高纬度河流沿岸植物缓冲带的制作方法
【专利摘要】高纬度河流沿岸植物缓冲带，它涉及一种河流沿岸植物缓冲带。它解决了现有植物缓冲带宽度过宽，不适合城市现状，以及我国高纬度地区建设有效的河流沿岸植物缓冲带难度大的问题。高纬度河流沿岸植物缓冲带由蒙古栎、暴马丁香和草本植物构成，河流沿岸植物缓冲带的宽度为28～30m。本发明缓冲带区域内，地表径流氨氮平均去除率为32%～34%，土壤下20cm处氨氮平均去除率为82.2%～84.5%，土壤下40cm处氨氮平均去除率为89.7%～90.2%。本发明应用于环境治理领域。
【专利说明】高纬度河流沿岸植物缓冲带
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种河流沿岸植物缓冲带。
【背景技术】
[0002]根据国家环保部门的统计，在我国水土流失面积达到360万平方千米。全国有大约50%的河流受到污染，随着水体的不断恶化，以水资源短缺和暴雨造成的洪涝灾害，为代表性的水危机的不断爆发，已经开始影响我们国家发展的脚步。水体污染定义为水体因某种外界物质的进入，使得水体化学性质、生物构成或者放射性等方面的改变，使水体的利用率降低，对水体中的生物形成有害的威胁，对人体的健康产生不利的影响。水体富营养化则是在人类和其他生物活动的过程中，有意或无意的使含有氮、磷的物质流入湖泊、江河、海洋等，造成了水体中藻类，以及其他水体中的浮游生物的数量快速增加。在这种情况下，会使水体中溶解氧的含量迅速下降，因水体中缺少鱼类所必需的氧气含量，而造成了鱼类和其他水生生物的大量死亡。
[0003]城市面源污染是指在降水的条件下，雨水和城市径流冲刷城市地面，使溶解的和固体的污染物从非特定的地点汇入受纳水体，引起的水体污染，亦称为城市非点源污染。在美国面源污染已成为水环境污染的第一因素，60%的水污染起源于面源污染。在我国城市面源污染污染水环境的情况十分严重，其中太湖、巢湖水质恶化的主要原因就是城市面源污染。雨水携带污染物，通过径流的方式进入城市水系造成水质恶化，污染加剧。
[0004]植物缓冲带可以利用植被区域，将潜在的污染物质与收纳水体阻断开，使得城市内河的水质标准得到提闻。
[0005]但是选择何种植被，如何搭配以提高植物缓冲带去除氨氮的效果一直困扰着该领域的技术人员。国外文献认为选择何种植物构建植物缓冲带对氨氮的去除效果没有影响，关键在于植物缓冲带的宽度，植物缓冲带的宽度越宽，氨氮的去除率越高。当然，植物缓冲带越宽环境保护的效果越好，但是对于现今寸土寸金的城市来说，难以实现。而且，在我国东北地区，由于纬度高，冬季寒冷、温度低，很多在温带和热带地区去除氨氮效果比较理想的植被都难以在东北进行种植。因此，在我国高纬度地区建立有效的河流沿岸植物缓冲带困难重重。
【发明内容】
[0006]本发明是为了解决现有植物缓冲带宽度过宽，不适合城市现状，以及我国高纬度地区建设有效的河流沿岸植物缓冲带难度大的问题，而提供的一种高纬度河流沿岸植物缓冲带。
[0007]高纬度河流沿岸植物缓冲带由蒙古栎、暴马丁香和草本植物构成，河流沿岸植物缓冲带的宽度为28~30m ;蒙古栎种植于距河岸下沿22~28m处，种植方式为定植，种植密度为3mX3m，种植深度为40~50cm ;暴马丁香种植于距河岸下沿12~18m处，种植方式为定植，种植密度为2mX2m，种植深度为30~40cm ;草本植物由早熟禾和黑麦草按3:1的比例构成,种植方式为播种,播种面为河流沿岸植物缓冲带,种植密度为20~35kg/m2。
[0008]蒙古栎为落叶乔木，高可达30m，胸径达60cm ;树冠卵圆形；根颈茎5毫米，主根发达，侧根细，平展，黄褐色。蒙古栎喜温暖湿润气候，也能耐一定寒冷和干旱；对土壤要求不严，酸性、中性或石灰岩的碱性土壤上都能生长，耐瘠薄，不耐水湿。根系发达，有很强的萌蘖性。蒙古栎能适应东西伯利亚_56°C乃至_60°C的低温。
[0009]暴马丁香为落叶小乔木或落叶大灌木，株高达6~10m。
[0010]早熟禾为纤细的一年生或多年生禾草，根茎发达，具有极强的分蘖能力和青绿期长等优良性状；在严寒冬季，无覆盖可以越冬。早熟禾为冷地型禾草，喜光，耐阴性也强，可耐50%~70%郁闭度，耐旱性较强，在-20°C低温下能顺利越冬，_9°C下仍保持绿色，抗热性较差，对土壤要求不严，耐瘠薄，但不耐水湿。早熟禾对氮肥敏感，氮肥能加速早熟禾的生长。
[0011]黑麦草是禾本科黑麦属多年生疏丛型草本植物，耐湿，须根发达，主要分布于15厘米深的土层中。
[0012]本发明高纬度河流沿岸植物缓冲带的宽度仅为28~30米，适合城市的发展要求。本发明构建高纬度河流沿岸植物缓冲带选用了蒙古栎、暴马丁香、早熟禾和黑麦草，这些植物都适合在高纬度寒冷地区的生长。
[0013]本发明高纬度河流沿岸植物缓冲带可有效的降低流经污水中的氮、磷含量。在本发明缓冲带区域内，地表径流氨氮平均去除率为32%~34%，土壤下20cm处氨氮平均去除率为82.2%~84.5%，土壤下40cm处氨氮平均去除率为89.7%~90.2%。在本发明缓冲带区域内，地表径流磷的平均去除率为42%~54%，土壤下20cm处磷平均去除率为86.28%~92.72%，土壤下40cm处磷平均去除率为88.42%~96.86%。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是【具体实施方式】一高纬度河流沿岸植物缓冲带的示意图。
【具体实施方式】
[0015]本发明技术方案不局限于以下所列举【具体实施方式】，还包括各【具体实施方式】间的任意组合。
[0016]【具体实施方式】一:结合图1说明本实施方式，本实施方式高纬度河流沿岸植物缓冲带由蒙古栎1、暴马丁香2和草本植物3构成，河流沿岸植物缓冲带的宽度为28~30m ；蒙古栎种植于距河岸下沿22~28m处，种植方式为定植，种植密度为3mX3m，种植深度为40~50cm ;暴马丁香种植于距河岸下沿12~18m处,种植方式为定植,种植密度为2mX2m,种植深度为30~40cm ;草本植物3由早熟禾和黑麦草按3:1的比例构成，种植方式为播种，播种面为河流沿岸植物缓冲带，种植密度为20~35kg/m2。
[0017]虽然和其它高纬度树木相比蒙古栎根系的生物量不大，但是检测发现蒙古栎下土壤O~60cm深的土层内全氮的含量及速效氮的含量变化微小，说明蒙古栎整个根系对土壤中的氮元素进行吸收，具有吸收氮元素深度深、拦截性好的优点。
[0018]蒙古栎因其不耐水湿，所以在以往的河流沿岸植物缓冲带的研究中基本不予以考虑。本实施方式将蒙古栎种植在距河岸下沿22~28m远离河流4的位置上，而且该位置的水平高度远远高于河流4的河面，因此蒙古栎的生长不受影响。
[0019]径流的水量在河流沿岸植物缓冲带顶端最大，渗入土壤的深度也最深，因此将根系发达的蒙古栎种植在河流沿岸植物缓冲带的上部，能更有效的降解地下径流带入的氨氮。
[0020]暴马丁香比蒙古栎的种植密度大，种植密度较小有利于根系发达的蒙古栎的根系生长，暴马丁香种植密度较大可更有效的拦截地下径流。
[0021]本实施方式将蒙古栎种植在河流沿岸植物缓冲带上部，不但考虑到蒙古栎不耐水湿，根系比暴马丁香发达，更是因为蒙古栎根部的微生物群落能够将径流水中不同形态的氮元素大量转换为碱解氮。碱解氮不仅有利于蒙古栎自身的生长利用，而且蒙古栎转换的碱解氮还会随地下径流输送给沿途的草本植物3和暴马丁香2。暴马丁香根部有大量孢间菌丝和孢内圈状菌丝，孢子密度高，丛枝菌根真菌(AMF)侵染暴马丁香的侵染率约为90%以上。由于碱解氮对丛枝菌根真菌侵染暴马丁香具有直接作用，能够提高丛枝菌根真菌侵染暴马丁香的侵染率，促进暴马丁香的生长，同时丛枝菌根真菌的大量增殖也使土壤中更多的氨氮被植物利用；所以将暴马丁香种植于蒙古栎下方，还可以通过蒙古栎根部的微生物作用提高暴马丁香的生长，进一步促进径流水中氨氮和其他污染物的去除。
[0022]本实施方式蒙古栎种植时间为每年4月20日~5月5日。本实施方式暴马丁香种植时间为每年5月10日~5月31日。本实施方式早熟禾和黑麦草播种时间为每年4月25日~4月30日。先种植蒙古栎和草本植物能够有效的固土护坡，并且能够提高土壤中碱解氮的含量，对促进暴马丁香的生长、提高丛枝菌根真菌的侵染，提升暴马丁香的存活率有很大帮助。
[0023]早熟禾对氮肥非常敏感，氮肥可加速早熟禾的生长，因此早熟禾对氨氮的去除效果非常好。但是早熟禾不耐水湿，因此本实施方式将耐湿、且须根发达的黑麦草与早熟禾混合播种。黑麦草根部有内生菌根菌，能为早熟禾和暴马丁香提供可用的氮肥，促进早熟禾和暴马丁香的生长。蒙古栎和暴马丁香都为落叶树木，因此高纬度河流沿岸植物缓冲带土壤中的有机质含量较高，而土壤有机质又能提高黑麦草的产量。所以，在高纬度河流沿岸植物缓冲带内的植物之间形成良性循环，相互间促进生长，提高了该缓冲带对径流氨氮的去除率。
[0024]黑麦草的根系分泌物在一定浓度下可促进微生物的生长，从而促进了土壤微生物生物量碳和微生物熵的增加；但当根系分泌物超过一定浓度后，便会抑制微生物的生长，导致土壤微生物生物量碳和微生物熵的下降。所以，将早熟禾和黑麦草的播种比例控制为3:1最有利于高纬度河流沿岸植物缓冲带中植物的生长。
[0025]早熟禾和黑麦草的种植能够有效的提高地表径流氨氮的去除率。
[0026]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一的不同点是:蒙古栎种植于距河岸下沿23~27m处。其它步骤及参数与实施方式一相同。
[0027]本实施方式中蒙古栎采用等边三角形的种植方式，即每棵蒙古栎种在等边三角形的定点上，所有蒙古栎与之周围的蒙古栎的距离都为3m。
[0028]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二的不同点是:蒙古栎种植于距河岸下沿24~26m处。其它步骤及参数与实施方式一或二相同。
[0029]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一、二或三的不同点是:暴马丁香种植于距河岸下沿13~17m处。其它步骤及参数与实施方式一、二或三相同。
[0030]本实施方式中暴马丁香采用等边三角形的种植方式，即每棵暴马丁香种在等边三角形的定点上，所有暴马丁香与之周围的暴马丁香的距离都为3m。
[0031]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四之一的不同点是:暴马丁香种植于距河岸下沿14~16m处。其它步骤及参数与实施方式一至四之一相同。
[0032]【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】一至五之一的不同点是:草本植物种植密度为25~30kg/m2。其它步骤及参数与实施方式一至五之一相同。
[0033]实施例1
[0034]在哈尔滨市何家沟选取5块相临近的滨岸区域作为样地进行高纬度河流沿岸植物缓冲带去除氨氮实验。
[0035]5块样地的构建信息如表1所示。在每块样地距河岸下沿3m和30m处各分别设置2个1.5mX 1.5mX0.5m米样坑 ,坑内上坡面20cm、40cm处垂直插入1.5m米样板。其中样地3采用本发明技术方案。
[0036]表1
[0037]
【权利要求】
1.高纬度河流沿岸植物缓冲带，其特征在于高纬度河流沿岸植物缓冲带由蒙古栎、暴马丁香和草本植物构成，河流沿岸植物缓冲带的宽度为28~30m ;蒙古栎种植于距河岸下沿22~28m处,种植方式为定植,种植密度为3mX3m,种植深度为40~50cm ;暴马丁香种植于距河岸下沿12~18m处，种植方式为定植，种植密度为2mX 2m，种植深度为30~40cm ；草本植物由早熟禾和黑麦草按3:1的比例构成，种植方式为播种，播种面为河流沿岸植物缓冲带，种植密度为20~35kg/m2。
2.根据权利要求1所述的高纬度河流沿岸植物缓冲带，其特征在于蒙古栎种植于距河岸下沿23~27m处。
3.根据权利要求1所述的高纬度河流沿岸植物缓冲带，其特征在于蒙古栎种植于距河岸下沿24~26m处。
4.根据权利要求1所述的高纬度河流沿岸植物缓冲带，其特征在于暴马丁香种植于距河岸下沿13~17m处。
5.根据权利要求1所述的高纬度河流沿岸植物缓冲带，其特征在于暴马丁香种植于距河岸下沿14~16m处。
6.根据权利要求1所述 的高纬度河流沿岸植物缓冲带，其特征在于草本植物种植密度为 25 ~30kg/m2。
【文档编号】E02B3/00GK103609291SQ201310586964
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年11月20日 优先权日:2013年11月20日
【发明者】高大文, 张帅, 王诗乐, 梁红, 沈海龙 申请人:东北林业大学