原030024）摘 要 为评估植物在沙生河岸生境中的生态修复潜力，采用河流生境分类的方法，针对滹沱河河岸生境条件选择一批抗旱植物，并以4个主导生态因子和7个次要生态因子构建多因子评价模型。结果表明：评分在 0.712 0.987 的优、良两组植物在原生环境忠诚度、广布度、耐旱性、耐瘠薄性等方面有较高的潜力，更适合作为沙生河岸生境修复中的先锋植物，针对不同河流生境单元将这两组植物进一步分类，细化成 9 种草本植物组合并落地。通过多因子评估与河流生境分类的方法，量化所选植物材料的综合评估值，可准确筛选出能适应特定河岸沙生生境的草本植物。关键词 沙生生境；草本修复；河流湿地；河流生境修复；层次分析法中图分类号：X171.4文献标识码：A文章编号：1673-3290(2023)01-0034-05screening of Riparian Herbs of Hutuo River Based on Multi-factor Assessment for Ecological RestorationZHANG Qing-hua（The Third Engineering Co.,Ltd.of China Railway 12th Bureau Group,Taiyuan 030024,shanxi,China）Abstract in order to evaluate the ecological restoration potential of the plants in the sandy riverine habitat.A batch of drought resistant plants were selected according to the riverine habitat conditions of the Hutuo River by using the method of river habitat classification,and a multi-factor evaluation model was constructed with 4 dominant ecological factors and 7 secondary ecological factors.The results showed that the plants of superior level and good level with a score of 0.7120.987 had high potential in terms of native environment loyalty,distribution,drought tolerance,barren tolerance,and were more suitable for being the pioneer plants in the restoration of sandy riparian habitats.At the same time,the two groups of plants were further classified according to different river habitat units,and were subdivided into 9 herbaceous plant combinations and located to sites.By combining multi-factor assessment with river habitat classification,the comprehensive evaluation value of the selected plant materials was quantified,so as to more accurately screen the herbaceous plants that can adapt to the specific riparian sand habitat.Key words Desert habitat;Herbaceous restoration;River wetland;River habitat restoration;Analytic Hierarchy Process收稿日期：2022-06-28基金项目：滹沱河生态修复工程沙生生境的草本植物选择及应用研究作者简介：张庆华，工学学士学位，主要研究方向：生态修复。E-mail:DOi:10.3969/j.issn.1673-3290.2023.01.0735 第 1 期第 19 卷 第 1 期湿地科学与管理 Vol.19No.1 2023 年 2 月WETLAND sCiENCE&MANAGEMENT Feb.20231研究区概况滹沱河属于海河五大水系之一的子牙河水系，总面积 2.4 万 km2。其中，石家庄境内长约 205 km，是市域内的主要河流，也是石家庄最大、最重要的行洪河道。上个世纪5060年代，滹沱河受水利工程、城市建设等影响，河道相继断流、干涸，河床裸露、土壤退化、植被大幅减少，滨河区域环境遭到严重破坏。2017 年启动滹沱河生态工程，修复河道的退化生境，范围为黄壁庄水库坝下到深泽东界，全长109 km，分 3 期实施，目前一、二期均已完工。通过河道清理重塑、植被修复等手段，滹沱河得到一定程度的修复。但在河道治理过程中，部分原处于河道中的沙地环境暴露在外，生境环境恶劣，植物难以生长，成为生态修复中的一大难点。2 研究方法2.1 河流生境分类利用 Arcgis 分析软件，将研究区划分为 12 个小流域生境单元（H1 H12）（图 1），其中，涉及水库的 H1、H2 两个流域单元不参与生境分类。选取海拔、河道坡度、河流蜿蜒度、河网等级、土壤类型作为本文的生境分类指标。对各个小流域生境单元的生境分类指标特征进行描述（表 1），可知各生境单元间的平均海拔和河道坡度差异较大，海拔最大值为 1 218 m，最小值为 5 m；坡度最大值达63.14，最小值近乎于0。河流蜿蜒度介于0.891.22之间，以笔直性河道为主。河流等级差别不大，一般为 3 级河流。对处理后的河流生境分类结果数据进行非参数检验，满足正态分布后，用 SPSS 软件进行聚类分析，将河流生境类型划分为类、类、类。类河流生境共 4 个小流域单元，大部分位于流域上游，地势略有起伏，海拔 5 525 m，平均海拔116.78 m。1）类河流河道平缓，河流较平直，蜿蜒度介于0.89 1.03之间，河网等级为2级或3级，两岸以沙化河岸为主，少见植被。2）类河流生境共 2 个小流域单元，位于流域中游，地势略有起伏，海拔 23 209 m，平均海拔 55.89 m。类河流河道平缓，河流相对较蜿蜒，蜿蜒度 1.07 1.22，河网等级为 2 级或 3 级，河岸以草本植物群落为主。3）类河流生境共 4 个小流域单元，位于流域下游，地势最平缓，海拔 10 81 m，平均海拔 34.13 m。类河流河道平缓，蜿蜒度 1.01 1.09，河网等级为 3 级，河岸以草本植物群落为主（图 2）。根据河流生境大类，兼顾景观效果，梳理每类生境中更适宜使用抗旱植物和景观植物的区域，加入景观植物组合，将3类生境细分为7个单元（图3）。其中，类生境的 1-2 单元、类生境的 2-2 单元、类生境的 3-2 单元、3-3 单元生境条件更好，更适宜景观植物生长。根据植物综合评价筛选结果，结合该细分单元确定最终落地。2.2 抗旱植物预选择为筛选适宜沙生河岸生境修复的植物材料，抗旱植物具有以下 3 个特点：1）适合在沙生生境生长，具有一定的抗旱、抗瘠薄能力，且能长期适应此类图 1 研究区流域单元Fig.1 Watershed unit of study area表1河流生境分类指标特征描述 Table 1 Description of characteristics of river habitat classification indicators分类指标最小值最大值均值标准差海拔/m51 21976.2047.65河道坡度/(m/km)0.000 10.003 5 0.001 8 0.002 5河流蜿蜒度0.891.221.050.08河网等级232.820.39张庆华：基于多因子评估的滹沱河河岸草本植物生态修复筛选36湿地科学与管理 第 19 卷图 2 研究区生境分类Fig.2 Habitat classification in the study area生境；2）植物材料播种与种植较为方便，播种后成活率高，生长较快，能够满足实地应用的需求；3）景观效益强，植物材料应该具有一定的观赏价值，能够应用于园林绿化，观赏期宜长，景观效果突出为佳。通过查阅中国植物志（吴征镒等,1977）及河北植物志（贺士元等,1986）等植物志和专家指导、实地考察等方法，初步选出满足以上条件的 45 种陆生草本植物。整理植物名称、生活史、分布及生境、物候期、生长习性、繁殖方式、应用频率和铺地效果等信息，根据评价模型对植物材料进行打分与分级。2.3 构建评价模型2.3.1 建立层次结构模型基于研究区的生境条件，结合植被生长状况、样地立地条件等调查结果，本研究以选取的 45 种陆生草本植物为基础，建立以植物原生环境忠诚度、广布度、耐旱性、耐瘠薄性为主导生态因子，以生长速度、覆盖效果、养护难度、繁育难度等为次要生态因子的评价指标体系。根据每个层次各因子的重要性赋值，求得准则层与指标层各个因子的相应权重，并进行一致性检验。经检验，各层CR均小于0.1，故层次排序具有满意的一致性（表2）。该评价指标体系可综合反映备选植物材料的生态适应性、生物学特性、经济性、景观性及开发潜力。准则层（B）从植物特性和市场应用价值 2 个方面考虑，目的是挑选出既能够在沙生环境中良好生长、又具有一定推广应用价值的植物。准则层生境情况（B1）选择原生环境忠诚度（C1）和广布度（C2）作为指标，原生环境忠诚度（C1）指的是植物对原生生境的依赖程度，仅能在沙生环境中生长的植物分数越高，广布度（C2）指植物