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福建省饮用水源地植被缓冲带建设管理研究

2013-10-24陈雪珍

海峡科学 2013年4期
关键词:福建省

陈雪珍

[摘要]该文在对植被缓冲带的定义和主要功能进行分析的基础上,对福建省饮用水源地基本情况及周边不同类型植被缓冲带的生态功能进行调查,最后从严格遵守法律和法规、加强缓冲带土地利用结构调整、加强植被管护及时修复、污染治理,环境综合整治、提高公众保护意识、加强技术和支撑资金投入等方面提出植被缓冲带的建设管理和保护措施。

[关键词]饮用水源地 植被缓冲带 福建省

饮用水水源地是水环境的重要组成部分,是水环境功能区划中具有最高使用功能的水域。水源地生态系统在水分调节、水质净化等服务功能方面有更高的要求,水源地生态保护问题受到国家高度重视和社会各界的广泛关注。福建省十分重视饮用水水源的保护,近几年先后完成了省级和县级饮用水源地保护区划定。随着我省农村经济的发展,饮用水源地周边及由于不合理开发利用水土资源造成的水土流失和生态破坏,导致水源地周边区域生态功能衰退,而且由于企业污水、农村生活污水随意排放以及坡地耕作方式不尽合理,施用的化肥、农药和有机物等点源、面源污染也对人类的饮水安全和健康构成了严重威胁。

本研究在对福建省饮用水源地保护区周边不同类型植被缓冲带的生态功能调查的基础上,对饮用水源地缓冲带进行设计,同时根据福建省县级水源地分布情况及环境现状,提出植被缓冲带的建设管理和保护措施。本课题的研究,对于保护水源地水质,保障饮水安全和人民身体健康,促进资源的可持续利用和生态、环境的可持续保护有着重要的作用。

1、植被缓冲带的定义和主要功能

1.1 植被缓冲带的定义

植被缓冲带,也称植被过滤带、过滤带、保护缓冲带等,主要指位于水生和陆地之间的过渡地带,一般被描述为长的、线状的邻近溪流,河流、湖泊、水库等各种水体的植被带,通称为岸线植被缓冲带或岸线缓冲带。术语众多,目前还没一个完全统一的定义。植被缓冲带作为河岸和湖库周边水陆交界的重要组成部分,具有生物栖息地、维护河流和湖库的完整性和生物多样性、拦截和降解地表径流污染、增强河(湖)岸稳定性和景观美学等多重功能。

1.2 植被缓冲带的主要功能

1.2.1 减缓侵蚀、拦截沉积物、保持水土

植被缓冲带对河流湖库岸线的保护主要表现在稳固岸线,减少河岸侵蚀和水土保持。同时缓冲带植被的根系渗入土层,改善土壤亚表层的机械强度,增加坡面表层土壤团粒体,使土壤变得结实,抵抗地表径流冲刷能力增强。植被缓冲带的另一个功能就是能有效拦截来自于农业集水区地表径流中的沉积物。缓冲带植被对地表径流中沉积物的捕获能力受河岸植被缓冲带的宽度、植被类型、坡度、径流流速以及沉积物浓度的影响,但大多数研究表明,河岸植被缓冲带拦截地表径流中悬浮沉积物效率均在90%左右。

1.2.2 植被缓冲带对氮消减的功能和机理

植被缓冲带移除氮的机理主要是植被的生长过程中,植物的根系、叶子以及植物根茎需要吸收地表水体和土壤中的溶解态氮,并同化成为自身组织,从而实现对地表径流中氮元素的吸收转换,减少了水体中的氮,达到净化水体的目的。植被移除氮的效率取决于植被、微生物、土壤特性以及水文效应等一系列系统因素的作用,主要是通过植物吸收转换、微生物固氮以及细菌的反硝化作用三种机制来实现氮的移除。反硝化作用是由厌氧性微生物将硝态氮转换成分子态氮,释放到空气中,从而达到永久性的清除岸线植被生态系统中氮元素的过程。

1.2.3 植被缓冲带对磷消减的功能和机理

植被缓冲带移除磷的机制取决于地表径流中磷的形态:悬浮态磷和溶解态磷,可溶性磷进入植被缓冲带主要是被植物、微生物同化吸收,土壤腐殖质吸收以及经过渗透作用进入地下水中;而固态磷则可以通过沉积作用与地表径流中其他悬浮态固体颗粒物沉积在植被缓冲带中,也可以被植物根茎叶的吸附作用而拦截吸收以达到去除地表径流中的磷的目的。根据缓冲带内植被类型与河岸带立地条件的不同,植被缓冲带移除磷的效果在60%~90%之间。

1.2.4 植被缓冲区对其他污染物的截留

其他导致水质恶化的污染物包括各种有毒物质及致病菌。植被缓冲区可减缓污染物进入河流或湖库的速度,增加污染物被有机质吸附或被微生物的生物化学作用分解的可能性。

1.2.5 缓解人类活动对河流生态系统本身的影响

植被缓冲带不仅能缓解自然变化对河流和湖库生态系统的影响,同时还能缓解人类因为自身发展需要而对河流和湖库生态系统的干扰,这对饮用水源地保护也起到重要的作用。随着人类对河流和湖库及其周边土地资源开发强度和范围的不断扩大,特别是靠近乡镇和城市的河流、水库等,其滨水区是人类活动与自然过程共同作用的最为强烈的地带,建立适当宽度的植被缓冲带能在很大程度上缓解这些人类活动对河流生态系统造成的干扰,防止河流、湖库及其滨水区生态系统的逆向演替。

2、饮用水源地周边植被类型

福建省县级水源地周边相对稳定的森林植被为常绿阔叶林,但因森林开发利用时间较长,原始林已少见,出现了许多天然次生以及人工营造的各种针叶林、针阔混交林等。

闽东南沿海地区县级饮用水源地周边以人工植被为主,主要有马尾松中幼林、台湾相思林、木麻黄林和少量的杉木和黑松林等,该区域大多为低山丘陵地带或沿海平原,山体土壤较贫瘠,基岩裸露,以乌饭、檵木、桃金娘、映山红、山芝麻、五节芒、芒萁、野古草等为主的灌草丛分布较多,此外还分布有较大范围的果园、水田、菜地等人工植被。

闽西地区的县级饮用水源地周边植被主要以马尾松林为主、局部地区有小片杉木林、毛竹林、柳杉林、福建柏林和以栲属树种为主的阔叶林,近年来巨尾桉种植面积较大。马尾松林分布最广,林木稀疏,生长高大,林中常混生长甜槠、木荷、枫香、细柄蕈树等,其它树种有樟树、润楠、杜英、猴欢喜、少叶黄杞、黑壳楠、山矾、大花枇杷、罗浮柿、笔罗子、赤杨叶等;林下灌木主要有桃金娘、檵木、乌饭、盐肤木、野漆、小叶赤楠等;草本层以五节芒和芒萁为优势种。

闽中和闽北地区的县级饮用水源地周边有出现较多的以壳斗科树种为建群种的中亚热带照叶林,其中闽北地区县级饮用水源地周边以栲树、苦槠、甜槠和青冈为主,闽中地区以苦槠、甜槠和栲树为主,但马尾松和杉木仍有较大面积的分布,林下植被以檵木、乌饭和短尾越桔为主。福建省县级饮用水源地周边植被类型分布情况详见图1。

3、植被缓冲带类型划分

从福建省县级以上饮用水源地的分布来看,河流型和湖库型饮用水源地在划定的保护区范围的陆域部分,其土地利用类型是以植被覆盖为主。根据现场调查和GIS分析,饮用水源地周边的植被缓冲带,按其类型可划分为以下几种类型:

3.1 原生植被缓冲带

主要位于交通不便,受人类活动干扰很小的山区河流段和库区,河岸和库区滩地处于荒芜或半荒芜的状态,原生植被类型较多,群落结构完整。在福建省县级以上集中式饮用水源地中,陆域保护区属于原生植被缓冲带的很少,主要分布在靠近自然保护区的水源地。如武夷山市三菇水厂水源保护区(河流型)、屏南县城区供水工程饮用水源保护区(湖库型)等。

3.2 人工植被缓冲带

人工植被缓冲带为县级以上集中式饮用水源地中周边植被缓冲带的主要形式。人工植被缓冲带主要包括森林缓冲带、林农复合缓冲带、农田缓冲带和草地缓冲带等几种形式。

3.2.1 森林缓冲带

主要是以自然生长或人工营造的林地为主。次类植被缓冲带在我省饮用水源地周边为山区段河流段和库区最为常见,森林植被的种类一般以耐水湿树种为主,多为人工营造纯林或混交林,间有自然生长的常绿阔叶林,如乌桕、枫杨及水杉等,林下灌草较为丰富,在林种属性上多划为生态公益林和水源涵养林,除了有少量间伐等,基本上没有施肥等耕作活动,森林覆盏率和植被覆盖率都较高,如南靖县自来水厂水源保护区(河流型)、宁德市金涵水库水源保护区(湖库型)。

3.2.2 林农复合缓冲带

这是我省最为常见的形式,由于人类活动的频繁,河岸和湖库沿岸的土地,多有不同程度的农业开发,或为农田,或栽种果树等,有一定的耕作和施肥、喷撒农药等农作活动,如闽清县白石坑水厂、塔山水厂水源保护区(河流型),福州市敖江(塘坂)水源保护区(河流型),云霄县风吹岭自来水厂峰头水库水源保护区(湖库型)等;农田缓冲带和草地缓冲带相对于饮用水源地保护区较少。

4、植被缓冲带的建设管理和保护措施

4.1 严格遵守法律、法规

《中华人民共和国水法》、《中华人民共和国水污染防治法》、《中华人民共和国水污染防治法实施细则》等法律、行政法规对饮用水源地的保护都制定有详细的法律条款,其中规定,在饮用水源地一级保护区范围内,禁止新建、改建、扩建与供水设施和保护水源无关的其他建设项目,禁止在滩地、堤坡种植农作物。而饮用水源地植被缓冲带的建设是一项人工活动,虽然其建设可以列入保护水源的项目范畴,但在缓冲带各类植被的栽种过程中,应注意防止泥沙和污染物进入水体,因此,要求在植被重建中,首先应做好水陆交界带的水土流失防护,避免在植被栽种过程中,因挖穴或地表疏松,大量的泥沙流入水体;其次,选择健康、生长良好的植被,并保留一定的根系附土,以保证不施用化肥和农药的前提下,植被能健康成活,从而避免植被缓冲带的建设中,因施用化肥、农药污染水体。

4.2 加强缓冲带土地利用结构调整

福建省的许多饮用水源地周边的植被缓冲带,现状为耕作农田或经济林地(马尾松、杉木、巨尾桉或果树),作为农作物和商品林,在栽种过程中不可避免要施用化肥和喷撒农药,为保证对饮用水源地水质的保护,在这类植被缓冲带的修复和重建中,应加强缓冲带土地利用结构调整,将缓冲带内植被的商品属性改变成以保护水源地水质为目的的生态公益林草地,对农田可改为植草或其它乔灌木,对人工纯林,应在林种结构上进行改造,增加其它数种,特别是常绿阔叶林的种植,林下栽种灌木和草皮,并禁止施用化肥和农药,以保障植被缓冲带保护饮用水源地功能的发挥。

4.3 加强植被管护及时修复

要保证修复或重建后的植被缓冲带能有效发挥其功能,必须加强其植被的管护,应加强对各饮用水源地的巡查,建立巡查制度,制止新污染源出现和对植被缓冲带的破坏。对受损的植被应及时修复,通过观察缓冲带主要物种的种群结构及它们生长情况的动态变化,植被生长的主要限制因素等,从改善立地条件、完善管护制度、责任落实到位、杜绝前栽后毁等途径,并对受损害的缓冲带进行补植补造,提高植被缓冲带的生态环境质量。

4.4 加强污染治理,环境综合整治

尽管植被修复带对非点源环境污染物的截留和消减有很好的效果,但主要适用于环境污染负荷较小地表径流中污染物的消减或去除,而对点源或高浓度污染的去除能力有限。因此,修复和重建植被缓冲区作为一个有效的饮用水源地保护和管理措施,必须与综合的流域或湖库的管理措施以及区域环境综合整治相结合。要保证饮用水源地水环境质量。有效防止饮用水水源保护区内的点源污染,就必须控制现有的污染源,保障饮用水源水质;要减少饮用水源地周围地表迳流污染物浓度和污染负荷,就必须通过点源收集,加强市政管理来消除;要减少农村畜禽养殖和农田耕地地表迳流等非点源污染,就必须加强畜禽养殖污染治理,倡导科学种田,做到测土配方、科学施肥,因土种植、合理布局;要加强对农药使用的管理;采用农田径流控制技术。

4.5 提高公众保护意识

维护植被缓冲带,保护饮用水源地水环境质量,提高公众的保护意识尤为重要,人为活动的干扰和破坏是影响饮用水源地植被缓冲带的最主要因素,因此应加强对公众在饮用水保护方面的宣传教育,让公众意识到保护好饮用水环境就是保护自身的饮水安全,在植被缓冲带范围内不进行农业和林业等需要施肥的栽培活动,对现有的农田或人工经济林,应改变其使用功能,改为种植草皮或乔灌木,对人工种植的马尾松林、巨尾桉林等,应禁止施肥,改变其商品属性,补植其他阔叶树和灌草,完善其林种结构;不在饮用水源地和植被缓冲带从事旅游、放养家禽、临时搭盖等,保护缓冲带环境,让缓冲带植被自然生长演替,更好发挥其保护饮用水源地水质的功能。地方政府部门在水源保护区的上下游均应设置饮用水源保护界碑,并在饮用水源保护区植被缓冲带外围建设围栏,以防止外部因素对植被缓冲带的破坏和对水源地水质的影响。

4.6 加强技术和支撑资金投入

虽然植被缓冲带截留和消减污染物,以及固岸和维护水环境生态平衡等方面已有大量的研究并取得一定成果,但在不同类型的地理环境、不同类型的污染物以及影响作用时间的不同情况下,植被缓冲带对泥沙和污染物的截留和消减效果,去除能力,以及如何选择植物种类,如何进行缓冲带植被搭配,才能提高植被缓冲带的功能,提高效率,还有大量的课题需要研究,因此,必须加强技术和资金的投入,对进行植被缓冲带修复和重建工作的各部门、各单位的相关工作人员进行技术培训,提高专业技能,通过不断研究摸索,逐渐筛选适合与不同地域、不同环境的不同类型植被缓冲带,以便更好地发挥饮用水源地周边植被缓冲带的作用,保护好饮用水源地。

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