北方水源地低山丘陵区河流生物-物理生境系统构建方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于与河道有关的工程领域，具体涉及一种近自然理念确定北方水源地低 山丘陵区河流生物-物理生境系统的构建方法。
【背景技术】
[0002] 在我国实施生态文明建设战略的背景下，流域河岸生态缓冲带建设、非点源污染 物防控、河流水生态健康保障成为流域生态管理体系的科技需求、工程需求和国家需求。河 岸生态缓冲带是流域内河流生物-物理生境"水-陆系统"之间的生态交错带，具有独特的 生态系统结构和生态服务功能。水源地河流生物-物理生境系统主要包括了河道生物-物 理生境、水陆交错带生物-物理生境、河岸生物-物理生境3个子系统。另一方面，生物-物 理生境主要包括水生生物生境、藻类生物生境、底栖动物生物生境、陆生生物生境、河道鹅 卵石物理生境。
[0003] 流域"社会-经济-自然"复合系统中，河流生物-物理生境系统具有控制非点源 污染物迀移、减少土壤侵蚀、维持水生生物栖息地的重要功能。由于自然环境的变化和人类 活动强烈干扰等复合作用的影响，河流生物-物理生境系统受到破坏，流域水生态健康受 到严重威胁。北方地区冬季寒冷干燥，河流封冻期较长，河流径流量年内分配很不均匀，季 节性变化较大，枯水期流量较小，丰水期流量动态变化大，流域上游具山溪性河流特性。由 于北方河流自然条件的季节变化，水环境具有明显的时间动态特性，现有传统模式的河岸 生态缓冲带结构设计不能满足北方流域特点和水环境特殊多变条件下河流生境系统的多 种综合功能。目前，河道生物-物理生境、水陆交错带生物-物理生境、河岸生物-物理生 境3个子系统受到了不同程度的破坏，其水源涵养、水土保持、削减非点源污染、物种保护、 洪水调蓄、生境维持、景观保障等子系统各项生态服务功能均削弱。水源地河道水生植物、 藻类、底栖动物、陆生生物等生物多样性减退，水体自净能力减退，导致了水源地环境质量 下降、水源地污染频有发生。因此，针对北方寒冷地区流域季节性动态变化特征，提出一种 北方水源地河流生物-物理生境系统构建方法，在河流上游构建生态型、多功能型的生物 栖息地势在必行，加强水资源地保护，改善水源保护区的河道环境。然而，目前始终尚未形 成一套系统的、科学的、规范的、高效的构建北方水源地保护区河流上游生态型、多功能型 的生物-物理生境的技术方法，不能满足生态流域充分发挥生态保育、生态调控、生态服务 的功能，需要构建生态型、多功能型的生物-物理生境以确保生态流域发挥其重要的生态 系统服务功能。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是针对北方流域特点和水环境多变条件下河流生境系统非点源污 染消减功能低、水源涵养与水文调蓄效能弱、水生生物生境不完整等问题，根据近自然河岸 生态缓冲带理念，提出了一种北方水源地低山丘陵区河流生物-物理生境系统构建方法， 旨在形成一套系统的、科学的、规范的、高效的构建北方水源地保护区河流低山丘陵区生态 型、多功能型的生物-物理生境的技术体系。
[0005] 实现本发明目的的技术方案为：
[0006] -种北方水源地低山丘陵区河流生物-物理生境系统的构建方法，包括河道生 物-物理生境生态系统、水陆交错带生物-物理生境生态系统、河岸生物-物理生境生态系 统三个子系统的构建，其中，
[0007] 河道生物-物理生境生态系统的构建为：河道布设不同大小的砾石（鹅卵石）， 按照粒径（8 个径级）大小为 A1 (1000 ~1500mm) :A2 (500 ~1000mm) :A3 (100 ~500mm): A4(16 ~100mm) :A5(8 ~16mm) :A6 (4 ~8mm) :A7 (0· 425 ~4mm) :A8 ( < 0· 425mm)= (2. 5 ~3. 0) : (2. 0 ~2. 5) : (2. 0 ~2. 5) : (1. 0 ~1. 5) : (1. 5 ~2. 0) : (1. 0 ~1. 5) : (1. 5 ~ 2. 0) : (1. 0~1. 5)的体积比例布设，河中栽植底栖藻类、河道边栽植水生植物；
[0008] 水陆交错带生物-物理生境生态系统的构建为：于水陆交错带种植水生植物与草 本植物，所述的水生植物与草本植物的数量比为1:1. 8~2. 5 ;所述水生植物种植宽度为 1~2m，所述草本植物种植宽度为4~6m ;郁闭度60~80% ;
[0009] 河岸生物-物理生境生态系统的构建为：于河岸种植草本植物、灌木、乔木。草本 植物：灌木：乔木栽植比例为1. 8~2. 5 :1. 8~2. 5 :0. 8~1. 5。
[0010] 优选地，所述河道生物-物理生境生态系统的构建中，每100平米引进大砾石 10~15个，大砾石的尺寸为粒径大小2. 5~4. 0m。布设的砾石比例有助于底栖动植物的 生存与繁殖。
[0011] 其中，所述河道生物-物理生境生态系统的构建中，河中的底栖藻类为叶黑藻、苦 草、大茨藻中的一种或多种；所述水生植物种植宽度为1~3m，所述水生植物地径为2~ 5mm，郁闭度80~100 % 〇
[0012] 其中底栖藻类可为底栖动物提供取食材料等，所述水生植物优选株高为30~ 50cm的水生植物。
[0013] 基于大量调查且适宜在北方水源地低山丘陵区特殊生境下生长的乡土水生植物 品种，所述河道生物-物理生境生态系统的构建中，河道边水生植物种类优选为，菖蒲、香 蒲、水葱、芦苇、莎草、长戟叶寥、长箭叶寥、东方寥、桃叶寥、头状寥、稀花寥、水芹、薦草中的 5~8种，以数量比等比例栽植。
[0014] 上述优选的河道边水生植物可为底栖动物提供良好的生境。
[0015] 其中，所述水陆交错带为沙质或淤泥质。
[0016] 基于对北方水源地低山丘陵区河流的生物-非生物生境的大量调查，适应于北方 地区冬季寒冷干燥，河流封冻期较长，河流径流量年内分配很不均匀，季节性变化较大，枯 水期流量较小，丰水期流量动态变化大等特点，可选水生植物地径为3~5_，株高为40~ 50cm，草本植物的地径为8~10_，株高为40~60cm ;其适宜生长的水生植物与草本植物 乡土品种如下：
[0017] 其中，所述水陆交错带生物-物理生境生态系统的构建中，水生植物包括：长戟叶 寥、长箭叶寥、东方寥、桃叶寥、头状寥、稀花寥、泽泻、鸭跖草、薦草、潷草中的一种或多种； 草本植物包括：水金凤、狼把草、荨麻、洋铁酸模、刺果酸模、广布野豌豆、问荆、毛茛、千屈 菜、牵牛、鼠掌老鹳草中的一种或多种。
[0018] 优选栽植所述水生植物中的3种以上，栽植所述草本植物中的3种以上，多种植物 以数量比等比例组合。
[0019] 水生植物与草本植物乡土品种中的多种植物以数量比等比例的随机组合，可为底 栖动物、鸟类提供良好的生境。
[0020] 其中，所述河岸为沙质或淤泥质河岸。
[0021] 所述河岸生物-物理生境生态系统的构建中，优选所述草本植物的地径为8~ 10mm，株高为40~60cm ;所述灌木的地径为10~12mm，株高为50~60cm ;所述乔木地径 为20~30mm，株高为120~150cm ;所述草本植物、灌木、乔木植物种植宽度为6~10m (混 在一起种植的总宽度），郁闭度60~80%。
[0022] 基于对北方水源地低山丘陵区河流的生物-非生物生境的大量调查，适应于北方 地区冬季寒冷干燥，河流封冻期较长，河流径流量年内分配很不均匀，季节性变化较大，枯 水期流量较小，丰水期流量动态变化大等特点的基础上，其适宜生长的草本植物、灌木、乔 木乡土品种如下：
[0023] 草本植物包括藜、菊蒿、山莴苣、藜蒿、柳蒿、芦蒿、青蒿、茵陈蒿、洋铁酸模、刺果酸 模、广布野豌豆、牵牛、萝蘑、苍耳、蒲公英、月见草、紫花地丁、薄草、车前草、一年蓬、鸡眼 草、短芒大麦草、菟丝子、野薄荷、益母草、牛蒡、蓟、黄花草本樨、白屈菜、尖嘴薹草、垂果南 芥中的一种或多种；灌木包括山楂叶悬钩子、毛樱桃、胡枝子、绣线菊、紫穗槐、苦参中的一 种或多种；乔木包括蒿柳、楓杨、梓树中的一种或多种。
[0024] 多种植物以数量比等比例的随机组合，可为动物、鸟类提供良好的生境。
[0025] 进行生物-物理生境构建的时候，无需按照现有的绿化标准进行规定行距和株距 的种植，而是根据植物生长的生物多样性的要求进行多种类随