CN101161944A

CN101161944A - 滨海盐碱地景观水体水生植物系统的构建技术

Info

Publication number: CN101161944A
Application number: CNA2006100161371A
Authority: CN
Inventors: 唐运平; 张志扬; 郑先强; 曾猛
Original assignee: Tianjin Academy of Environmental Sciences
Current assignee: Tianjin Academy of Environmental Sciences
Priority date: 2006-10-12
Filing date: 2006-10-12
Publication date: 2008-04-16
Anticipated expiration: 2026-10-12
Also published as: CN101161944B

Abstract

本发明公开了一种滨海盐碱地景观水体水生植物系统的构建技术。该方法针对滨海盐碱地景观河道土壤、水体含盐量高等特点，通过高含盐再生水洗盐技术和原土拌沙、排盐暗沟等防盐技术，以降低河道土壤、水体盐含量。同时，从增加观赏性和强化净化功能的目的出发，优选出适合盐碱地景观河道生态修复的水生及陆生先锋植物，并对先锋植物进行驯化及优化配置，成功构建起滨海盐碱地景观水体水生植物系统，有效改善环境景观，逐步恢复水体水质。

Description

滨海盐碱地景观水体水生植物系统的构建技术

技术领域

本发明涉及滨海盐碱地景观水体水生植物系统的构建，属于景观河道水环境生态修复技术领域。

背景技术

国内外，市政景观河道、湖泊对城市整体生态环境保持起着十分重要的作用，为了防止其水体水质恶化，一方面，严格限制排入景观水体的氮磷等营养盐指标；另一方面，对已污染的景观水体，采取有效的水质净化措施，以改善景观水体水质及生态环境，对此通常采用的环境修复技术有：化学方法、物理方法和生态方法。从以上3种技术的发展趋势来看，生态方法是景观水体修复最理想的方法，而在具体实施时，更趋向于多种技术的集成。

生态修复是指利用生态平衡、物质循环的原理和技术，改善或恢复受污染、受胁迫环境下生物的生存和发展状态。其中包含对生物生存的物理、化学环境的改善和对生物生有的食物链环境的改善等等。生态修复旨在加速恢复已被破坏的水生态系统，除了依靠水生态系统本身的自适应，自组织，自调节能力来恢复水生态系统原来的规律外，还通过一些辅助人工措施为水生态系统的健康运转服务而加快恢复。生态修复的提出，就是要调整生态修复的思路，摆正人与自然的关系，以自然演化为主，遏止水生态系统的进一步退化。早在上世纪七十年代，尤其是近十年，美国、德国、瑞士等发达国家就纷纷对以往的水环境治理思路进行反思，提出了尊重河湖系统的自然规律，生态治水的新理念。特别是近几年，世界上许多国家纷纷对水环境污染治理的战略目标和技术路线进行了重大调整，由单纯的“污染控制”转变为“水生态的修复和恢复”。与此同时，发达国家在河流污染治理和生态修复中，研究、开发和实践了多种值得借鉴的技术，并积累了宝贵的实践经验和教训。在国外，河流修复研究的75％是致力于河道形态的修复，大约40％是尝试修复丧失的河岸植被和湿地群落。近年来生态修复技术发展很快，在国外已经达到工程实用化的程度，并且积累了系列观测数据，如日本的坂川古崎净化场就是采用生态方法对河道水体进行修复的典型工程。

河流生态修复措施主要包含：生物措施，如植物生态修复，动物生态修复，生物增殖等；工程措施，如生态河道、生态堤岸和人工湿地等。自然型景观河流生态系统的修复主要以生物措施与工程措施相结合的方式为主，除了水生植物和水生动物的构建外，生态护岸工程也是河道生态修复的一项重要措施。这是因为从生态学角度讲，河岸带是水陆生态系统之间直接相互作用的功能界面区，通过河岸带，河流与陆地之间进行着频繁的物质和能量交换，河岸植被对侵蚀具有重要防护作用。而以往国内外在河岸防护工程中多采用浆砌或干砌块石、现浇混凝土、预制混凝土块体等结构形式，在城市河道护岸工程采用较多的是直立式混凝土挡土墙。这些护岸形式都会不同程度的对景观环境和生态环境造成破坏。国外很早就开始研究传统护岸技术对环境和生态的影响，20世纪60年代后期，德国及瑞士开始进行如何把生态学原理应用于土木工程，修复受损河岸生态系统的试验研究生态型护岸已成为国外护岸型式的发展方向。早在20世纪50年代，在莱茵河的治理工程中就提出了“近自然河道治理工程”，认为河道的整治要符合植物化和生命化的原理.护岸工程作为河道治理的重要手段，也应该注重河流生态技术。美国新泽西州曾采用生物护岸工程，用可降解生物纤维编织袋装土，形成台阶岸坡并种植植被，实际洪水的考验证实了它的可靠性。加拿大、日本曾采用草芦苇进行生物护坡，均取得了较好的效果。近年来，我国水利专家董哲仁开始从理论上探索“生态水工学”的理论框架，并在北京、上海、天津等城市开始一些小规模实验研究，探索修复受损河流生态系统的技术手段。生态型护坡在我国也有运用，如上海市的河道生态绿化护坡将岸坡防护和景观设计进行了有机的结合；永定河、潮白河等进行了生态护坡示范工程研究；广西漓江进行了生态护坡试验等。但从总体上看，我国生态护坡的应用处于起步阶段，仍需要进一步的试验和深入研究。

水生生态系统的修复，关键取决于稳定的和优化的水生植物群落的形成。众多的研究表明，植物能够吸收、降解水体中的氮磷营养盐和各种有机污染物，同时发达的植物根系还能对污染物起到吸附、过滤、沉淀作用，对藻类起到抑制作用。植被系统构建与恢复的优劣会不同程度的影响到整个河流生态修复净化、审美效果的成败，尤其对于景观河道更是如此。影响植物生长的因素除了气候、水分、养分以外，土壤的盐碱含量也非常重要。土壤盐碱含量过高，会对植被产生胁迫作用，影响其正常生长繁殖。现在，土壤盐碱化已经成为世界性问题，全世界盐碱地面积约近10⁹ha，每年还以1.0×10⁶～1.5×10⁶hm²的速度增长，我国的盐碱土壤面积约3×10⁸ha，主要集中在华北、西北和东北一些干旱和半干旱的地区。特别是我国西部地区，土地大面积盐渍化。土壤的盐渍化已成为重要的环境问题之一，盐渍土壤的物理和化学性状都较差。造成土地盐碱化的主要原因是缺水少雨、灌溉水矿化度高以及蒸发量过大，土壤深处的盐分因毛吸作用转向地表积累。国内外，在盐碱地改良措施上主要有蓄淡压盐、灌水洗盐、整平地面、深沟晒，及时松土深锄、大穴整地、开沟抬田、晚栽浅埋、分层施肥、覆盖戴帽(树盘覆盖地膜、幼树用塑料套住)、培育选择耐盐碱植物物种等。近年来又创造出隔盐袋、隔盐层法、微区改土法(腐殖酸肥料、过磷酸钙、锯末、植物残体和掺砂等)、施用石膏、磷肥、天然浮石等，而且在治理中常将各种措施相互结合即综合治理。

本发明所需修复的景观河道坐落在天津经济技术开发区，其土壤粘性大、透气性差、含盐量高以及土壤次生盐渍化严重，普通植物难以存活。因此，生态修复再生水景观河道时，应采取一定的洗盐、防盐和抑盐措施，为生态修复植被系统的构建提供前提保障。河道生态修复的关键点，是耐盐先锋植物的选择、驯化及优化配置，筛选耐盐先锋植物时，即要考虑植物在盐碱条件下的生长情况及其对水体水质的净化效果，又要兼顾河道整体的美观性。近些年，国内外科学家在河道、湖泊水生态系统修复及盐碱土壤的生态修复方面进行了大量的研究，取得了一定的进展，但也遇到了许多困难，究其原因，一方面是盐生植物的培育难度较大且时间长，即使水生植物被恢复，但也不能形成稳定、有效的水体水质保持及净化系统。这主要是因为盐碱条件下水生植物的定居非常困难，而多数工作的重点放在单一或几种植物是否成活这一问题上，对恢复稳定的水生植被系统所需要的环境前提考虑较少。另一方面是盐碱土壤水力洗盐技术需要大量的淡水资源，而我国人均淡水资源十分匮乏，只相当于世界平均水平的1/4，位居世界第110位。目前，我国有200多个城市缺水，包括北京、天津、深圳等重要城市，因此，迫切需要一种即经济又有效的方法来修复盐碱地景观水体的水生植物系统。

发明内容

本发明的目的是，提供一种滨海盐碱地景观水体水生植物系统的构建技术。该技术能充分利用再生水资源，有效降低水体中营养物质的含量，减少藻类的大量发生，从而达到逐渐恢复景观水体水质、改善水体水生态环境，提升城市整体形象的目的。

本发明所述的滨海盐碱地景观水体水生植物系统构建技术，适用于土壤粘性大、透气性差、含盐量高以及土壤次生盐渍化严重的景观河道的生态修复。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

滨海盐碱地景观水体水生植物系统的构建技术，包括下列步骤：

(1)筛选耐盐先锋植物：将沉水、挺水及陆上先锋植物，分别置于盐浓度为6000～18000mg/L，温度为20～30℃的环境中进行培养，将能在此盐浓度范围内正常生长的植物作为耐盐先锋植物；

(2)景观河道洗盐、防盐处理：采用污水处理厂再生水对景观河道进行洗盐和压盐，1年后，河道出水含盐量降低为4000～6000mg/L，同时，采用原土拌沙、排盐暗沟、排盐暗管及可降解薄膜技术对河道进行防盐；

(3)建立植物恢复区域：将景观河道划分为生态护岸带、河滨缓冲带和中心岛3个植物恢复区域；

a.生态护岸带的种植：待河道洗盐、防盐工程结束后，在生态护岸带的浅水区域种植沉水先锋植物，岸边配置挺水先锋植物，岸上种植陆上先锋植物；

b.河滨缓冲带的种植：主要配置绿化草坪和陆上先锋植物；

c.中心岛的种植：中心岛的浅水区域种植沉水先锋植物，岛上种植挺水先锋植物和陆上先锋植物；

沉水、挺水及陆上先锋植物均按4～6株/m²的密度进行种植，种植深度为1～4cm，河道水力停留时间为14～16天，水力负荷为50～70L/(m²d)；

(4)景观河道水生植物系统的构建：当生态护岸带、河滨缓冲带和中心岛植被恢复后，让其逐步自然扩展、演替，直至盐碱地景观水体水生植物系统被成功构建。

本发明所述的耐盐先锋植物包括：沉水、挺水及陆上先锋植物，其中挺水植物包括：水葱、三棱草、香蒲、美人蕉和扁杆镳草；沉水植物包括：川蔓藻和篦齿眼子菜；陆上植物包括：盐地碱蓬、凤尾兰、柽柳和西伯利亚白刺。

本发明所述再生水洗盐是指：在河道建设初期，补充水源为污水处理厂含盐量为4000～6000mg/L的再生水，由于河道底质的含盐量高达25000～38000mg/L，一定时期内河水的流动会将溶出的盐份带离河道，起到降低底泥含盐量的作用；压盐是指：底泥土壤含水量饱和后会下渗，将表层中的盐碱带到土壤深层，起到降低土壤表层含盐量的作用。

本发明所述的原土拌沙是指：原状土与建筑用砂以1∶4的比例混匀后置于岛上，厚30cm；排盐暗沟是指：沟间距10米，沟断面400mm×400mm，排水滤料为3-8mm炉渣，上面放置30cm厚的绿地用土；排盐暗管是指：管间距10米，暗管材质为薄壁波纹塑料管，80mm，收水管排水断面400mm×400mm，排水滤料3～8mm炉渣，上面放置30cm厚的绿地用土；可降解薄膜是指：于原状土表面铺设农用可降解薄膜，在薄膜上放置20cm和30cm厚的绿地用土。

本发明的滨海盐碱地景观水体水生植物系统构建技术，具有如下特点：

(1)本发明的滨海盐碱地景观水体水生植物系统构建方法，具有投资少，效果显著不产生二次污染等特点；

(2)该技术能充分利用再生水资源，有效降低水体中营养物质的含量，改善盐碱景观河道水生态环境，提高水体质量；

(3)可逐渐恢复盐碱景观河道的生态平衡，具有长期景观效应，利用再生水资源作为景观河道用水，能有效节约淡水资源，具有可观的经济效益。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明做进一步的描述。

实施例

1、全面调查天津经济技术开发区再生水景观河道土壤及植被系统的现状，结果显示，河道土壤粘性大、透气性差、含盐量高以及土壤次生盐渍化严重，植被以零星的碱蓬、碱蓬加芦苇等群落为主，这为后续生态修复提供可靠的数据及背景支持。

2、筛选耐盐挺水、沉水及陆上先锋植物

耐盐挺水先锋植物的筛选：在实验室中，分别配制盐浓度为6000mg/L、9000mg/L、10000mg/L、12000mg/L、14000mg/L、15000mg/L和18000mg/L的水溶液，作为植物培养用水。将挺水植物水葱、香蒲、美人蕉和扁杆镳草修剪整齐后种植在体积约50L，水深30cm的塑料桶中进行种植，每种植物栽培4桶(每桶水溶液盐浓度均不同)，每桶5株，每周换水一次，时间为6周，定期观察植物生长情况。实验结果表明，挺水植物水葱、香蒲、美人蕉和扁杆镳草都具有较好的耐盐特性，均可作为盐碱地景观水体生态修复的先锋植物；

耐盐沉水先锋植物的筛选：在实验室中，将野外采集或市场购买的沉水植物川蔓藻，蓖齿眼子菜，马来眼子菜，线叶眼子菜，狐尾藻，金鱼藻，黑藻，菹草，苦草，水兰，派斯小水兰，刺叶皇冠，大波浪草移植在7个体积125L的玻璃缸中，底层铺10厘米厚砾石，分别加入100L河道水，加NaCl调节盐度到10ms/cm，三周后将生长较好的种类移入盐度为15ms/cm的塑料水箱中进行培养，将能耐受此盐度种类挑选出，作为耐盐沉水先锋植物，最终优选出2种耐盐沉水先锋植物：川蔓藻和篦齿眼子菜；

耐盐陆上先锋植物的筛选：试验方法主要以景观河道8个中心岛的现场中试种植试验为主，以实验室小试试验为辅，同时在各个岛上采用原土拌砂、排盐暗沟、排盐暗管和铺可降解塑料膜的防盐技术措施，以便观察不同防盐措施下植物的生长情况，试验最终优选出4种耐盐陆上先锋植物：盐地碱蓬、凤尾兰、柽柳和西伯利亚白刺。

3、景观河道洗盐、防盐处理：利用天津经济技术开发区污水处理厂再生水对景观河道进行洗盐和压盐，在河道建设初期，补充平均含盐量为5100mg/L的再生水，由于河道底质的平均含盐量高达30000mg/L，一定时期内河水的流动会将溶出的盐份带离河道，能有效降低底泥含盐量，同时，河底土壤含水量饱和后会下渗，将表层中的盐碱带到土壤深层，这也起到了降低土壤表层含盐量的作用。

采用排盐暗沟、排盐暗管、铺设可降解薄膜和原土拌沙技术对景观河道进行防盐，为河道水生植物系统的构建提供必要的前提保障，各项基底防盐工程技术简介见下表：

4、将整个景观河道划分为生态护岸带、河滨缓冲带和中心岛3个植物恢复区域。

5、生态护岸带的生态修复：在生态护岸带的浅水区域种植耐盐沉水先锋植物川曼藻和篦齿眼子菜，岸边配置耐盐挺水先锋植物水葱、三棱草和香蒲，岸上种植耐盐陆上先锋植物盐地碱蓬、西伯利亚白刺、凤尾兰和柽柳。

6、河滨缓冲带的生态修复：河滨缓冲带主要配置绿化草坪，乔冠木和耐盐陆上先锋植物盐地碱蓬、西伯利亚白刺、凤尾兰、怪柳。

7、中心岛的生态修复：中心岛的浅水区域配置耐盐沉水先锋植物川曼藻和篦齿眼子菜，岛上种植耐盐挺水先锋植物美人蕉、水葱、三棱草、香蒲和耐盐陆上先锋植物碱蓬。根据景观效果及水力洗盐结果优化配置生态护岸带、河滨缓冲带和中心岛种植的植物，并定期浇灌、维护景观河道所移植的植物，保证植物稳定、正常的生长繁殖。

生态护岸带、河滨缓冲带和中心岛的耐盐沉水植物、挺水及陆上先锋植物均按5株/m²的密度进行种植，沉水植物种植深度平均为2cm，挺水和陆上植物种植深度平均为3cm，河道水力停留时间为15天，水力负荷为60L/(m²d)。

8、当生态护岸带、河滨缓冲带和中心岛植被逐步恢复后，让其逐步自然扩展、演替，直至成功构建景观水体水生植物系统。

Claims

1.一种滨海盐碱地景观水体水生植物系统的构建技术，包括下列步骤：

(1)筛选耐盐先锋植物：将沉水、挺水及陆上先锋植物，分别置于盐浓度为6000～18000mg/L，温度为20-30℃的环境中进行培养，将能在此盐浓度范围内正常生长的植物作为耐盐先锋植物；

b.河滨缓冲带的种植：主要配置绿化草坪和陆上先锋植物；

2.如权利要求1所述的系统构建技术，其中挺水植物包括：水葱、三棱草、香蒲、美人蕉和扁杆镳草；沉水植物包括：川蔓藻和篦齿眼子菜；陆上植物包括：盐地碱蓬、风尾兰、柽柳和西伯利亚白刺。

3.如权利要求1所述的系统构建技术，其特征在于步骤(2)所述的再生水洗盐是指：在河道建设初期，补充水源为污水处理厂含盐量为4000～6000mg/L的再生水，由于河道底质的含盐量高达25000～38000mg/L，一定时期内河水的流动会将溶出的盐份带离河道，起到降低底泥含盐量的作用；压盐指是指：底泥土壤含水量饱和后会下渗，将表层中的盐碱带到土壤深层，起到降低土壤表层含盐量的作用。

4.如权利要求1所述的系统构建技术，其特征在于步骤(2)所述的原上拌沙是指：原状土与建筑用砂以1∶4的比例混匀后置于岛上，厚30cm；排盐暗沟是指：沟间距10米，沟断面400mm×400mm，排水滤料为3～8mm炉渣，上面放置30cm厚的绿地用土；排盐暗管是指：管间距10米，暗管材质为薄壁波纹塑料管，80mm，收水管排水断面400mm×400mm，排水滤料3～8mm炉渣，上面放置30cm厚的绿地用土；可降解薄膜是指：于原状土表面铺设农用可降解薄膜，在薄膜上放置20cm和30cm厚的绿地用土。