（生态学专业论文）苏州河上游河岸缓冲带植被模式的研究.pdf

学位论文独创性声明 本人所呈交的学位论文是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成 果据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰 写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说 明并表示谢意 作者签名：日期：竺堕：墨：歹 学位论文授权使用声明 本人完全了解华东师范大学有关保留、使用学位论文的规定，学 校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电 子版和纸质版。有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论 文进入学校图书馆被查阅有权将学位论文的内容编入有关数据库进 行检索。有权将学位论文的标题和摘要汇编出版保密的学位论文在 解密后适用本规定。 f l 一 糊黼挠百构名：窗姐 日期：竺星：b ：眵 苏州河上游河岸缓冲带植被的研究 摘要 水体周边植被缓冲带具有重要的生态功能。苏州河从上世纪2 0 年代开始， 其河岸植被带的原始生态受到了严重破坏。日前关于如何保护和恢复河岸植被带 的途径和模式正日益受到广泛关注，许多工作陆续展开。 针对上海苏州河上游郊区河段的河岸缓冲带应当如何构建和恢复，在青浦区 华新镇东风港流域开展了一系列试点工作，包括植被的选择和种植，模式设计， 指标试验等，取得了一定成效，但东风港的植被配置模式是否可以推广到苏州河 上游流域，以及是否存在其他植物配搭的模式和缓冲带的植被结构，在生态功能 和景观效果上具有更高的适宜性和应用性，都尚需要论证。 本文通过航片预判与资料分析，有针对性的选择了苏州河上游赵屯、白鹤、 安亭汽车城、东风港上游、黄渡、华江公路、江临新路和丰华公路等河段的植被 带设置样点，充分调查和分析各样点植物的种类和数量，进行植物区系分析；并 在每个样点按照植被外貌设置必要样带，统计植物多度、盖度级、频度、平均高 度等指标，评价各样点植物群落结构；引入s h a n n o n w i e n e r 多样性指数、m a r g a l e f 丰富度指数和均匀度指数j 等指数评估各样点植物多样性，并调查分析包括植被 景观的组成、结构、景观多样性、生境破碎化、景观美学性等多重景观参数，综 合评价河岸带的景观适宜性。 论文还从植被指标、景观指标和其他指标三个方面设置综合指标体系，对每 个样点进行分数评估和等级评判。结果表明，综合评比为i 级的河岸带为人造绿 地和滨岸景观地江临新路和丰华公路样点，其植物群落结构稳定、物种类型多样， 景观效应突出，具有较好的缓冲带植被综合功能；综合评比为i i 级的样点包括赵 屯、白鹤、东风港上游和华江公路样点，其群落结构基本稳定、植被类型相对丰 富；综合评比为i i i 级的样点包括安亭汽车城和黄渡样点，其中前者为自然生长河 岸带，因为缺少人工管护，多为杂草随机生长，故虽能给本地种的选择和植被模 式配搭提供一些依据，但综合得分较低；而后者为绿化长廊，植物品种总数相对 较少，植物带宽度较小，但群落结构较好，也是调查中唯一有丰富草本植物覆盖 的人工河岸样点。论文还根据实地调查情况并结合航片资料，分析并描绘了苏州 河上游河岸带的用地类型全貌，并对东风港试验地的草地研究和植被模式探索进 行了总体性评价。 最后，根据调查和研究，提出了适用于河岸缓冲带构建和恢复的建议，包括 苏州河上游河岸缓冲带植被的研究 植物物种的选择、搭配，缓冲带宽度的确定，缓冲带建成后的养护管理等，并结 合各种实地调查的结果和数据分析以及东风港试验地已经取得的成果和获得的 经验总结，提出苏州河上游郊区河岸带植被构建的综合建议和预想方案，包括靠 近农田的自然河岸带、靠近公路的人工河岸带和景观地人工河岸带三种不同河岸 带类型下的植被模式设计原则和物种选择。 关键词：苏州河上游河岸缓冲带植被模式指标体系 苏州河上游河岸缓冲带植被的研究 a b s t r a c t r i p a r i a nv e g e t a t i o nb u f f e rs t r i p sh a v es i g n i f i c a n te c o l o g i c a lf u n c t i o n s t h e o r i g i n a ac o n d i t i o n so fn p a n a nv e g e t a t i o na l o n g s u z h o uc r e e kh a v eb e e ns e r i o u s l y u n d e r m i n e ds i n c e1 9 2 0 s i nr e c e n ts e v e r a ld e c a d e s ，t h ew a y sa n dm o d e st or e s e r v e a n dr e s t o r er i p a r i a nv e g e t a t i o nb e l t sh a v ea r o u s e dt r e m e n d o u sc o n c e r n sw i ml o t so f w o r k b e i n gi m p l e m e n t e d o nt h eb a s i so fp o t e n t i a lw a y si nc o n s t r u c t i n ga n dr e s t o r i n gt h er i p a r i a nb u f f e r s t r i p sa l o n gu p s t r e a ms u b u r b a nr e g i o n so fs u z h o uc r e e k , s o m es p e c i f i ce x p e r i m e n t s a r eb e i n gc o n d u c t e da td o n g f e n g g a n g , h u a x i nt o w n , q i n g p ud i s t r i c t , i n c l u d i n gt h e v e g e t a t i o ns e l e c t i o na n dp l a n t i n g , p a t t e r nd e s i g na sw e l la si n d e xt e s t i n ga n ds o m e i m p o r t a n tf i r s t - h a n dd a t aa n d a c h i e v e m e n t sh a v es of a rb e e no b t a i n e d h o w e v e r ，i t s t i l lr e m a i n su n p r o v e dw h e t h e rt h e s ev e g e t a t i o np a t t e r n sc o u l db er e c o m m e n d e dt o a l lo t h e ru p s t r e a mr e g i o n so fs u z h o uc r e e k , o rw h e t h e rt h e r ew e r ea l t e r n a t i v e v e g e t a t i o nm o d e sa n d s t r u c t u r e si nb u f f e rs t r i p st h a tw o u l dh a v eb e t t e re c o l o g i c a l f u n c t i o n sa n dl a n d s c a p ea p p l i c a t i o n t h e r e f o r eb a s e do np r e - a n a l y s i st oa e r i a lp h o t o g r a p h sa n dr e l e v a n tm a t e r i a l s , t h em a s t e r st h e s i s ( h e r e i n a f t e rr e f e r r e dt oa s “t h e s i s ) s e l e c t i v e l yf o c u s e do ne i g h t s a m p l i n gp o i n t si nu p s t r e a mr e g i o n sa l o n gs u z h o uc r e e k , n a m e l yz h a o t u n , b a i h e , a n t i n ga u t o m o b i l et o w n ( 蜘，u p r i v e rd o n g f e n g g a n g , h u a n g d u , h u a j i a n gr o a d , j i a n g l i n x i nr o a da n df e n g h u ar o a d ，t oi n v e s t i g a t ea n dr e s e a r c ho n t h ec a t e g o r ya n d n u m b e ro fp l a n t sf o rn o r i s 墩a n a l y s i s ( h e r e i n a f t e rr e f e r r e dt oa s “t h ei n v e s t i g a t i o n ) s u b s e q u e n t l y ，n e c e s s a r ys a m p l ep l o t sw e r ed e s i g n e da n ds u r v e y e dt oa s s e s sp l a n t c o m m u n i t ys t r u c t u r ea c c o r d i n gt ot h es t a t i s t i c so fv e g e t a t i o na b u n d a n c e , c o v e r a g e , f r e q u e n c y , a v e r a g eh e i g h t s ，e t c b yi n t r o d u c i n gv a r i o u sd i v e r s i t yi n d i c e ss u c ha s s h a n n o n - w i e n e r , m a r g a l e fa n dp i e l o u , t h e s i sa n a l y z e da n de v a l u a t e dt h ev e g e t a t i o n d i v e r s i f i c a t i o na td i f f e r e n ts a m p l i n gp o i n t sa n da l s ov a l u e d , o nac o m p r e h e n s i v e s c a l e ，t h el a n d s c a p es m t a b i l i t yo fe a c hp o i n tw i t hr e s p e c tt om a n yl a n d s c a p ei n d i c e s ( i e c o n s t i t u t i o n , s t r u c t u r e , d i v e r s i t y , f r a g m e n t , a n da e s t h e t i c s ) m e a n w h i l e , t h e s i se s t a b l i s h e da ni n t e g r a t e di n d e xs y s t e mb yc o m b i n i n g v e g e t a t i o n , l a n d s c a p ea n do t h e ri n d i c e s , t os c o r ee a c hs a m p l i n gp o i n ta n d e v a l u a t e t h e i rl e v e l , r e s p e c t i v e l y t h ei n d i c a t i o n sc a nb es u m m a r i z e da sf o l l o w s ： ( 1 ) l e v e lir i p a n a ns t r i p si n c l u d ej i a n g l i n x i nr o a da n df e n g h u ar o a d , m a n - m a d el a n d s c a p eg r e e n b e l t s , w h i c hh a v es t a b l e c o m m u n i t ys t r u c t u r e s , d i v e r s i f i e d s p e c i e s a n d e x t r a o r d i n a r yl a n d s c a p ee f f e c t s , h e n c ef a i r l yg o o d c o m p r e h e n s i v ev e g e t a t i v ef u n c t i o n s f o rb u f f e r s t r i p s ； 5 苏州河上游河岸缓冲带植被的研究 ( 2 ) l e v e l1 ir i p a r i a ns t r i p si n c l u d ez h a o t u n , b a i h e , u p s t r e a md o n g f e n g g a n g , a n dh u a j i a n gr o a d , w h i c hh a v e b a s i c a l l ys t e a d yc o m m u n i t ys t r u c t u r e a n d c o m p a r a t i v e l ya f f l u e n ts p e c i e s ；a n d ( 3 ) l e v e li i ir i p a n a ns t r i p si n c l u d e 从ta n dh u a n g d u ，o fw h i c ht h ef o r m e r p e r t a i n s t on a t u r a l s t r i p s w i t hr a n d o m l yg r o w i n gr u d e r a l sd u et ol a c ko f m a i n t e n a n c e ，w h i l et h el a t t e ri sa “g r e e nc o r r i d e r w i mc o m p a r a t i v e l yl o wa m o u n t s o fv e g e t a t i o ns p e c i e sa n dr l a r r o ws t r i pb a n d w i d t h h o w e v e r , p r o v i d e sa d v i c e o ns e l e c t i o no fl o c a ls p e c i e sa n dv e g e t a t i o np a t t e r n sa n dh u a n g d u , t h eo n l ya r t i f i c i a l s a m p l i n gp o i n tw i t ha b u n d a n tg r a s sc o v e r i n gl a n d ，s u g g e s t sr e a s o n a b l ec o n u n u n i t y s t r u c t u r ef o rt h er e f e r e n c e b e s i d e s ，t h e s i sa n a l y z e da n dd e l i n e a t e dt h el a n du s e t y p e si nt h eu p s t r e a mr e g i o n so fs u z h o uc r e e ki nt e r m so ft h ei n v e s t i g a t i o na n d a e r i a lp h o t o g r a p h s ，a n de v a l u a t e dt h eg r a s s l a n dr e s e a r c ha n dv e g e t a t i o np a t t e r n e x p e r i m e n t su n d e r t a k e n i nt h ee x p e r i m e n t a la r e aa td o n g f e n g g a n g a c c o r d i n gt or e s e a r c hf i n d i n g s , t h e s i sf i n a l l yp u t f o r w a r d s u g g e s t i o n s a p p l i c a b l ef o re s t a b l i s h i n ga n dr e s t o r i n gr i p a r i a nb u f f e rs t r i p s ，i n c l u d i n gt h es p e c i e s s e l e c t i o n , c o l l o c a t i o n , t h eb a n d w i d t hd e t e r m i n a t i o na sw e l la st h em a i n t e n a n c ea n d m a n a g e m e n tf o rt h er i p a r i a nb u f f e rs t r i p s a l t o g e t h e rw i t hf i r s t - h a n dd a t aa n d r e s u l t so b t a i n e di nt h ei n v e s t i g a t i o n , a n dt h ef r u i t sa n de x p e r i e n c es u m m a r i z e di n d o n g f e n g g a n ge x p e r i m e n t s , t h e s i sr a i s e dt h ec o m p r e h e n s i v ep r o p o s a la n dp o s s i b l e p l a n n i n gf o rb u i l d i n gv e g e t a t i o na l o n g t h es u b u r b a nr i v e rb a n k so fu p s t r e a mr e g i o r s o fs u z h o uc r e e k , s u c ha st h ea d v i c eo ni n t r o d u c i n ga r b o r , s h r u b , g r a s sa n d h y a r o p h y t et of o r mc o m p l i c a t e dc o m m u n i t ys t r u c t u r e sa n dt h er e q u i r e m e n t so n j u d g i n ga n dc h o o s i n ga p p r o p r i a t ep l a n ts p e c i e s , s p e c i f i c a l l yd i s c u s s e dt h ed e s i g n p r i n c i p l e sa n ds p e c i e ss e l e c t i o nf o rt h r e ed i s t i n c t i v et y p e so f 印a r i a ns t r i p s ，n a m e l y n a t u r a lr i p a r i a nb u f f e rs t r i p sc l o s et of a r m l a n d ，m a n - m a d er i p a r i a nb u f f e rs t r i p sc l o s e t or o a d s ，a n dm a n - m a d er i p a r i a nb u f f e rs t i r p sf o rl a n d s c a p eu s a g e k e yw o r d s ：s u z h o uc r e e k , u p s t r e a mr e g i o n s ，却a d a nb u f f e rs t r i p s , v e g e t a t i o n p a t t e r n , i n d e xs y s t e m 6 苏州河上游河岸缓冲带植被的研究 1 前言 1 1 研究背景和意义 1 1 1 研究背景 近一个世纪以来，随着人口的激增和工农业生产的发展，河流生态系统，特 别是河岸带生态系统由于受人类活动的干扰而严重退化。全球2 0 以上的河岸 带植被已不复存在，剩余部分也在迅速消失。退化河岸带往往造成植被破坏、生 物多样性下降、小气候恶化、河床及河岸遭受侵蚀、洪涝灾害频繁，严重威胁到 人们的生命财产安全。因此，与湿地恢复密切相关的退化河岸带生态系统恢复与 重建已成为当今恢复生态学研究的重要内容之一。1 9 9 7 年( s c i e n c e ) 杂志设专 栏连续发表了六篇关于恢复生态学的论文。美国和中国生态学会均将恢复生态学 作为生态学五大优先关注或资助的领域之一。 河岸带的定义最早为行政管理人员所用，泛指靠近河边几十米内的区域；， 在学术界，首次对河岸带的定义出现在2 0 世纪7 0 年代末眩翔，系指陆地上同河 水发生作用的植被区域。之后，该定义被拓展为广义和狭义两种。广义是指靠近 河边植物群落包括其组成、植物种类多度及土壤湿度等同高地植被明显不同的地 带，也就是受河溪有任何直接影响的植被；狭义指河水陆地交界处的两边，直 至河水影响消失为止的地带。目前大多数学者采用后一定义。显然，河岸带是介 于河溪和高地植被之间最典型的生态过渡带，具有明显的边缘效应1 4 1 。此外，徐 化成认为河岸带指河流两旁特有的植被带，它是陆地生态系统和水生生态系统的 交错区。s w a n s o n 等认为河岸带是陆地生态系统和水生生态系统问的三维交接 区，其范围外至洪水到达的界线，上至河岸带植物林冠的顶端。至于向岸上森林 延伸多宽，是一个存在争议且具有重要研究意义的问题，这在本文中也将进行探 讨。 河岸植被缓冲带是在欧美等河岸带研究和管理水平较高的国家常用的一个 概念，指河岸两边向岸坡爬升的由树木( 乔木) 及其它植被组成的，防止或转移 由坡地地表径流、废水排放、地下径流和深层地下水流所带来的养分、沉积物、 有机质、杀虫剂及其它污染物进入河流系统的缓冲区域。美国农业部林务局 ( u s d a f s ) 早在1 9 9 1 年制定的“河岸植被缓冲带区划标准 ，就是为河流水 质保护，防止农业污染而规划的河岸植被缓冲带系统及区内的管理规范，它普遍 适用于与坡地农田、草地或牧场相邻的河溪、湖泊水塘、洪泛区、水湿地、喀斯 苏州河上游河岸缓冲带植被的研究 特落水洞和其它较少地下水排放区的河岸区域。相对于河岸带而言，河岸植被缓 冲带是管理方面的一个概念。由于其在转移非点源污染方面的有效作用，在美国 已被推荐为最优管理模式b 1 。 1 1 2 研究意义 河岸带生态环境的突出特点是水分多、土壤肥力和空气湿度较高，但有的季 节洪水泛滥，河岸带常受淹没。其原因一是邻近有开阔的水体，二是地下水位高， 三是坡上部经常有水分流经这里汇集。河岸带的植被常独具特点。这里的植物一 般都具有需水量高、要求肥力强、耐水淹的生态学特性，柳属和杨属植物是突出 的代表。河岸带植被作为陆地和水生生态系统的活动边界，是环境活力和变化的 敏感标志。河岸带植被在形成河流物理和生物特性的过程中起着重要的作用，对 维持河岸带的稳定及保持整个河流生态系统的生态功能的连续性具有重要的意 义1 6 1 , 苏州河是上海的母亲河，又称吴淞江、送松江、松陵江等，发源于太湖，汇 接于浦江；曲折向东，逶迤百里，是联系太湖与黄浦江的主要水道之一。现在的 苏州河流域西起江苏省，东接黄浦江，南邻淀浦河，北达蕴藻浜，全长1 2 5 k i n ， 总流域面积8 5 5 k m 2 。其中上海境内长5 3 1 k m ，郊区段长2 9 3 k m 。 苏州河对上海有着举足轻重的作用，承担着泄洪排涝、航运、工业用水、农 田灌溉、水产养殖等多重任务。然而从上世纪2 0 年代开始，随着上海的开埠和 社会经济的不断发展，苏州河作为生产原料和廉价劳动力来源的黄金水道，两岸 建起了大量的工厂和作坊，河岸植被带的原始生态开始逐步遭受破坏；而排入苏 州河的生活污水和工业废水的不断增加，也使得苏州河的污染状况日趋严重。 因此，从上世纪8 0 年代末9 0 年代初开始，苏州河治理工作陆续开展。苏州 河水质有了一定改善。后经不断的总结研究，人们发现单纯依靠截污等措施难于 进一步改善水质。实现苏州河功能的恢复，应从苏州河的整个生态系统出发，研 究其结构和功能，从而采取相应措施恢复河流生态系统的合理结构，达到促进物 质迁移、通畅转化途径，平衡输入输出，维护生物多样，实现良性循环，完善服 务功能等综合目标。于是，苏州河的治理从单纯的改善水质转变为以现苏州河生 态恢复为主的综合整治工程。 苏州河上游多农田和工厂，也有不少民居和市政设施。很多农田、厂房直接 与河流相连，中间缺少植被带的缓冲和保护。部分流域的植被缓冲带已经所剩无 几，甚至完全消失，环境污染威胁突出。因此，有针对性的研究苏州河河岸植被 带的特征与功能，探索在沿河地带开发利用过程中如何保护河岸带的原始风貌， 恢复被损河岸植被带的生态系统，已成为当前苏州河治理研究中的热点和重点， 是摆在我们面前刻不容缓的任务。 苏州河上游河岸缓冲带植被的研究 青浦东风港的河岸缓冲带试验基地便是针对此问题，由上海环境科学研究院 ( s h a n g h a ie n v i r o n m e n t a ls c i e n c ea c a d e m y , s e s a ) 于2 0 0 5 年建造，以迸行包括 植被模式试验在内的河岸缓冲带综合生态功能研究。在两年多的时间里已经获得 了一定数据结果，取得了阶段性成效。 但东风港的植被模式是否可以推广，适用于苏州河上游绵延2 0 余公里的庞 大流域，以及苏州河上游郊区河段是否存在其他植物配搭的模式和缓冲带的植被 结构，在生态功能和景观效果上具有更高的适宜性和应用性，等都尚存疑问。 因此，十分有必要弄清苏州河上游天然的现存河岸缓冲带的植被生长、配置 状况以及苏州河郊区河段其他人工护岸带的设计方案和生态效果，以综合评价适 宜苏州河上游的缓冲带植被模式。为今后苏州河综合整治工程中河岸带的生态恢 复和植被带的重建提供科学依据。 1 2 国内外研究进展 1 2 1 国外研究进展 国际上缓冲带技术的应用实践在1 5 - - 1 6 世纪的欧洲就已经开始，1 9 世纪成 型，2 0 世纪3 0 年代在美国就有规范的缓冲带的设计和应用。但直至2 0 世纪7 0 年代未，河岸带才被正式定义为：河水陆地交界处的两边，直至河水影响消失 为止的地带。8 0 年代中期j 由于全球气候变化、生物多样性损失和可持续发展 研究问题的提出，特别是湿地的损失、河流生物多样性减少以及农业非点源污染 问题，使河岸带研究的重要性凸显，河岸带已成为流域生态学各专业之间相互影 响的焦点。 目前，国外对于河岸带的研究主要集中在河岸缓冲区的描述和制图分析、河 岸带宽度确定以及河岸带植被带综合研究等方面1 7 1 0 在此基础上，结合实例探讨 了河岸带内相关因素的相互作用机制，强调了这一地域集成研究的重要性。主要 研究方向包括如下： 相互作用关系分析 这方面的研究主要集中在河岸带植被、土地利用、河流水体以及生物等要素 之间相互关系的分析方面。j o h n s o n 等结合怀俄明州1 9 3 7 1 9 9 0 年p l a t t e 河岸植 被及河体水流的调查情况，采用情景分析的方法，研究了径流变化对河岸植被的 影响：m i l l e r 等通过计算丰富度、多样性、优势度、平均斑块面积等景观格局指 数，研究了洪水对河岸植被带的干扰作用。此外，许多研究学者在河岸带土地利 用对岸边植被，河流的水量、水质以及栖息作用与生态系统以及与河流的水化学 特征之间的相互关系，指出不同土地利用具有不同的干扰梯度，这些干扰在不同 苏州河上游河岸缓冲带植被的研究 尺度上影响着河岸带的生物以及河水性质。p a i n e 等研究了在不同的土地利用方 式下美国威斯康星州河岸带植被的组成和发展情况；b a u d r y 等研究了法国西部 农业生产活动与河岸带土地利用之间的相互关系等由于河岸带各要素之间相互 影响、相互作用关系的复杂性，这方面的研究还需要进一步深入下去。 数据提取以及制图分析 目前利用遥感数据以及地理信息系统来分析景观格局的变化已经成为一种 成熟的分析手段，很多学者在这一方面对河岸带景观制图分析的限制条件以及特 殊要求进行了研究1 8 1 。n a r u m a l a n i ，m u l l e r 和a p a n 等将历史趋势、t m 影像数 据、航片、d e m 高程数据、数字土地地籍数据、河流等级数据以及河岸带坡度 数据等结合起来进行河岸带地理数据的描述以及制图分析工作。g u t i e r r e z 等利用 卫星影像数据描述河岸带变化时，发现穗帽变换比标准差异植被指数可以提高岸 边植被绿度指数的有效性，从而可以更好的反映岸边植被生长状况。这些研究表 明，由于河岸带景观所表现出的拉伸效应以及岸边植被类型多样性的特征，需要 结合遥感数据和航空图片各自的特点，利用不同的图像改进以及解释技术来突出 图像的某些特征从而满足河岸带研究的需要。 河岸缓冲区宽度的确定 河岸缓冲带功能的发挥与其宽度有着极为密切的关系，宽度适宜与否直接影 像其有效性的发挥。x i a n g 对比分析了试验缓冲区与拟研究缓冲区截留径流污染 物的能力，结合人工粗糙度系数、土地坡度、土壤储水能力、饱和水电导率等因 素，确定了变化缓冲区的评价模型以及制图模型，并且利用地理信息系统计算了 河岸带缓冲区的范围。a p a r t 等在研究中以f o r m a n ( 1 9 9 7 ) 对河流缓冲区的实验 分析为依据，用固定宽度和变化宽度这两种模式来分析研究区河岸带。这些研究 从不同的角度出发，分析了河岸带缓冲区宽度描述的方法以及缓冲区的适宜宽 度，为相似条件的河岸带研究提供了一定的借鉴意义蛾1 0 1 。 河岸植被带变化及其生态重建研究 河岸植被带对于保护流域内的土地、水资源以及自然栖息地等发挥着重要的 作用，其研究已经成为河岸带研究的主要内容。河岸植被缓冲区的研究同样涉及 到相互作用分析、数据提取与制图以及缓冲区效率研究等等，由于这几项已经在 前面有所论述，所以在这一部分只是重点论述河岸带植被的时空变化及其成因和 河岸带植被的生态重建和规划管理的研究情况。在河岸带植被的时空变化分析 中，主要侧重于在较长的时间尺度上来描述河岸植被带的空间动态变化特征，并 且用植被覆盖度、优势度、丰富度等指标加以评价。由于河岸植被带是城市绿网 体系的重要组成部分，很多研究学者在河岸植被的恢复、种植以及规划管理方面 进行了研究。如b a s c h a k 和a s a k a w a 等通过对河流廊道及其周边地区的安全性、 自然性、亲水性、景观性等特征的调查分析，从生态环境以及社会经济等目标出 发提出了河岸植被带规划管理的实施框架1 1 1 1 。 苏州河上游河岸缓冲带植被的研究 河岸带植被试种研究 s h e r i d a n 等在美国海岸平原的河岸植被缓冲带由一个与河溪相邻的1 0 m 宽 林带( a 区) 、一个坡下部人工管理的4 5 一- 5 0 m 宽的松林带( b 区) 及与农田相 临的8 m 宽的草地过滤带( c 区) 组成，在b 区的松林内实行三种不同的管理方 式为未受影响的成熟林、皆伐和择伐，经过4 年的观察，3 种不同管理方式都 对水流和沉积物有很显著的减轻作用11 2 1 。最主要的减少作用发生在草地过滤的 c 区，径流减少量的5 6 7 2 发生在该区。从农田排放的水流中的沉积物聚 集率在3 种不同森林管理模式下同样显著减少。平均有7 3 的沉积物被排除转 移，其中6 3 的转移作用发生在草地过滤区。该研究还证明了在河岸植被缓冲 带进行适当的林业开发以获取相应的经济效益，在不违背管理原则的基础上是可 行的。 集成研究 h e ，a s p i n a l l 等在研究中将植被、土壤、水文、气候以及反映生态系统状况 的各类指示因子结合起来描述河岸带土地利用、水文和生态要素的时空变化特 征，并在这些指示因子分析的过程中结合了生态水文模型、景观生态学、地理信 息系统等数据分析方法和技术1 1 3 1 0b a s c h a k ，f r e e m a n 等指出需要将自然地理学、 生态系统科学、景观生态学等原理结合起来应用于河岸带的研究工作。特别是要 利用景观生态学原理选择适宜的尺度来分析河岸带的背景、结构、功能以及时间 变化过程等，从而综合分析河岸带栖息地之间以及河岸带景观与城市景观之间的 连接关系。 1 2 2 国内研究进展 国内目前有关河岸带的研究总体处于起步阶段，主要集中在河岸带定义、河 岸带植被功能、河岸带植被管理、景观规划、河岸带植被宽度确定以及河岸带保 护等宏观性研究方面t 1 4 l 。并且有针对不同河岸带区域进行的生态恢复和重建的 实验研究，大体可概括为： 河岸带的功能和管理 许多研究学者从不同的角度出发研究了河岸带的生态功能，归纳起来有以下 四个方面：保护功能；o 连接功能；o 缓冲功能；和资源功能 1 5 j 。这些研 究都强调了河岸植被带发挥的重要作用，因而需要根据河流的类型和宽度、河岸 带树木的高度、河岸带生境的侧向影响范围以及地质、土壤、水位和相邻土地的 使用情况等多方因素合理确定河岸带缓冲区的范围。 河岸带植被及其生态重建研究 一些学者分析了河岸植被的物种组成及其丰富度、物种分布面积和多样性等 特征，如邓红兵等分析了长白山北坡河岸带群落植物区系n 酗；江明喜等对香溪 苏州河上游河岸缓冲带植被的研究 河流域河岸带植被物种群落丰富度格局进行了研究。很多学者从生态恢复和建设 的角度出发探讨了河岸带的生态重建问题，包括河岸带生物重建、河岸缓冲带生 境重建和河岸带生态系统结构与功能恢复三个部分。张建春和彭补拙等人在探讨 河岸带生态重建理论和技术方法的基础上，对河岸带滩地开展了生态重建试验研 究，通过适宜生态树种的引入和预植，提高了河岸带滩地生态系统的生态效能、 经济效能和社会效能；并且参考w a r r e n 和f r i s s c v i l 等应用空间上嵌套地形的特 性所提出的河流概念性分类方法，建立了不同空间尺度河岸带恢复与重建时间、 影响因素与稳定性的关系图。这些实验数据为制定不同地区河岸带植被的生态重 建方案提供了一定的参考价值 1 7 , 1 8 , 1 9 1 0 河岸带土地利用 作为土地资源的重要组成部分，河岸带土地发挥着重要的生产、保护以及美 学功能。龙花楼等人对长江沿线样带以及金沙江河谷在长时间尺度上的土地利用 结构及其变化进行了分析，并且利用典型相关分析等方法提取了研究区域内土地 利用格局变化的主要驱动因子和环境效应变化。这些研究不仅为长江沿线土地资 源的可持续利用提供了科学依据，而且为国内河岸带土地利用的调控与管理提供 了一定的借鉴作用。王成、彭镇华等研究了河谷土地利用格局与河流之间的相互 作用关系，并且根据地域分异规律、洪水干扰规律以及土地分异规律，提出了河 流沿线纵向和横向的土地利用对策2 0 , 2 1 , 2 2 1 。 滨水区规划与设计 由于城市河流及其滨水区是城市中人类活动与自然过程共同作用的最为强 烈的地带之一，因而城市滨水区的生态规划和景观设计成为了城市规划的热点研 究内容1 2 3 1 。李峰，王如松将滨河绿带、河流沿岸防护林带以及沿河绿化景观带 这些滨河绿色廊道的规划与建设纳入到城市绿色空间生态规划中。陈爽等在对南 京城市形态与生态景观整合的研究中，探讨了作为城市绿网重要组成部分的滨河 绿径的建设和管理问题。这些研究都试图通过滨水景观绿廊的研究，以期整合不 同水系及其周边的绿地系统，从而创造良好的社会经济效益。 1 3 本文的研究目标、内容和特点 1 3 1 研究目标 通过对苏州河上游自然和人工河岸缓冲带植被的踏查和研究，本文确立了以 下研究目标： 了解和掌握目前苏州河上游自然河岸缓冲带与人工护岸带植被配置情况： 苏州河上游河岸缓冲带植被的研究 分析不同植被模式下河岸缓冲带的生态功能、景观功能和适宜度； 对比青浦东风港河岸缓冲带试验工程，探讨最适合苏州河上游流域的植被 配置模式。 1 3 2 研究内容 本文的研究内容包括： 东风港试验地的植被调查、以及试验地三种草本植物生态功能的试验和研 究； 苏州河上游自然和人工河岸缓冲带植被的区系、群落结构和多样性指数： 包括植物的种类组成、优势种、各个种的多度、盖度、频度，以及s h a n n o n w i e n e r 指数、m a r g a l e f 指数、均匀度j 指数等； 不同植被模式缓冲带的景观格局和景观功能，包括景观多样性指数、斑块 破碎化指数、景观结构、适宜性和价值评估等； 建立评价指标体系综合评估各缓冲带的植被配置模式，分析和探讨最适植 被模式的建立。 1 3 3 研究特点 论文的研究方法及特点可从以下四个方面加以诠释： 充分调用文献、数据资料； 通过深入的实地踏查和调研，获得河岸植被带的各种本底数据； 运用各种理论，设计河岸带植被栽种模式指标体系并结合调查资料进行评 估和分析。 通过结论分析，发现问题所在，针对苏州河上游河岸植被缓冲带的设计、 重建，提出相应建议。 苏州河上游河岸缓冲带植被的研究 2 研究地概况与研究方法 2 1 研究地概况 2 1 1 样点选择 由于此次东风港河岸缓冲带试验地的研究重点在于郊区河道的生态修复和 重建，论文也着重其他郊区河道的植被模式与试验地的对比分析，因而样点的布 设以苏州河上游( 赵屯至北新泾流域，为上海中心城区外的郊区河段) 河道为主， 以确保具备可对照性和可借鉴性。 根据2 0 0 7 年上海市区l a n d s a tt m 航片和g o o g l ee a r t h 上海区域图的前期判 读与遴选，结合航片上不同地貌的颜色、斑块大小、形状及性质等因素综合考虑， 最终确定苏州河上游赵屯至北新泾流域八个具有典型代表性的样点进行后续踏 查工作。样点的分布较为均匀，可较为全面的涵盖和代表苏州河上游段的整体植 被风貌。样点自西向东依次为：n 赵屯河段、白鹤河段、安亭汽车城河段、 东风港上游河段、黄渡河段、华江公路河段、江临新路河段和丰华公 路河段( 具体样点位置如图1 所示) 。 调查采用实地踏查与样方法记录各分析指标。选取设置有代表性的样方，样 方数量根据植被的组成方式随机设定，调查并汇总植物的种类和数量，同时参考 植物志等相关书籍中记录的种类，进行植物区系分析1 2 4 。具体调查方法如下： 每个调查样点根据现场的缓冲带宽度和实际情况，结合植被结构和群落类型 布设相应数量的样方，样方大小以能较为全面的涵盖和反映该样方所代表的植物 群落类型和风貌为宜，从3 m x 3 m 到1 0 m x l o m 不等，以草本植物为主和以高大乔 木为主的样方有较大差异。 以草本植物为主的样方，统计样方内草本植物的种类，在每个样方内对各种 草本植物的多度、盖度级、频度等指标进行统计1 2 5 1 。并描述草本植物分布规律。 其中，多度调查样方内各植物的棵数或百分比；盖度级按照盖度0 - 2 0 、2 0 - 4 0 、4 0 - 一，6 0 、6 0 - 8 0 和8 0 1 0 0 分为i 、和v 级； 统计植物在各样方内出现的频率。 以高大乔木为主或乔、灌、草本结合的样方，对树木的生长指标和空间结构 进行综合检尺，考察其数量、平均高度、盖度级、空间分布格局等指标，样方内 的草本植物按上述第一条中的统计方法进行统计。 对于调查样点中出现但各统计样方内均未检出的植物种，记录在各样点植物 苏州河上游河岸缓冲带植被的研究 名录中，其有关数据不纳入数据统计和分析处理。 图1 苏州河上游样点分布示意图 f i g o n es a m p l i n g d i s t r i b u t i o na l o n gu p s t r e a mr e g i o n so fs u z h o uc r e e k 2 1 2 苏州河上游各样点概况 经实地调查研究，八个样点的概况如表1 所示。 表1 各样点植被概况表 t a b o n eg e n e r a lv e g e t a t i v ec o n d i t i o n sa td i f f e r e n ts a m p l i n gp o i n t s 样类 点 型 样带植被 位置本地状况 面积带宽群落组成结构 植物种类 m 2 度m 肛篓3 1 。1 篓6 3 飘7 5 4 n ，e 蓍蕤湖霾雾墓蒺灏