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土壤生物工程技术的河道坡岸生态修复

摘要:土壤生物工程技术属于新型的集成工程技术,是利用存活植物来构筑边坡的新技术,在河道坡岸生态修复中,表现出良好的应用前景。本文就土壤生物工程的原理进行阐述,并针对土壤生物工程技术在河道坡岸生态修复中的应用做出总结。

关键词:土壤生物工程技术;河道坡岸生态;修复;应用

土壤生物工程是利用种植一些植物及其一些辅助工程来巩固边坡结构,减少水土流失,保护植被及改善周边生态环境的一项工程。近年来欧美一些发达国家用这种方法来加固边坡结构和保护环境,也有记载我国古代也用这种方法来达到稳定边坡的目的。1996年,DonaldGray教授和RobbinSotir女士撰写了论文“边坡稳定的生物技术和土壤生物工程”对美国边坡稳定和侵蚀控制中的宝贵的经验进行了总结,为土壤生物工程奠定了理论和实践基础。随着人们保护环境意识的加强,逐步认识到土壤生物工程对生态修复有着重要的意义。现代土壤生物工程利用生态学原理,周密的考察和设计实际的植物和土壤生态系统,同时利用植物强化土壤的结构,限制表层的土壤颗粒,起到保护边坡的生态,防止水土流失,确保边坡的植被达到水平的作用。土壤生态技术同传统的工程技术相比,具有技术上、生态上、经济上和美学上的显著优势。但是,生物技术工程也不能完全取代传统的工程技术,两者要结合起来,达到进一步的完善。

一、土壤生物工程的原理

植物的根、茎或整体是具有生命力的土壤生物工程结构主体元素,将它们按照不同的方式和方法进行不同方位种植、插秧,建立一个个有强大生命的群体,起到稳固边坡,防止水土流失和修复生态的作用。

(一)对土壤的加固和稳定

植物的根系能够固定土壤,并且吸收其水分,使土壤的分子空间更加密集,从而使其结构更加稳固。

(二)控制水土流失

引起土壤侵蚀的原因除去人为的因素外,主要是降雨和风力。尤其是暴雨和疾风造成土壤表面的水土流失和土壤的侵蚀非常严重。边坡植物能够截留降雨,阻碍水流运动,调节土壤的湿度,一定程度上减少风力对土壤表面的破坏。

(三)修复生态

土壤生物工程影响边坡生态环境表现在以下几点:(1)利用拦截、蒸发蒸腾和存储等方式来促进土壤的水循环和土壤发育、形成表层活土,改善生态环境。(2)对接近地面的温度和湿度进行调节,以利于植物生长。(3)边坡的生态功能和生物多样性得到平衡发展。

二、河道坡岸生态修复的土壤生物工程技术

(一)活枝扦插技术

把可以扎根的活枝直接扦插在坡岸的土壤中,等其生根成活后,能够固定坡岸的土壤颗粒使其粘结性更强,还能起到吸收多余土壤水分作用。这种方法便捷且成活率高,可联合其他土壤生物工程技术使用。能够防止土壤表面受到侵蚀,改善周边的环境,为生物构建其安居环境。这项技术适用于生态问题和水力学问题相对简单的河段。

(二)活枝柴笼捆插技术

把有根的成活植物捆成一束,形成圆柱体的条状结构,然后水平方向将其掩埋,同时在其空隙处扦插一些活枝,以便对捆扎束起到固定作用,能够对坡岸起到有效的保护作用,防止坡岸受到侵蚀。水坝一样的坡岸结构,能够防止土壤颗粒的下滑,使坡岸的表面结构稳定,对植物的生长起到促进作用,有效改善植被的定居环境。这项技术可以应用在浅水的坡岸上,为了便于排水,坡岸的等高线呈阶梯状排列。

(三)活枝层栽技术

把活的有根枝条按照交叉或重叠的方式在土层间种植,为预防枝条成长初期出现垮塌、淋蚀、或者冲蚀,枝层间的土层要用土木织物包起来,用来扦插的无根枝条也采取这种方式处理,这样能有效延缓坡岸的径流流速,保护水土流失。

(四)有植被的土工布袋技术

使用土工布把坡岸的土壤包住,在土壤裸露出种植灌木。这种方法使坡岸的植被迅速生长,吸收粉尘,改善空气质量,增加有氧度。这项技术能够修复一些受到严重侵蚀的河段。

(五)指标检验方法

对于坡岸植物新生根系的测量,主要以现场挖掘法为主,即在实验场地中挖掘相关的植物根系,测定植物的生长深度和生物量,在岸坡植被的观测上,也应该采取该种方式。对于不同的岸坡种类,设置相应的固定样带,调查好植物的生活型、种类、物候相、高度、覆盖度、土壤剪切力、土壤湿度、土壤紧实度等等,采用土壤参数测试仪来确定土壤的参数情况。

三、土壤生物工程在西部生态环境保护中的应用

西部地区的一些植被,耐旱性较好,抗风护沙能力较强,在荒漠和草原中形成独特的灌木林,固沙护林能力较强。应用土壤生物工程实现对西部地区边坡的稳定和加固,再配合当地的植物资源,控制水土流失,保护西部地区的生态环境。由于土壤生物工程方法简单、造价便宜、效果明显,可以大规模地在我国西部、东北、西南和中原等落后地区的土壤侵蚀、水资源管理和水土保持中广泛应用。

四、结论

土壤生物工程对保护生态环境有着重要的作用,在多国都已经得到显著的成效。本文就它的基本原理以及一些技术应用进行阐述。该技术利民利国,既保护生态,维护环境,又造福人类。未来,土壤生物工程技术的运用前景将会非常广阔,值得科研工作者投入大量时间和精力进行研究和改进。

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[2]高甲荣,刘瑛,HanspeterRauch.土壤生物工程在北京河流生态恢复中的应用研究[J].水土保持学报,2008(03).

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[4]陈小华,李小平,张利权.河道生态护坡技术的水土保持效益研究[J].水土保持学报,2007(02).

作者:刘艺灏 单位:湖南省长沙市周南中学

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