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摘 要：为探索长江航道滨岸带水生植被修复技术，我们在长江中游宜昌至昌门溪河段航道整治二期工程护滩区开展了水生植被原位修复试验。依据修复试验经验、修复监测结果，本文研究了影响水生植被修复的主要因素，同时对原位试验过程中相关技术进行总结优化，为长江生态航道建设提供工程经验、基础数据和技术支持。
关键词：生态航道;滨岸带;生态修复
中图分类号：X171.4 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2021）10-0129-03
1前言
河流滨岸带在水文调节、水质改善、物质输入调控、生物多样性维持等方面对河流生态系统有明显的影响[1]。滨岸带水生植被的生长使水体生态系统食物链不断完善，对水体生物多样性的提升具有明显的贡献[2]。航道整治工程广泛应用钢丝网笼技术、生态护坡砖等生态型结构和技术在滨岸带开展护坡护滩[3-4]，其在有效防止水流对岸坡摊地冲刷的同时也有一定的促淤功能，为陆生植被的生长提供了良好的生长基质，但并未考虑滨岸带水生植被的生长恢复。目前，长江部分江段滨岸带水生植物群落严重退化，滨岸带水生态系统结构严重失衡，生态功能严重缺失，不利于长江的健康发展。因此，在航道整治工程同时进行滨岸带水生植被的修复技术研究可以为生态航道建设提供基础资料和科学依据。
本文针对长江航道滨岸带水生态系统存在的问题，开展小规模的水生植被原位修复试验和修复效果监测。研究旨在通过科学试验，采用不同技术方法恢复各种水生植物，比较不同技术方法条件下各种植物的恢复效果，结合长江滨岸带特征和航道整治工程工艺，分析得出适合长江生态航道建设中最佳的种植技术方法，同时对原位试验过程中相关技术参数进行总结优化，为长江生态航道建设提供技术支持。
2水生植被修复试验
2.1 试验地点和材料
选择宜昌昌门溪航道整治二期工程中沙咀边滩守护工程区域作为实验地点。根据实地考察，发现一号和二号护滩带间丰水期水位较低，枯水期有若干大小水潭且存在零星草本植物，且两护滩带间水流速度相对较缓，为开展滨岸带水生植被修复提供了可能。
根据现场调查和查阅资料[5-7]确定枯草、菹草和千屈菜作为试验物种。苦草群落具有较强的抗冲击能力;菹草抗逆性强;千屈菜根系发达、生命力强。
2.2 修复方案及实施
整个试验区分总面积为600m2（15m*40m），分别按照如图1所示的种植物种和种植方式开展试验。近岸侧向水中延伸5m的范围种植千屈菜，按照底质改造后种植幼株和原位沙土种植幼株2种种植方式进行实验，试验区靠外侧10m的范围进行苦草和菹草的恢复，植物主要采用种子和植株，采用底质改造和无纺布包种2种方式进行恢复。
根据修复方案，2019年3月开展了水生植被修复试验，相关试验参数见表1。苦草和菹草的植株种植密度相同;因苦草和菹草种子萌发率差异，苦草的种子种植密度更高;千屈菜修复区均以幼株为种植体，种植面积和种植密度相同。
3修复效果
在试验区域各布设1个样方（2m×2m）进行植被盖度监测。2019年3月对修复工程完工后进行了植被盖度的初次监测评估，之后在2019年4月至12月共进行了3次监测，2020年12月监测一次。
3.1苦草恢复情况
修复工程完成后2019年3月第一次监测发现，两个植株修复区域苦草盖度均为15%，但2019年4月以后的监测均不能观测到苦草。两个种子修复区域，2019年3月第一次监测均未发现苦草种子萌发，随后的监测中也没有观测到苦草。
苦草植株只能短暂的存活，苦草种子未能萌发，表明种植区域的环境不适合苦草的定殖。即使采用了底质改造和无纺布包种技术，苦草也不能存活和萌发，表明试验中影响苦草生存的主要因素不是土壤环境和种植方式。
3.2菹草恢复情况
修复工程完成后2019年3月第一次监测发现，在两个植株修复区域中菹草盖度均为10%。2019年4月监测发现，“底质改造+植株”区域菹草盖度增加至15%，而“无纺布包种+植株”区域菹草盖度降低至5%，表明底质改造有利于菹草植株的存活和定殖。经过2019年汛期后，2019年11月和2019年12月的监测发现，“底质改造+植株”区域菹草盖度降低至1%，“无纺布包种+植株”区域菹草盖度降低至2%，洪水对菹草的定殖产生了重大影响。经过2020年汛期后，2020年12月未监测到菹草，第二次洪水的冲击使得菹草难以生存。
修复工程完成后第一次监测发现，两个种子修复区域中菹草种子暂未萌发。2019年4月监测发现，“底质改造+种子”区域菹的草种子萌发形成植株盖度为15%，“无纺布包种+种子”区域的，菹草种子萌发形成植株盖度为10%，表明菹草种子能在此萌发生长且底质改造技术更有利于种子的萌发。与植株修复区相似，经过2019年汛期后，种子修复区菹草盖度都有所下降，经过2020年汛期后未监测到菹草，第二次洪水的冲击使得菹草难以生存。
3.3千屈菜恢復情况
修复工程完成后2019年3月第一次监测发现，两区域千屈菜的盖度均为5%，但2019年4月以后的监测均不能观察到千屈菜。千屈菜幼株只能短暂的存活，表明种植区域环境不适合枯草的定殖。即使采用了底质改造技术，千屈菜幼株也不能存活，表明试验中影响千屈菜定殖的主要因素不是土壤环境。
4结论
通过开展水生植被修复试验和效果监测发现，三种水生植物中只有菹草观测到萌发和定殖。苦草和千屈菜在利用底质改造技术手段、种子和植株包种方式修复后，也未能观测到萌发或定殖。菹草在未进行维护和补种的情况下，难以抵御第二次洪水的影响。由此推断，水文因子应是影响长江航道滨岸带水生植被修复的关键因素。
无论以植株或种子作为修复材料，底质改造区域的菹草都在未受洪水侵扰前表现出更高的盖度，证明底质改造技术能有效地加强水生植被生长。菹草在盖度为10%上时能够抵御第一洪水的侵扰，当盖度低于5%后，第二次洪水侵扰使得菹草消失，这表明可以通过补种等工程维护手段提高水生植被抵御洪水的能力。菹草的存活和抵御第一次洪水表明在航道整治护滩带进行水生植物修复是可行的。
结合本次修复试验工程经验以及效果监测结果，长江航道滨岸带水生植被修复需要重点关注水生植物的筛选、种植密度、底质改造方式以及维护管理，修复区域的水文条件是水生植被修复成功的决定因素。我们建议：
（1）水生植被筛选时可以优先考虑菹草，其他物种可根据修复区域的植被调查结合工程实际考虑，可以先做小规模筛选实验确定修复物种后再大面积种植;
（2）合理提高种植密度，适时补种提高水生植被抗洪水侵蚀能力;
（3）进行底质改造，提高修复效果。
参考文献：
[1]王斐.滨岸带生态工程技术研究与应用综述[J].水道港口，2017，38（06）：632-638.
[2]王超，尹炜，贾海燕，等.滨岸带对河流生态系统的影响机制研究进展[J].生态科学，2018，37（03）：222-232.
[3]赵航，方佳敏，付旭辉，等.河道生态护坡技术综述[J].中国水运，2020，4（11）：113-116.
[4]李庆，张涛.新型生态护滩技术在航道整治工程中的应用[J].中国水运（下半月），2018，18（07）：127-128.
[5]陈开宁，兰策介，史龙新，等.苦草繁殖生态学研究[J].植物生态学报，2006，30（3）：487-495.
[6]陈洪达.菹草的生活史、生物量和断枝的无性繁殖[J].水生生物学报，1985，4（01）：32-39.
[7]沈伟，黄先全，罗霞，等.千屈菜生态浮床与凤眼莲对养殖水体净化的比较研究[J].内江师范学院学报，2017，32（02）： 77-81.
基金项目：长江航务管理局科技项目（201910017）。
关键词：生态航道;滨岸带;生态修复
中图分类号：X171.4 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2021）10-0129-03
1前言
河流滨岸带在水文调节、水质改善、物质输入调控、生物多样性维持等方面对河流生态系统有明显的影响[1]。滨岸带水生植被的生长使水体生态系统食物链不断完善，对水体生物多样性的提升具有明显的贡献[2]。航道整治工程广泛应用钢丝网笼技术、生态护坡砖等生态型结构和技术在滨岸带开展护坡护滩[3-4]，其在有效防止水流对岸坡摊地冲刷的同时也有一定的促淤功能，为陆生植被的生长提供了良好的生长基质，但并未考虑滨岸带水生植被的生长恢复。目前，长江部分江段滨岸带水生植物群落严重退化，滨岸带水生态系统结构严重失衡，生态功能严重缺失，不利于长江的健康发展。因此，在航道整治工程同时进行滨岸带水生植被的修复技术研究可以为生态航道建设提供基础资料和科学依据。
本文针对长江航道滨岸带水生态系统存在的问题，开展小规模的水生植被原位修复试验和修复效果监测。研究旨在通过科学试验，采用不同技术方法恢复各种水生植物，比较不同技术方法条件下各种植物的恢复效果，结合长江滨岸带特征和航道整治工程工艺，分析得出适合长江生态航道建设中最佳的种植技术方法，同时对原位试验过程中相关技术参数进行总结优化，为长江生态航道建设提供技术支持。
2水生植被修复试验
2.1 试验地点和材料
选择宜昌昌门溪航道整治二期工程中沙咀边滩守护工程区域作为实验地点。根据实地考察，发现一号和二号护滩带间丰水期水位较低，枯水期有若干大小水潭且存在零星草本植物，且两护滩带间水流速度相对较缓，为开展滨岸带水生植被修复提供了可能。
根据现场调查和查阅资料[5-7]确定枯草、菹草和千屈菜作为试验物种。苦草群落具有较强的抗冲击能力;菹草抗逆性强;千屈菜根系发达、生命力强。
2.2 修复方案及实施
整个试验区分总面积为600m2（15m*40m），分别按照如图1所示的种植物种和种植方式开展试验。近岸侧向水中延伸5m的范围种植千屈菜，按照底质改造后种植幼株和原位沙土种植幼株2种种植方式进行实验，试验区靠外侧10m的范围进行苦草和菹草的恢复，植物主要采用种子和植株，采用底质改造和无纺布包种2种方式进行恢复。
根据修复方案，2019年3月开展了水生植被修复试验，相关试验参数见表1。苦草和菹草的植株种植密度相同;因苦草和菹草种子萌发率差异，苦草的种子种植密度更高;千屈菜修复区均以幼株为种植体，种植面积和种植密度相同。
3修复效果
在试验区域各布设1个样方（2m×2m）进行植被盖度监测。2019年3月对修复工程完工后进行了植被盖度的初次监测评估，之后在2019年4月至12月共进行了3次监测，2020年12月监测一次。
3.1苦草恢复情况
修复工程完成后2019年3月第一次监测发现，两个植株修复区域苦草盖度均为15%，但2019年4月以后的监测均不能观测到苦草。两个种子修复区域，2019年3月第一次监测均未发现苦草种子萌发，随后的监测中也没有观测到苦草。
苦草植株只能短暂的存活，苦草种子未能萌发，表明种植区域的环境不适合苦草的定殖。即使采用了底质改造和无纺布包种技术，苦草也不能存活和萌发，表明试验中影响苦草生存的主要因素不是土壤环境和种植方式。
3.2菹草恢复情况
修复工程完成后2019年3月第一次监测发现，在两个植株修复区域中菹草盖度均为10%。2019年4月监测发现，“底质改造+植株”区域菹草盖度增加至15%，而“无纺布包种+植株”区域菹草盖度降低至5%，表明底质改造有利于菹草植株的存活和定殖。经过2019年汛期后，2019年11月和2019年12月的监测发现，“底质改造+植株”区域菹草盖度降低至1%，“无纺布包种+植株”区域菹草盖度降低至2%，洪水对菹草的定殖产生了重大影响。经过2020年汛期后，2020年12月未监测到菹草，第二次洪水的冲击使得菹草难以生存。
修复工程完成后第一次监测发现，两个种子修复区域中菹草种子暂未萌发。2019年4月监测发现，“底质改造+种子”区域菹的草种子萌发形成植株盖度为15%，“无纺布包种+种子”区域的，菹草种子萌发形成植株盖度为10%，表明菹草种子能在此萌发生长且底质改造技术更有利于种子的萌发。与植株修复区相似，经过2019年汛期后，种子修复区菹草盖度都有所下降，经过2020年汛期后未监测到菹草，第二次洪水的冲击使得菹草难以生存。
3.3千屈菜恢復情况
修复工程完成后2019年3月第一次监测发现，两区域千屈菜的盖度均为5%，但2019年4月以后的监测均不能观察到千屈菜。千屈菜幼株只能短暂的存活，表明种植区域环境不适合枯草的定殖。即使采用了底质改造技术，千屈菜幼株也不能存活，表明试验中影响千屈菜定殖的主要因素不是土壤环境。
4结论
通过开展水生植被修复试验和效果监测发现，三种水生植物中只有菹草观测到萌发和定殖。苦草和千屈菜在利用底质改造技术手段、种子和植株包种方式修复后，也未能观测到萌发或定殖。菹草在未进行维护和补种的情况下，难以抵御第二次洪水的影响。由此推断，水文因子应是影响长江航道滨岸带水生植被修复的关键因素。
无论以植株或种子作为修复材料，底质改造区域的菹草都在未受洪水侵扰前表现出更高的盖度，证明底质改造技术能有效地加强水生植被生长。菹草在盖度为10%上时能够抵御第一洪水的侵扰，当盖度低于5%后，第二次洪水侵扰使得菹草消失，这表明可以通过补种等工程维护手段提高水生植被抵御洪水的能力。菹草的存活和抵御第一次洪水表明在航道整治护滩带进行水生植物修复是可行的。
结合本次修复试验工程经验以及效果监测结果，长江航道滨岸带水生植被修复需要重点关注水生植物的筛选、种植密度、底质改造方式以及维护管理，修复区域的水文条件是水生植被修复成功的决定因素。我们建议：
（1）水生植被筛选时可以优先考虑菹草，其他物种可根据修复区域的植被调查结合工程实际考虑，可以先做小规模筛选实验确定修复物种后再大面积种植;
（2）合理提高种植密度，适时补种提高水生植被抗洪水侵蚀能力;
（3）进行底质改造，提高修复效果。
参考文献：
[1]王斐.滨岸带生态工程技术研究与应用综述[J].水道港口，2017，38（06）：632-638.
[2]王超，尹炜，贾海燕，等.滨岸带对河流生态系统的影响机制研究进展[J].生态科学，2018，37（03）：222-232.
[3]赵航，方佳敏，付旭辉，等.河道生态护坡技术综述[J].中国水运，2020，4（11）：113-116.
[4]李庆，张涛.新型生态护滩技术在航道整治工程中的应用[J].中国水运（下半月），2018，18（07）：127-128.
[5]陈开宁，兰策介，史龙新，等.苦草繁殖生态学研究[J].植物生态学报，2006，30（3）：487-495.
[6]陈洪达.菹草的生活史、生物量和断枝的无性繁殖[J].水生生物学报，1985，4（01）：32-39.
[7]沈伟，黄先全，罗霞，等.千屈菜生态浮床与凤眼莲对养殖水体净化的比较研究[J].内江师范学院学报，2017，32（02）： 77-81.
基金项目：长江航务管理局科技项目（201910017）。