河道入侵植物种类调查及治理措施研究

白元刚

（甘肃祁连山国家级自然保护区管护中心古城自然保护站，甘肃 天祝 733211）

植物生长在河堤坡面上可增加坡面粗糙度，阻截径流，同时根系能够固土，减少水流对坡面基质的侵蚀，防止水土流失。在生态效应上，河堤坡面植物可以发挥生态系统服务功能，维持生物多样性，防止堤岸生态系统的退化[1]。在河岸、河堤治理过程中常栽植杨树、柳树等植物来增加堤岸的稳固性，达到固土和美化的作用。河岸、河堤与河道相距较近，但河道内土壤湿润，不受干旱影响，是植物种子萌发和河岸、河堤植物根系汲取水分的主要场所。随着河岸和河堤植物的不断生长，部分种子落入河道萌芽生根，部分根系具有萌蘖繁殖能力的植物也在河道内也形成新的植株，最终在河道内形成新的植物群落，造成河岸和河堤植物入侵河道。河岸植物入侵河道后，加大水流阻力，水流减缓，导致泥沙沉积，形成块状绿洲，从而抬高河床，挤压水域面积，使水流频繁改道，甚至在汛期抬高洪峰高度对两岸的农田和村庄带来洪涝灾害。近年来对堤岸植物群落结构和坡面治理的研究较多[2]，但对河床入侵植物的治理较少。本研究为了降低和消除河道入侵植物隐患，调查研究了河道植物种类、生长特性和不同治理方法效果，以期为河道疏浚除险提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地庄浪河发源于甘肃省天祝藏族自治县祁连山冷龙岭东端得尔山，起点坐标102°29′E、37°27′N，横跨甘肃省天祝县、永登县和兰州市西固区，在兰州市西固区河口村注入黄河，终点坐标103°30′E、36°10′N，落差600 m，全长179 km，年平均径流量1.173×108m3。研究地天祝县城段1990年实施河道清淤和修筑水泥护坡后，在自然状态下植物入侵河道，形成片状和条状绿洲。

1.2 方法

植物种类和生长特性调查：2018年8—9月沿河道绿洲每100 m设立样方（4 m×4 m），采集植物标本与彩色图谱[3]进行比对确认种类。调查不同植物的多度、群集度、株高（cm）、冠幅（cm）、根系长度（cm）和宽度（cm）。多度的测定用记名计数法，多度（%）=（该种的个体数/样地中全部种的个体总数）×100。群集度用Braun-Blanquet分级法表示[4]，群集度分为5级，1级：个体单生，星散在群落里，简称单生；2级：植株产生一些小蘖，形成株丛，或一些植株聚集成丛，简称丛生；3级：植株扩展成小片，多数植株聚成小片，简称小片；4级：植株扩展成大片，或许多植株聚成大片，简称大片；5级：由于植株的扩展或聚集在相当范围内形成郁闭现象，简称集群。

治理方法：2019年3月将研究地均分成4段（每段1 km）分别进行采挖和砍伐治理。采挖：河床解冻后用挖掘机和铲车挖除河床生长植物，平整河床，使水流均匀流淌于河床；砍伐：沿地表砍除河床上生长的灌木和乔木植物，保留草本植物原状。

1.3 数据采集

治理前在2018年7—9月汛期调查洪峰最大高度（m），于2019年3月沿河道绿洲每100 m设立样方1 m×1 m测定淤积泥沙厚度（cm），测定水面宽度（m），统计河流弯道（个/100 m）。治理完成后在2019年7—9月汛期调查洪峰最大高度（m），于2020年3月沿河道绿洲每100 m设立样方1 m×1 m测定淤积泥沙厚度（cm），测定水面宽度（m），统计河流弯道（个/100 m）。

所有数据求平均值，利用Excel 2007软件对试验数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 河道入侵植物种类调查

由表1可以看出，庄浪河天祝县城段段河道入侵植物共有15种，其中草本植物10种，占调查总种数的66.67%，草本植物中多年生草本植物6种，分别为马蔺、披碱草、皱叶酸模、苦马豆、葵花大蓟和大刺儿菜；一年生草本植物4种，分别为平车前、菊叶香藜、粗野马先蒿和虎尾草。木本植物5种，占调查总种数的33.33%，其中灌木4种，分别为中国沙棘、山生柳、具鳞水柏枝和鲜黄小檗；乔木1种，为青杨。

表1 河道入侵植物种类

由表1还可以看出，河道入侵植物中多度排在前三位的植物分别为披碱草、中国沙棘和具鳞水柏枝，多度分别为35.42%、14.16%和12.61%，其余植物多度均≤6.70%。入侵植物中群集度最高的为披碱草，为5级，植株聚集在相当范围内形成郁闭集群。中国沙棘和大刺儿菜次之，为4级，植株扩展成大片。山生柳、菊叶香藜和粗野马先蒿为3级，植株扩展成小片。具鳞水柏枝、鲜黄小檗、马蔺、苦马豆和虎尾草为2级，植株产生一些小蘖或形成株丛。青杨、平车前、皱叶酸模和葵花大蓟为1级，植株单生，星散在其他群落里。

2.2 河道入侵植物生长特性

由表2可以看出，入侵植物中乔木青杨株高最高，为537.26 cm，灌木中国沙棘、山生柳和具鳞水柏枝的株高为252.62～325.61 cm，草本植物大刺儿菜和皱叶酸模的株高＞100 cm，分别为120.16 cm和104.10 cm，其余植物株高均＜100 cm。入侵植物中冠幅、根长和根宽排在前三位的植物均为中国沙棘、山生柳和青杨，冠幅均＞300 cm，分别为418.00 cm、416.28 cm和319.04 cm，根长均＞80 cm，分别为86.39 cm、84.40 cm、85.65 cm，根宽均＞120 cm，分别为120.43 cm、136.55 cm、154.62 cm。

表2 河道入侵植物生长特性

2.3 河道不同治理方法成效

由表3可知，不同治理方法均扩大了水面宽度，减少了水流弯道、降低了泥沙淤积厚度和洪峰高度。采挖和砍伐治理后的水面宽度分别为32.60 m、20.49 m，较治理前分别扩大了168.09%、43.29%；治理后水流弯道分别为0个/100 m、6个/100 m，较治理前分别降低了100%、45.45%；治理后泥沙厚度分别为12.11 cm、54.38 cm，较治理前减低了85.24%、33.11%；洪峰高度分别为2.02 m、3.10 m，较治理前降低了58.69%、23.83%。

表3 河道不同治理方法的成效

3 结论与建议

本次调查结果表明：庄浪河天祝县城段河道入侵植物主要以喜湿性草本为主，灌木次之，乔木稀少。入侵植物中灌木沙棘和具鳞水柏枝的多度和群集度高，在生长中争夺到较多空间和阳光，植株高大，冠幅丰厚，是河道入侵植物优势种。入侵植物根系的生长受地下水位的影响，根系生长到地下水面处停止向下生长，但在横向上不断延伸，不同植物根系在泥沙中交错分布，形成“板状”根系群，将泥沙固定在一起逐渐形成绿洲。河道入侵植物高度和群集度是抬高洪峰高度的主要因素[5]。

采挖可彻底清除入侵植物，消除植物对水流的阻拦，但治理成本高，对河道湿地生态系统造成一定的破坏。砍伐可快速消除入侵植物中的灌木和乔木，降低了入侵植物群落高度和盖度，但保留了草本植物，草本植物在洪峰的冲击下倒伏后，对水流的阻拦强度降低，治理成本低，对河道湿地生态系统破坏较小。在河道和湖泊有害生物防治和杂草预防过程中也有喷洒除草剂和化学药剂的报道[6-7]，喷洒除草剂和化学药剂后虽然成本高、效率高，但考虑到部分河道是水生生物和迁徙鸟类等生物的觅食和栖息的重要场所，部分河道还是城乡居民饮用水源保护地，喷洒除草剂或化学药剂后对鸟类、水生生物和人类健康可能有一定的负面影响，在河道入侵植物治理过程中应慎重考虑。

对比分析本试验采挖和砍伐治理的成本、效果和对河道湿地生态影响等综合因素，建议在河道治理中优先采用砍伐治理来定期干扰入侵植物，达到降低洪涝灾害和保护湿地生态的目的，并且在砍伐后要及时清理砍伐形成的植株。