一种植入型生态固滩方法
【专利摘要】本发明公开了一种植入型生态固滩技术，其选择狗牙根、三叶草和芦苇作为固滩植被；将固滩植被种植在经过基质改良的土壤内；在土壤上方铺设用草绳编织成的网状框架防冲结构。本发明综合考虑了地形、气候、水文等因素对植被生长的影响，施工简单、成本低，为营造适合多种挺水植物繁育的生境创造了条件，促进成规模植被的生长，既可巩固护滩工程效果和促进滩地的淤积壮大，又可实现工程和生态环境的和谐统一。
【专利说明】
一种植入型生态固滩方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种固滩方法，属于航道整治技术领域，尤其涉及一种植入型生态固滩方法。
【背景技术】
[0002]目前，针对高程较高的倒口窑心滩，存在清水下泄的情况下进一步淤高的难度较大的问题。这是因为在即使洪水期漫滩，由于表层水流含沙量极低，粗砂落淤的可能性很小，较细泥沙落淤的可能性则几乎不存在，该滩体即使维持当前形态，也极难生长出成规模的植被;没有植被的截留作用，继续淤高的可能性不大。鉴于植被在生态功能、净化能力、优化景观等方面有着重要的作用。因此如何能在传统护滩工程的基础上，综合考虑地形、气候、水文条件等因素对植被生长的影响，提出施工简单、成本低、新的生态结构型式，为营造适合多种挺水植物繁育的生境创造条件，促进成规模植被的生长，是本发明的核心任务。
[0003]解决该问题的传统护滩结构可分为传统护滩与生态护滩两类。
[0004]传统护滩结构主要有四种:排体结构、抛石结构、抛枕结构、钢丝网石兜结构。近年来又衍生了单元排、三维加筋垫等对河势干扰小、固滩效果较好的护滩结构。尽管这些护滩工程适应河床变形能力强，航道整治效果较好，然而较少考虑河道生态环境功能，多采用混凝土、土工布等硬质材料，引起地质硬化，使河道环境条件模式化、生物种类单一化，同时工程效果也易受不稳定的基底条件影响。
[0005]近年来民众对生态环境越发关注，工程设计逐渐开始重视对生态环境的影响，工程结构型式走向生态化，出现了一大批采用生态固滩技术的工程。
[0006]长江中游马家咀航道整治工程采用钢丝网护垫结构铺筑的“生态护坡”，骨架由无数钢丝网方格组成，每隔约Im即有一个与护垫底板连成一体的双层隔板，隔板和底板形成一个顶端开口的联体方格子，方格内填满卵石，上罩一面大钢丝网，钢丝网表面镀有铝锌合金层，耐腐蚀性强，使用寿命长达120年。采用这种结构铺筑的护岸，整体性、耐久性及透水性都很强，能适应河床变形，可有效防止因水流淘刷而导致的岸坡变形;种植的草籽不到一年就可以长成草皮，形成“绿色护坡”，与环境融为一体，以保护周边环境;就地取材，可有效避免开山采石对森林植被的破坏。
[0007]除马家咀“生态护坡”外，典型的生态固滩工程还包括瓦口子、枝江-江口等河段航道整治工程中采用的钢丝网石笼新型生态护岸结构，下荆江观音洲河弯段引进植物香根草、本地植物狗牙草和非植物措施结合的生态混凝土护坡，以及黑龙江肇源县松花江干堤王云成堤段采用乔灌混交建设防浪林的固滩防浪工程。这些工程结构不仅整治效果较好，同时也有利于植物生长和生态维持。但这些结构在实际应用过程中也遇到些问题:
[0008](I)若遇洪水期，洪水线以下钢丝网石笼面层铺设的基质土基本全部被冲走，大部分已成活的草也被洪水冲刷带走。
[0009](2)用于年内较长时间淹没于水下的滩体时，草体难以存活。
【发明内容】
[0010]针对上述现有技术存在的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种植入型生态固滩方法，其基于天然原材料且成本较低、在防止护滩工程回填土冲刷的同时不会对挺水植物的生长发育产生影响的临时防冲结构，揭示不同基底条件对土著挺水植物生长发育的影响，并提出经济高效的植入型生态固滩技术，以解决原有的生态固滩技术存在的不耐洪水冲刷、草体在年内长时间淹没于水下的滩体难以存活的问题。
[0011]为解决上述技术问题，本发明采用了这样一种植入型生态固滩方法，其选择狗牙根、三叶草和芦苇作为固滩植被;将固滩植被种植在经过基质改良的土壤内；在土壤上方铺设用草绳编织成的网状框架防冲结构。
[0012]在本发明的一种优选实施方案中，所述狗牙根的种植密度为200-300g/m2;所述三叶草的种植密度为200g/m2;所述芦苇的种植密度为6段/V。
[0013]在本发明的一种优选实施方案中，所述狗牙根种植位于种植土壤的表层;所述三叶草在空间上高于所述狗牙根;所述芦苇在空间上高于所述三叶草。
[0014]在本发明的一种优选实施方案中，所述狗牙根的种植面积是所述三叶草的种植面积的两倍。
[0015]在本发明的一种优选实施方案中，所述固滩植被为多种不同物种间搭配组合。
[0016]在本发明的一种优选实施方案中，所述草绳的直径为Icm;所述网状框架的绳间距为10cm。
[0017]在本发明的一种优选实施方案中，所述网状框架通过木条打粧固定。
[0018]在本发明的一种优选实施方案中，土壤基质改良的步骤为:(I)在项目区土壤内植入粘土并夯实；(2)定期施用农家肥为植物提供必要养分；(3)接种土壤藻类藻种。
[0019]在本发明的一种优选实施方案中，在土壤基质改良的步骤(2)中，项目区植入粘土的土层厚度为50cmo
[0020]在本发明的一种优选实施方案中，在土壤基质改良的步骤(3)中，每亩施肥500kg。
[0021]在本发明的一种优选实施方案中，所述固滩植被种植于网状框架的格子内。
[0022]本发明的有益效果是:本发明综合考虑了倒口窑心滩的地形、气候、水文等因素对植被生长的影响，施工简单、成本低，为营造适合多种挺水植物繁育的生境创造了条件，促进成规模植被的生长，既可巩固护滩工程效果和促进滩地的淤积壮大，又可实现工程和生态环境的和谐统一。
【附图说明】
[0023]图1本发明的流程示意图；
[0024]图2临时防冲结构总体布局图；
[0025]图3临时防冲结构局部图；
[0026]图中1-草绳;A-芦苇;B-三叶草;C-狗牙根；
[0027]标注单位为cm，所用草绳直径为lcm，绳间距为10cm。芦苇种植密度为6株每平方米。
【具体实施方式】
[0028]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0029]本发明的目的主要在于提出了一种基于天然原材料且成本较低、在防止护滩工程回填土冲刷的同时不会对挺水植物的生长发育产生影响的临时防冲结构，揭示不同基底条件对土著挺水植物生长发育的影响，并提出经济高效的植入型生态固滩技术，以解决原有的生态固滩技术存在的不耐洪水冲刷、草体在年内长时间淹没于水下的滩体难以存活的问题。本发明的技术方案是:用于航道整治工程的生态化固滩技术:(I)依据不同种类植被的生长能力、耐淹特性及其根系固土能力，确定适合的当地品种作为固滩植被，构建适生植被恢复模式；
[0030](2)依据防冲结构不同布置方式下的防冲效果，设计基于天然原材料且成本较低的临时防冲结构，选择合适的土壤作为护滩工程回填土，提出了一套经济高效的植入型生态固滩技术。
[0031 ]其中固滩植被的选择的【具体实施方式】如下:
[0032](I)适生植被物种
[0033]要进行生态固滩，首先要选择合适的固滩植被。固滩植被的选择应满足以下原则:
[0034]①适应性原则:固滩植被作为构建滩地生物群落的先锋物种，必须能够很好的适应当地环境，耐淹、耐污、耐冲刷、抗旱性要好，生命力强，可在贫瘠环境下存活。
[0035]②本土性原则:应优先考虑本地土著物种，尽量避免引进外来物种，以防生物入侵事件的发生，保护生物多样性与生态安全。
[0036]③强净化性原则:优先考虑可净化当地环境的物种，为其他物种的繁衍创造适宜的生境。
[0037]④可操作性原则:所选物种需根系发达、固土效果好、繁殖能力强、栽培管理成本低、收获方便、淹没后易于恢复、生态景观效果良好、不影响航运及行洪安全，同时具有一定的经济利用价值。
[0038]⑤固滩物种的选择还应考虑植被的时空分布，不同物种间搭配良好，做到季节更迭覆盖，空间层次分明。
[0039]倒口窑心滩，由前述可知，倒口窑心滩处于季节性淹没环境中，每年有1-2个月的时间受水道水位影响，心滩部分或者完全被淹没在水下，因此，选择物种的一个重要标准是该物种具有较好的耐涝耐淹能力，适宜季节性的淹水环境，为此，湿生物种才是适宜该区域的植物物种，所选择的物种一定要能够在湿生环境中存活。其次，倒口窑心滩大部分时间出露在空气中，属于陆生生境，尤其是心滩坡面，一年中大部分时间处于干燥状态，因此，选择的物种需要能在干燥土壤中存活和生长，具有良好的耐旱能力。
[0040]同样，由于基质的贫瘠，需要物种有较强的生命力和适应贫瘠生境的能力;考虑到入侵种的生态危害，需要杜绝引入外来物种，由此，物种的选择范围必需局限在长江流域的土著物种，能够良好地适应当地的环境气候条件。
[0041 ]此外，考虑到物种的四季更迭和景观层次，植被的生态功能正常发挥，物种的选择不能过于单一，需要考虑几个物种的搭配，确保物种在空间上有层次，在季节更迭上有变化。
[0042]依据以上原则，经综合对比，选择狗牙根、三叶草及芦苇三种本地植物作为固滩物种。
[0043](2)固滩植被繁育与管理
[0044]确定固滩植被以后，还需确保其成活。鉴于倒口窑心滩目前表层淤积的基本是砂质粗颗粒，粒径大，营养贫瘠，彼此粘连性差，造成其具备一定的移动性和不稳定性；因此，适生植被恢复需要解决的第一个问题就是土壤基质的改良；如果不改变基质的理化性状，植被缺乏必要的土壤，难以成活。基质改良需要面对两个问题:一是稳定性，处于季节性冲淤过程中的心滩必需解决土壤基质的稳定性问题才可以确保植物的生存繁育，如果土壤基质总是处于动荡变动中，植物种子萌发和生命代谢无法获得必要的适宜外部环境，植被的构建是不可能实现的。二是营养和水分供给，过于贫瘠和干燥的土壤对于植物的生长发育和生命代谢过程是一种胁迫和阻碍，目前心滩基质营养贫瘠，难以满足植物生长的需要，水分供给方面，存在季节性的不足，也是需要考虑的问题。
[0045]滩地水位变幅大、变化快，植物栽种时间紧迫，且不同植物对生长环境要求不同，需要采取适宜的繁育与管理手段，以提高成活率。
[0046]为确保固滩植被的成活，首先需要对土壤进行基质改良，具体操作过程如下:
[0047]①就地取材，将附近农田、林地等地掘取粘土运送至项目区；
[0048]②植入粘土并夯实，植入土层厚度以50cm为宜；
[0049]③定期施用农家肥为植物提供必需养分，同时改良土壤质地，施肥标准500kg/亩；
[0050]④大规模接种土壤藻类藻种，以增加基质活力。接种后次日开始每天洒水以确保土壤藻类活性和发挥作用。
[0051]三种固滩植物分别采用不同的繁育方法，其中狗牙根和芦苇采用原位分根法，三叶草采用播种法，具体步骤如下:
[0052]原位分根法:收集狗牙根茎和芦苇块茎，敲掉泥土，均匀播撒，土层覆盖并压实，不定时浇水以保持湿润，数日内即可生根发芽，20天左右即能滋生新匍匐枝，略增施含氮肥水同时修剪，匍匐枝迅速蔓延并生根，形成新植被。
[0053]种植密度:狗牙根覆盖全部项目区表层土壤，将匍匐茎切成3?5cm的小段播撒，密度200?300g/m2;芦苇切成30cm—段，按照6段/m2的密度栽种;三叶草200g/m2。
[0054]空间分布:按地势高低将实验区一分为二，低处撒播狗牙根，高处撒播三叶草。狗牙根生命力较强，占据的空间为三叶草的两倍，且不需要人工干预两物种的种群分布。在不遮挡狗牙根和三叶草对光照的需求前提下，确定芦苇栽种密度为6段/m2。
[0055]植株定植:为减缓水流冲力，在种植初期，需构建必要的临时防冲设施，将植物种植在草绳编织的格子内，通过植入性草绳结构减少水流对植株的冲击；同时，采用打木粧、压石块、编织竹篱笆等方式固定植株，以免植株倒伏，确保成活率。
[0056]植被管理:种植后的管理相当重要，不加管理或管理过于粗放，常会造成前功尽弃。基本的养护管理工作非常重要，例如:
[0057]①事先用农药拌种以保护不覆土的种子或刚出土的幼苗；
[0058]②定期浇水，适当施肥；
[0059]③对于其他种类植物的存在适当给予保护和管理，确保植物多样性；
[0000]④防范人畜干扰，依据季节适当进行修剪；
[0061]⑤注意病虫害防治；
[0062]⑥做好管理记录，了解植物的生长特性。
[0063]具体到特定植物，则需要不同的具体管理养护方法。
[0064]①狗牙根的养护管理措施，主要包括修剪、灌溉、施肥和病虫害防治。
[0065]修剪:修剪可控制生长高度，保持平整美观，增加密度，还可抑制因枝叶过密而引起的病害。修剪前，清除干净杂物，以免损伤剪草机。修剪频率主要取决于狗牙根的生长速度，一般每年2?3次。修剪高度遵循1/3原则。
[0066]灌溉:狗牙根根系分布相对较浅，夏季干旱时应及时灌溉，灌时要一次性灌透，不可出现拦腰水，使根系向表层分布，降低其抗旱、固土能力。灌水量、灌溉次数依具体情况而定。
[0067]施肥:施肥为狗牙根提供所需营养物质，是影响狗牙根抗逆性和质量的主要因素之一。春季多施N肥，夏秋多施P、K，施肥量250?300kg/hm2。施肥、灌溉相结合，使肥料充分溶解，便于吸收利用，提高肥料的利用率。
[0068]病虫害防治:及时修剪，改善通风透光性能，并及时移出碎草;科学合理施肥，提高抗病虫害能力;及时喷施广谱杀菌剂和菊脂类杀虫剂，既可防止已发生的病虫害蔓延，又可进行预防。
[0069]②芦苇的养护管理措施主要包括灌溉、间苗、移栽、施肥和病虫草害防治。
[0070]灌溉:芦苇灌溉遵循“春浅、夏深、秋落干”的灌溉制度。
[0071]春季发芽前灌浅水，提高地温，加速土壤解冻，促进芦苇发芽;土壤解冻后排水，保持土壤湿润;芦苇发芽和生长后，灌浅水5_。5月中旬以后，芦苇进入生长盛期，生长加快，需水增加，故采取深水灌溉，水层深30-50011。8月中旬以后，芦苇进入生殖生长期，需水量降低，需进行排水，仅维持土壤湿润，以促进芦苇成熟和秋芽发育。
[0072]间苗:幼苗高度达5cm时间苗，苗间距2cm。随幼苗的生长，及时间苗和除草，并加强灌水施肥。
[0073]移栽:条件适宜时，在7-8月芦苇分蘖后或在第二年春季气温达5V以上时进行移栽。移栽田灌水保持土壤湿润，将芦苇苗(发芽前)从育苗田中起出进行栽植，株行距各Im，每穴3_5株。
[0074]施肥:合理施肥，保持土壤营养平衡，是促进芦苇生长、提高芦苇产量的重要因素。因此，在芦苇生长盛期的5月中下旬进行施肥。施肥需注意以下事项:
[0075]一、中低产苇田增产潜力大，是施肥重点；
[0076]二、以氮肥为主，配合磷钾肥，施肥量300_375kg/hm2;
[0077]三、施肥需考虑苇田性质，配备良好的工程设施，设计最佳灌溉制度，使水肥融合，便于芦苇吸收；
[0078]四、对盐碱重、草害多的地块，首先降低土壤含盐量和防除草害，避免肥料损失；
[0079]五、测土施肥，减少肥料浪费。
[0080]病虫草害防治:芦苇虫害主要有蚜虫、东亚飞蝗等。防治芦苇虫害，首先要进行预测预报，确定防治时期;二是遵循点片防治和重点防治相结合的原则，避免人员和药物的浪费。虫害严重年份用40%氧化乐果800-1500倍液喷杀。
[0081]芦苇草害主要包括达氏蒲草、狭叶蒲草、苔草等，应根据草类品种及生物学特性进行有针对性的科学防除，防除方法如下:
[0082]一、生物防除和化学防除相结合。
[0083]二、调查草害发生情况，重点地块要进行点片防治。
[0084]三、喷洒农药要注意防止对杂草周围植物和芦苇的毒害。
[0085]③三叶草的养护管理措施主要包括灌溉和病虫害防治。
[0086]灌溉:出苗前，安装有喷灌系统的进行喷灌，没有喷灌系统的，可自制喷头，人工喷洒浇灌。每天早晨或傍晚各喷洒一次，使坪床表面始终保持湿润，直至出苗。出苗后可减少喷水次数，但仍需精心管理。苗期管理约30?50d，期间注意浇水使坪床保持湿润。
[0087]病虫草害防治:播种后，随时采用人工拔除法清除杂草。对于夏季播种的坪床，要用稻草或麦秸覆盖，既可避免高温危害，又可使坪床保湿。待真叶长出覆盖地面时，乘天阴或傍晚时将覆盖物揭去。
[0088](3)临时防冲结构
[0089]种植初期，为避免植物种子或幼苗被水流冲刷带走，需在实验区设置一定的临时防冲设施，以确保植被定植生根。临时防冲结构需满足两个条件:一是较强的防冲能力，在植被根系未充分发育，不具备固滩能力的时段能够承受住水流的冲刷，二是成本相对较低。
[0090]粘性颗粒含量对土壤起动流速的影响较大。粘性颗粒含量较多的土壤，颗粒间粘结力比较大，开始明显冲刷的流速更大，且同等条件下冲刷深度较小。考虑工程实际，土体回填后通常有一段时间的固结过程，密实度会有所增加，因此实际的回填土性质接近粘性土。
[0091]综合考虑上述因素，选择可降解的草绳铺设成网状框架，采用木条打粧进行固定，作为临时防冲结构。
[0092]不同型式临时防冲结构的防冲能力不同，同等条件下，防冲结构空隙越大，防冲作用越小。
[0093]不同植被生长对空间的需求也存在差异，铺设临时防冲结构时，考虑该结构的空间占用情况及其对植物的影响。在本技术方案中，狗牙根、三叶草均贴近地表，防冲结构影响不大，不需考虑间距问题。一般芦苇的种植间距约为30cm，草绳过密不方便进行栽植，需考虑间距问题。
[0094]综合考虑植株的生长空间需求、种植的可操作性以及临时防冲结构的经济性和使用寿命，确定选用直径lcm、绳间距1cm的草绳作为临时防冲结构主体。
[0095]生态化固滩技术的固滩效果极好，采用本技术，根表面积密度(RSAD)可在一年内从零增加到80以上，30cm表层土壤中的根重密度(RWD)则可达到670-1500g/m3。
[0096]应当理解的是，以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种植入型生态固滩方法，其特征在于:用狗牙根、三叶草和芦苇作为固滩植被;将固滩植被种植在经过基质改良的土壤内；在土壤上方铺设用草绳编织成的网状框架防冲结构。2.根据权利要求1所述的一种植入型生态固滩方法，其特征在于:所述狗牙根的种植密度为200-300g/m2;所述三叶草的种植密度为200g/m2;所述芦苇的种植密度为6段/m2。3.根据权利要求2所述的一种植入型生态固滩方法，其特征在于:所述狗牙根种植位于种植土壤的表层;所述三叶草在空间上高于所述狗牙根;所述芦苇在空间上高于所述三叶草。4.根据权利要求2所述的一种植入型生态固滩方法，其特征在于:所述狗牙根的种植面积是所述三叶草的种植面积的两倍。5.根据权利要求1所述的一种植入型生态固滩方法，其特征在于:所述草绳的直径为Icm;所述网状框架的绳间距为1cm06.根据权利要求5所述的一种植入型生态固滩方法，其特征在于:所述网状框架通过木条打粧固定。7.根据权利要求1所述的一种植入型生态固滩方法，其特征在于:土壤基质改良的步骤为: (1)在项目区土壤内植入粘土并夯实； (2)定期施用农家肥为植物提供必要养分； (3)接种土壤藻类藻种。8.根据权利要求7所述的一种植入型生态固滩方法，其特征在于:在土壤基质改良的步骤(I)中，项目区植入粘土的土层厚度为50cm。9.根据权利要求7所述的一种植入型生态固滩方法，其特征在于:在土壤基质改良的步骤(2)中，每亩施肥500kg。10.根据权利要求1所述的一种植入型生态固滩方法，其特征在于:所述固滩植被种植于网状框架的格子内。
【文档编号】A01G1/00GK105926533SQ201610291988
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年5月5日
【发明人】李明, 黄成涛, 李丰华, 郑力, 张明, 刘林, 周成成, 刘林双, 李彪, 杨利红, 江凌, 夏炜, 陆纪腾, 刘丰阳, 柴华峰
【申请人】长江航道规划设计研究院