CN107581148B

CN107581148B - 一种寒区废弃砂场两栖动物退化生境恢复方法

Info

Publication number: CN107581148B
Application number: CN201710947851.0A
Authority: CN
Inventors: 刘录三; 蔡文倩; 刘云龙; 徐飞; 袁鹏; 隋文志; 林岿璇
Original assignee: Chinese Research Academy of Environmental Sciences
Current assignee: Chinese Research Academy of Environmental Sciences
Priority date: 2017-10-12
Filing date: 2017-10-12
Publication date: 2020-08-11
Anticipated expiration: 2037-10-12
Also published as: CN107581148A

Abstract

本发明公开了一种寒区废弃砂场两栖动物退化生境恢复方法，包括以下步骤：1）恢复方案设计、2）地貌类型改造、3）植被快速恢复和4）小生境营造；本发明可快速有效地提升两栖动物的生境质量，进而助力于提高水生态系统的生物多样性，恢复生态系统功能，成本低，生态效益良好，适合在寒区河流物理干扰较为严重的区域推广使用。

Description

一种寒区废弃砂场两栖动物退化生境恢复方法

技术领域

本发明涉及一种寒区废弃砂场两栖动物退化生境恢复方法。

背景技术

两栖动物作为生态系统能量流动和物质循环中关键的一环，是河流水生态系统生物多样性功能保育的必要条件。两栖动物的活动范围局限于特定的潮湿环境中，对河流的生境质量状况较为敏感，是良好的环境监测指示生物。然而，受高强度人为干扰的负面影响，两栖动物生境退化严重，种群数量急速下降。以黑龙江省例，东北粗皮蛙为黑龙江省地方重点保护野生动物，东北林蛙已载入到中国濒危动物红皮书，属于予以关注的易危野生动物。

松花江流域存在着大量的采砂现象，而采砂改变河流的水文情势，扰动水体底质，破坏岸带植被，使得河岸带形成大片裸露滩地或大小不一、有明显隔离的光滩斑块，导致两栖动物生境严重退化，以致对两栖动物群落结构产生了不可逆的负面影响。随着人们环保意识的加强，学者们在松花江流域开展了大量的水生态系统修复研究。然而，由于人们对两栖动物生态学意义认识的不够深刻，尽管其在生态学中的地位举足轻重，该类群生境恢复和生物多样性保护工作在我国尤其是东北地区并未有引起充分的重视。

总的来看，除用两栖动物蛙类作为生态恢复工程效果评价的零星研究外，我国专门针对两栖爬行动物的生境恢复工程尚未见报道，而针对河流废弃砂场的两栖动物生境恢复工程更是处于起步阶段。本发明中，采用“恢复方案设计-地貌类型改造-植被快速恢复-小生境营造”的生境恢复技术体系，快速有效地提升两栖动物的生境质量，助力于提高水生态系统的生物多样性，恢复生态系统功能，成本低，生态效益良好，适合在寒区河流物理干扰较为严重的区域推广使用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种解决寒区采砂导致的两栖动物生境退化问题的生境恢复方法。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种寒区废弃砂场两栖动物退化生境恢复方法，包括以下步骤：

1）恢复方案设计：选取具有恢复潜力的河流废弃砂场，调查两栖动物多样性及其生境状况，识别生境退化的驱动因子，确定生态恢复目标，设计生境恢复方案，并对恢复区进行功能分区；

2）地貌类型改造：采用挖掘机就地挖取河沙，在滨水区构筑1个倒梯形沙坝后，在坝体和坝顶客土后密植草本植物，坝基内外两侧移栽沼柳，形成生物坝。合理配置水塘、常年积水区、沼泽、林地等地貌类型，优化林蛙迁徙通道；

3）植被快速恢复：生物坝植被恢复模式为耐旱和耐水淹的草丛和灌丛，常年积水区和水塘区植被恢复模式为挺水植物，沼泽区植被恢复模式为耐水淹的草丛(湿生)和第一灌丛，林地与岸滩之间的陡坡植被恢复模式为耐旱的、固土护坡能力强的第二灌丛，岸坡上的道路植被恢复模式为乔木林；

4）小生境营造：采用树根、树枝、草和碎石为蛙类的繁殖、越冬、觅食和休憩等生命行为营造多孔隙的小生境。其中，水塘小生境营造模式为石块、树根、树枝和草把，沼泽区与陡坡交界处、常年积水区为碎石，片状投放。

优选地，所述步骤1）中所述功能区包括觅食区、休憩区、产卵区、越冬区、生殖休眠区及林蛙迁徙通道；栖息地宽度不少于50米。

优选地，所述步骤2）中生物坝的高度要高于常水位线，但低于丰水位线；生物坝上的草丛为猪毛蒿和独行菜的一种或两种，灌丛则为松江柳、卷边柳或蒿柳的一种或多种组合。

优选地，所述步骤3）的挺水植物包括香蒲、水葱、泽泻中的一种或多种组合；湿生草丛包括小叶章、大叶章、菵草、狭叶甜茅、酸模叶蓼、猪毛蒿中的一种或多种组合；第二灌丛为松江柳、卷边柳或蒿柳中的一种或多种组合；乔木林为榆树、山荆子或稠李的一种或多种组合。

优选地，所述步骤4）中投放的石块，水塘底投放的是粒径为30 ~ 40 cm的天然石块，其它区域投放的则为2 ~ 40 cm左右粒径的石块，投放时混匀，留出充足的孔隙供两栖动物产卵、生殖休眠或休憩；树根选刚枯死的、5年生以上的榆树根，树枝选榆树、杨树的活体新鲜软枝条，草选生长旺盛的莎草、小叶章或大叶章的一种或多种组合；树枝和草均扎成把后将把头朝下，呈一字型紧密固定在树根上，形如草帘；常水位需没过树根和草把上3/4处。

本发明快速有效地提升两栖动物的生境质量，进而助力于提高水生态系统的生物多样性，恢复生态系统功能，成本低，生态效益良好，适合在寒区河流物理干扰较为严重的区域推广使用。

本发明具备以下有益效果：

（1）本发明在充分调查恢复区两栖动物群落结构的基础上，识别采砂对两栖动物生境的破坏状况，确定生境恢复目标，设计两栖动物退化生境的恢复方案，并进行合理的功能分区，为快速有效地提升生境质量奠定坚实的基础。

（2）本发明充分利用河道采砂对河岸带的破坏特点，对地貌类型进行合理的改造，形成水塘-草甸沼泽-柳灌丛-林地等错落有致的多种生境类型，在恢复两栖动物退化生境、优化林蛙迁徙通道的同时，免去了耗时耗力的砂砾底质改良工程，降低了废弃砂场的修复难度。

（3）本发明就地取材构筑生物坝，使得坝内的岸滩大部分时间处于静水或缓流状态，保证寒区5-7月蛙类顺利完成繁殖及变态发育，而雨季退水时坝内植被拦截泥沙亦可为生物提供赖以生存的有机质，有助于快速恢复坝内植被，而生物坝内外两侧及坝体、坝顶上茂盛的植被可为林蛙的迁徙提供遮蔽物。本发明投放的树根、树枝、草、碎石等基质，可为两栖动物提供优良的产卵基质和庇荫场所，营造多种小生境，有助于快速恢复两栖动物乃至整个水生态系统的生物多样性。

（4）本发明首次在寒区滨岸带生态恢复工程中将两栖动物作为河流生态系统恢复的关键一环，在带来良好生态效益的同时，也加深了人们对两栖动物的了解，提高人们对两栖动物生境的环保意识。本发明简单易行，成本低且管理容易，可广泛应用于物理干扰严重的寒区河流生态恢复工程。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为两栖动物生境结构平面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例1

研究人员在黑龙江省一级支流梧桐河干流丘陵段某废弃采砂场开展两栖动物生境构建工作，具体步骤如下：

（1）恢复方案设计

恢复区位于梧桐河主河槽左岸，海拔高度为94 m，采砂前河岸带土地利用类型为林地，是东北林蛙、黑龙江雨蛙、黑斑侧褶蛙等的优良栖息地。常年采砂导致枯水期出现大面积的砂砾底质的裸露浅滩，面积约为0.45 km²，宽度67 m ~107 m不等，长度约为194 m。技术人员于两栖动物繁殖旺盛期开展其群落多样性及生境状况的调查，结果表明，该区域未发现有尾目，仅发现无尾目（以下统称蛙类）4科4属5种，分别为花背蟾蜍（蟾蜍科蟾蜍属）、东北雨蛙（雨蛙科雨蛙属）、黑斑侧褶蛙（蛙科侧褶蛙属）、东北林蛙（蛙科林蛙属）和黑龙江林蛙（蛙科林蛙属）。从栖息行为上看，技术人员在有稀疏植被区域覆盖的浅滩上发现少量具有迁徙行为的蛙类幼体，但未发现有产卵、越冬、休眠、觅食和休憩行为的个体；在缓冲带的林地内发现少量东北林蛙成体的觅食和休憩行为。从生境状况上看，该区域蛙类的生境斑块隔离程度较高，生境退化较为严重，具体表现为林地与岸滩之间坡度过陡，岸坡上道路直接通到河边，坡上及道路上植被盖度极低，致使林蛙迁徙通道不够畅通；植被盖度极低，缺少多孔隙的小生境；岸滩水位波动较大，枯水期光滩面积过大且缺少静水或缓流区，地貌异质性低。

该区域自然状况下并不适合两栖动物有尾目生存，故以蛙类的生境恢复为首要目标。生境恢复方案在遵循浅滩自然恢复规律的基础上，辅以“地貌修饰—植被恢复—小生境营造”等人工干扰工程，最终打造适合两栖动物生存的栖息环境。具体实施方案为：首先，就地取材构筑生物坝，为蛙类繁殖期和变态发育期提供静水环境，亦为林蛙从水体到浅滩的迁徙提供遮蔽物；同时进行微地貌修饰，形成水塘、常年积水区和沼泽交错的景观格局；其次，根据建群种理论和生态位理论栽种建群种，快速提高植被盖度，再依靠植被自然演替过程提高植被多样性，辅以适当的人工管理，形成水塘（静水区）草丛、沼泽草甸、灌丛、林地等多种植被生境类型；第三，营造树根、草丛、碎石等多孔隙的小生境，健全觅食、休憩、越冬和繁殖等栖息地的生态功能；最后，修整陡坡，提高岸坡和道路的植被盖度，提供林蛙迁徙所需的遮蔽物，降低迁徙难度。

恢复区的功能分区结果如图1所示，水塘为蛙类的产卵场、越冬场和生殖休眠场所；常年积水区位于沼泽区内，为产卵、休憩和觅食场所；沼泽区为休憩和觅食场所；柳灌丛、草甸为蛙类提供食物和遮蔽物，林地主要为林蛙的成体提供栖息地。林蛙迁徙通道为主河槽-生物坝-水塘（沼泽区）-岸坡-林地。生境恢复后，亦可为昆虫、鸟类等动物提供良好的栖息场所。

（2）地貌类型改造

春季冻融后，采用挖掘机就地挖取河沙，在浅滩滨水区构筑一倒梯形沙坝，坝体长345米、上宽6米、底宽8米、高1.5米。沙坝两端与岸坡连接，坝内滩地面积约为0.45 km²。随后，在坝体、坝顶上客土40 cm后，高密度撒播猪毛蒿和独行菜种子，同时在坝基内外两侧移栽1米高以上沼柳，形成生物坝。在恢复区北侧挖一宽为8米，长为70米，深4.0米，水深为3.2米的水塘；浅滩内原有的低洼地拓宽挖深，形成水位为20 cm（常水位线）、面积约为0.1 km²的常年积水区；剩余的改造为沼泽区，水位保持在0~10 cm不等（常水位线）；对林地与浅滩之间的陡坡进行修整，将坡度将至40^o~60^o，同时深翻缓冲带原有的道路。“主河槽水体-生物坝-水塘-缓坡-林地”组合保证了林蛙迁徙所需的地貌条件，这与后面的植被恢复工程一起形成畅通无阻的林蛙迁徙通道。

（3）植被快速恢复

生物坝植被恢复模式为猪毛蒿草丛（包括独行菜）和沼柳灌丛片植。猪毛蒿草丛种植方法为种子萌发法。考虑到自然条件下种子萌发率低，适当增加种子量，种子用量约为6kg/亩。种质来源为头一年的夏末在当地收集猪毛蒿和独行菜种子，晒干后常温干燥保存，播种前用1/1000的高锰酸钾溶液消毒后，于春季阴雨天进行撒播，随后附上遮阳棚或网，根据土地湿度和种子萌发情况，适当浇水保湿。沼柳灌丛种植方法为母株移栽法。选取附近生长茂盛的沼柳灌丛，人工挖取1米高以上的母株，带土直接移栽到坝基内外两侧挖好的栽植穴内，土团直径25~30 cm之间，行距为50 cm，坝基内外各4行。

常年积水区和水塘区植被恢复模式为香蒲片植。采用根茎繁殖法从天然湿地中选取生长茂盛的香蒲、水葱和泽泻等挺水植被，按照6:3:1的比例混植在沼泽区常年积水地带和水塘边缘。移栽采用单坑双株的种植方式，即每穴栽植2株香蒲或水葱或泽泻，穴密度为20穴/m²，相应的株种植密度为40 株/m²。沼泽区植被恢复模式为小叶章草丛（包括大叶章、莎草、酸模叶蓼、菵草、狭叶甜茅、猪毛蒿）和沼柳灌丛（包括松江柳、卷边柳、蒿柳）混植，混植比例为6小叶章：4沼柳；二者的混植模式为沼柳灌丛呈斑块状镶嵌在小叶章草丛中，形成大散居、小聚居的种植格局。小叶章草丛采用移栽法密植，即从天然湿地挖取带土团的移栽至沼泽区；沼柳灌丛则采用扦插方法密植，扦插密度为30株/m²左右。林地与岸滩之间的陡坡植被恢复模式为沼柳灌丛，种植方法为如上所述的扦插法和移栽法。岸坡上的道路植被恢复模式为榆树林，种植方法为苗木移栽法，规格为2.3 m * 2.3 m。

（4）小生境营造

水塘生境营造模式为石块、树根和草把。从当地收集10块粒径为35~40 cm的天然石块随机投放在水塘底部，为蛙类提供生殖休眠和越冬的小生境；林地内选取2个枯死的大中型树根，用铁丝固定在水塘边缘，同时取生长旺盛的莎草、小叶章茎和榆树、柳树枝条分别扎成把，紧密排列在树根上，并用铁丝固定，树根和草把长度为40 cm，35 cm没于水中；沼泽区与陡坡交界处、常年积水区随机投放粒径为2~10 cm的碎石堆，片状投放方式，为蛙类幼体提供休憩和觅食的小生境。

工程施工完成后，同年秋季的监测结果表明恢复区原有的大量岸滩底质变化明显，坝内滩地泥沙平均淤积厚度为0.5 cm，常年积水区淤泥平均厚度超过1.0 cm；草丛和沼柳灌丛相间而生，初步形成草甸沼泽景观；植被盖度提高至50%左右，明水面挺水植物盖度30%左右。蛙类的物种数不变，但物种栖息密度显著增加，黑斑侧褶蛙蝌蚪栖息密度达到60个/m²以上；恢复区已初步形成水塘（静水区）、草甸沼泽、灌丛、林地等错落有致的植被生境类型，与原有裸露浅滩较少的栖息地生态功能相比，恢复后栖息地必备的产卵、越冬、生殖休眠、觅食和休憩的场所及多孔隙的小生境初步形成，林蛙迁徙通道畅通无阻且有足够的遮蔽物，东北林蛙幼体的栖息密度明显提高。

根据美国快速生物评价协议（生境部分）对两栖动物生境恢复效果进行半定量评价。生境质量状况评价标准为：150~200，生境质量状况为“好”；100~150，为“较好”；50~100，为“一般”；0~50，为“差”。恢复区看做1个整体进行评价，3人同时打分后取均值。结果表明，同样都在植被生长茂盛的7月份，恢复区的生境状况得分从恢复前的86.7分提高至恢复后的121.3分（表1），生境质量状况从恢复区的“一般”状态演变至恢复后的“较好”，生境质量明显提升。

表1 蛙类生境构建工程前后生境质量得分情况

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims

1.一种寒区废弃砂场两栖动物退化生境恢复方法，其特征在于：包括以下步骤：

2）地貌类型改造：采用挖掘机就地挖取河沙，在滨水区构筑1个倒梯形沙坝后，在坝体和坝顶客土后密植草本植物，坝基内外两侧移栽沼柳，形成生物坝；合理配置水塘、常年积水区、沼泽、林地地貌类型，优化林蛙迁徙通道；

3）植被快速恢复：生物坝植被恢复模式为耐旱和耐水淹的草丛和灌丛，常年积水区和水塘区植被恢复模式为挺水植物，沼泽区植被恢复模式为耐水淹的湿生草丛和第一灌丛，林地与岸滩之间的陡坡植被恢复模式为耐旱的、固土护坡能力强的第二灌丛，岸坡上的道路植被恢复模式为乔木林；

4）小生境营造：采用树根、树枝、草和碎石为蛙类的繁殖、越冬、觅食和休憩生命行为营造多孔隙的小生境，其中，水塘小生境营造模式为石块、树根、树枝和草把，沼泽区与陡坡交界处、常年积水区为碎石，片状投放。

2.根据权利要求1所述的寒区废弃砂场两栖动物退化生境恢复方法，其特征在于：所述步骤1）中功能区包括觅食区、休憩区、产卵区、越冬区、生殖休眠区及林蛙迁徙通道；栖息地宽度不少于50米。

3.根据权利要求1所述的寒区废弃砂场两栖动物退化生境恢复方法，其特征在于：所述步骤2）中生物坝的高度要高于常水位线，但低于丰水位线；生物坝上的草丛为猪毛蒿和独行菜的一种或两种，灌丛则为松江柳、卷边柳或蒿柳的一种或多种组合。

4.根据权利要求1所述的寒区废弃砂场两栖动物退化生境恢复方法，其特征在于：所述步骤3）的挺水植物包括香蒲、水葱、泽泻中的一种或多种组合；湿生草丛包括小叶章、大叶章、菵草、狭叶甜茅、酸模叶蓼、猪毛蒿中的一种或多种组合；第二灌丛为松江柳、卷边柳或蒿柳中的一种或多种组合；乔木林为榆树、山荆子或稠李的一种或多种组合。

5.根据权利要求1所述的寒区废弃砂场两栖动物退化生境恢复方法，其特征在于：所述步骤4）中投放的石块，水塘底投放的是粒径为30 ~ 40 cm的天然石块，其它区域投放的则为2 ~ 40 cm左右粒径的石块，投放时混匀，留出充足的孔隙供两栖动物产卵、生殖休眠或休憩；树根选刚枯死的、5年生以上的榆树根，树枝选榆树、杨树的活体新鲜软枝条，草选生长旺盛的莎草、小叶章或大叶章的一种或多种组合；树枝和草均扎成把后将把头朝下，呈一字型紧密固定在树根上，形如草帘；常水位需没过树根和草把上3/4处。