美国河滨地区的保护

1、介绍

河滨地区包括河流、河岸和河流邻近的湿地。这些地区的地下水水位足够高，能够与植物的根部进行交换，河滨在全年的大部分时间影响植物的生长。在河滨地区生长的植物物种非常适应潮湿和洪水的条件，同时，也已经适应了泥沙侵蚀造成的根系重新生长的现象。

健康的河滨地区是重要的生态区域，能够提供水质保护，支持河岸结构，洪水控制，稳定河流中的水流，为水生和陆生野生生命提供栖息地，另外还具有美学和休闲价值。

然而，不幸的是，人类不同的用地实际已经使河滨地区退化，造成环境条件的恶化，农业产出的减产和社会花费的多样化。河滨地区环境退化的主要原因是农业和非农业用地问题。包括：人为的河道阔宽和取直；近河公路和建筑；林地和草地变为公路、房屋和停车场造成进入河流的径流的增加；近河地区无限制的放牧和牲口的践踏；庄稼种植活动，包括耕种、施肥、牲口粪便和近河区杀虫剂的施用等。

2、高地管理和河岸健康

从河流两岸高地流出的水流穿过河滨地区，最终进入河流。健康的河滨能够吸收、容纳和使用足够多的水流。健康的河滨也能够通过化学作用和物理任用对溶解在水中有毒害物质进行消毒净化。然而，如果高地退化或者覆盖了公路、停车场和屋顶，不允许水流渗入土壤，即使是最健康的河滨也不能够吸收和过滤水中的有害物质和营养物质。因此，河滨保护的第一步是水系的土地管理实战能够保护水土资源。

水流的流动有两种方式，即地下水径流和地表径流。壤中流或者地下水径流是渗透到地下的水通过孔隙和土壤形成的水流。地表径流是土壤表面流动的水流。当地下水或者地表径流在流动的时候，吸收营养物质或者污染物，并且传输到河滨地区，最终会进入河流。地表径流还能够传输被侵蚀的土壤颗粒。

地下径流：在大多数未被人类活动干扰的流域，进入河滨地区和河流的水流主要是地下径流而不是地表径流。当下雨或者融雪的时候，地面上的树叶和植物残留首先吸收这些水份。由植物生物、植物根部腐烂和动物打洞形成的地表孔洞有助于水渗透到土壤中。一旦水进入土壤中，所形成的地下水在地下移动的速度相对缓慢，穿过土壤颗粒，直到到达与河流所联系的河滨地区。

地表径流：当降雨的速度超过了地表所能吸收的速度，就会产生地表径流。当出现以下情形，土壤不能有效地吸收水份：表面有硬化的结块；土壤表面光滑，雨滴的影响会在表面形成一个隔层；土壤的孔隙被侵蚀的泥沙填塞；土壤有纹理，不允许水流快速流入其中；土壤不沾水，或者表面有一隔层，典型地发现于干旱和半干旱地区的土壤。

当土壤没有能力容纳更多的进入土壤中的雨水或者融雪时，地表径流会很大。这种情形在以下条件发生：土壤被不透水表面所覆盖，例如公路、停车场、屋顶，以及湿地面积较小，水不能被土壤充分吸收的情况。土壤在近地表面有岩石层，或者不透水的石层；土壤层太浅，因为土壤上层已经被侵蚀；土壤中间层有硬化的结块，阻止水流向下运动；地下水水位已经很高；在已经饱和的土壤地表继续降雨。

水流造成的污染物移动：土壤表面流动的地表径流能够侵蚀和携带土壤中的泥沙，这些泥沙可能携带有营养物质、病毒、杀虫剂和其它污染物，决定于地表径流经过地区的用地管理情况。地表径流和地下水都能够吸收营养物质，或者被土壤中的杀虫剂或者病毒污染。当污染的水流直接流入到河中，造成河流的污染。

河滨地区径流和侵蚀的影响：在健康流域条件下，沿程的水流参透导致了进入河流较小的径流和形成较小的侵蚀。健康的河滨地区有着较多的植被，能够阻挡和固定被侵蚀的泥沙，阻止被侵蚀的物质进入河流中。健康的河滨也拥有着植物多样性，为水渗透提供条件，并且固定和吸收由地表径流和地下径流携带入河滨地区的营养物质。河滨地区还有一个唯一土壤环境，提供很多土壤污染物物理化学降解条件。

然而，当流域上游的条件退化了，较多的径流能够穿过河滨植被，并且直接流入河流中。上游土壤的严重侵蚀和退化甚至能够将植被埋入泥沙之下。侵蚀受造成的细沙会造成河滨生态的退化，例如填埋河流、改变河槽形态，以及覆盖岩状的河底等，因此减少了河滨地区重要食物的产出、栖息地和产卵场所。径流和侵蚀还带来外来入侵性植物物种。入侵性和非喜水性物种能够减少本地物种的数量和降低地下水水位，当来自上游的径流和侵蚀继续破坏河滨地区的整体性，河边地带丧失了它们缓冲和保护河流的能力，造成对水生态系统的破坏，增加了饮用水处理的花费，丧失了河流的美学价值。

水土保持管理：一些用地管理加强了水的土壤渗透作用，例如为土壤表层提供全年的植物覆盖或者植物残留，保护性耕种、等高耕种、农作物覆盖、造林和合理放牧等都是保护土壤质量的实践，这水土保持管理能够促进水流流入土壤中去。

3、河滨特征

健康河滨区域：健康河滨的特征在不同的地方各有不同，在山区，河流穿过岩石的沟谷，沿程有从浅层土长出的零散树木，然后，河流穿过厚厚的沙土，河岸长满芦苇、莎草和杨柳。除了这些局部差异外，健康河滨地区也有一定程度的相似性：较厚的植被生长，呈现出草类、灌木、树类的多样性，覆盖河岸，且为河流提供树荫；除了穿越岩石区地形，其它类型的健康河流的河岸大多数时间保持湿润；河岸更加垂直而非平坦；河流水位年内变化较小；河水相对清沏，但是含有树叶、树枝，或者从河岸滚下的木棍，形成鱼类或者其它水生生物的栖息地；河滨附近地带鱼类、水生生命、动物和鸟类的多样性。

退化的河滨地区：作为对比，退化的河滨有以下特征：很多地方露出光秃秃的地表，只有部分土地有植物的生长；上游植被占主要部分，包括有毒害的草类；土壤被结块，溪边有天然沟渠；河岸侵蚀、冲刷和脱落严重；河流春季发生规律性洪水，夏天变得干旱；河水多泥且混浊，以及可能含有各种营养和污染物；河边生长的动物和鸟类较少；鱼类和其它水生植被的数量较少。河滨这些退化的生态特征，反映了这些地带保护水质、稳定水量和为提供陆生和水生栖息地能力的有限性。

河滨水沙：河滨地区通过获得、蓄积和处理流过土壤的水流，也净化水质。多样性植被的生长、土壤表面植物残留、土壤孔隙的土壤有利于水源的获得。较高的河岸和河水位提供较高的蓄水能力。旺盛生长的植物吸收传输到河滨的营养物质，活性的需氧和厌氧土壤生物能够对流过的很多污染物进行降解。土壤矿物质和土壤有机物中的化学物质也对污染物进行吸收和解毒。了解健康河滨的生态组成和功能便于指导人们保护河滨和水质。

河滨植被结构：健康河滨的植被能够吸收和过滤土壤中的水分，含有植物多样性的河滨能够有效地减慢水的流速，并且能够蓄水以备未来之用。河滨物种的分布并不是随机的，它们以一种自然结构有组织地分布着，大致可以分为三个平行的生态带，每个生物带的组成适应地带的含水状况，并且能够执行具体的生态功能：

第一个植被生态带位于水边，由深根的莎草和灌木组成；第二个植被生态带位于近河岸的潮湿地带，由灌木、树、喜水草类和耐旱阔叶林组成；较干旱的第三植物生态带，位于河滨和两岸高地的交接处，物种类型为河滨和高地植被的混合。

第一生态植物带比较喜水，带具有较深和较强的根系，能够固定河岸，防止侵蚀。第二和第三生态带的植物能够吸收水源和含蓄水分。它们也能够吸收来自径流和地下水的营养物质，并且为陆生动物提供栖息环境。如果人类的土地管理减少了这三个生态带中的一个或者几个，则这些地带的环境和生态利益的部分或者全部就将消失。尤其是第一生态带，不仅具有最高的生态重要性，也是水土保护的重点，以防止侵蚀。

第一生态带占主导地位的喜水植物是河滨生态健康的标志，这些植被对于促进水交换和增加地下水位至关重要。并不一定非要是当地植物物种主宰河滨地区才能提供环境保护效果，外来的喜水植物，也能提供类似功能。然而，耐旱的阔叶物种，例如多叶的大戟、盐味雪松等可能会疯狂生长，它们比当地物种更加适合这种野生的环境，甚至会取代当地物种的生长。这种情况下，外来植物物种减少了当地物种维持河流高水位的能力，同时，还减少了对畜类提供的饲料，以及对野生生态的支持。

河岸稳定性：多样性的物种的共同任用，巩固河岸中的土壤，保护河堤免受侵蚀，阻止洪水、河水所搬运木材碎屑、冰块的下切作用等。水莎、灌木、草类等植物穿透性深根能够为河岸提供结构化的支持，而木制植物庞大的根系能够阻挡河岸遭受到洪水和冰凌的冲刷侵蚀。

当河滨地区发生的自我恢复时，例如一场大火过后，木质物种常常是首先被种植的，木质植物能够稳定河槽，防止侵蚀，同时为喜水草类、水莎、灌木和阔叶草本的生长提供保护。这些草本植物通过密集和浓厚的根系稳固河岸，而它们的主干又能够拦截径流中的泥沙和具有冲刷作用的洪水。

主宰河滨的植物类型随具体地段而不同。草本植物对于固定河岸的泥沙更为重要，树林和灌木丛可以控制多岩石、陡峭的河流。然而，耐旱和喜水植物比河岸外高地植物具有更有效的固岸作用，因为它们的根系更深更强，例如，美国的肯塔基蓝草和红顶草提供了很好的牲畜牧草，但是它们的根系却并不很庞大，以便于能够固定堤岸的泥沙。因此，这些饲草的生长被认为是河滨退化的标志。类似地，非耐旱植物的根系也没有耐旱植物强大。结果，这类植物不能够进行很好的堤防防护和固堤，长满这种草本的堤岸容易受到水流的冲刷和侵蚀。

河岸内的蓄水：健康的河滨地区具有良好的植被状况，高度透水的土壤和较高的河岸。它们提供的地下水水位从河岸向外延伸，提供大量的地下水存储。作为对比，退化的河滨地区的地下水水位比较低、河岸容易溢出，河槽宽浅，河槽蓄水量有限。

具有植物多样性的河滨地区能够拦截80%～90%的泥沙。新的泥沙和茂盛的植物生长为水流穿透河岸泥沙和增加水的储蓄提供基础条件。随着植物的生长，树干和树根吸收更多的泥沙，同时树叶为土壤提供树荫，减少了水的蒸发。植被的季节性死亡和腐败为土壤提供更多的有机物质，进一步促进水的渗透和储蓄。有机物质就像海绵一样蓄含着水量，促进土壤有机物的生长，包括土壤聚结的形成和增加水壤的多孔性。

河滨植被所拦截的泥沙增加了河岸的高度，尤其是在比降比较低的河渠，地下水水位随着河岸的升高也升高，水吸收增加了，蒸发造成的水损失减少了。在健康的河滨环境，地下水水位升高到能够到达原来洪泛区植物根系的高度，这些河滨的土壤终年大部分时间保持湿润。

水交换：河滨地区较大的蓄水能力缓冲着水流从高地向河槽的运动。暴雨后或者融雪后所形成的径流不是直接进入河槽中，健康的河滨能够保持和蓄积水量。这些水常年缓慢向邻近河流渗透，提供水交换，并且中和着河中的流量。

洪水控制方面，多孔疏松的河岸泥沙能够蓄存大量的水，能够减少洪水的发生。另外，河滨地区植物的生长的洪水控制作用表现为每公顷的植物每天能够吸收和蒸发上千加仑的水。如果河槽中的水位到达洪水水位，河岸植被能够稳固河岸，并且能够防止河槽宽大或者改道。