王榮霞，楊曉明

（1.駐馬店市楓源園林工程有限公司，河南 駐馬店 463000；2.河南省駐馬店農(nóng)業(yè)學(xué)校）

亞粘土路塹邊坡不同植物群落生態(tài)防護效應(yīng)與生長變化分析

王榮霞1，楊曉明2*

（1.駐馬店市楓源園林工程有限公司，河南 駐馬店 463000；2.河南省駐馬店農(nóng)業(yè)學(xué)校）

本文以亞粘土路塹邊坡不同植物群落為研究對象，分析和探討了不同植物群落生態(tài)防護效應(yīng)、覆蓋度、地上生物量、灌木生長變化規(guī)律，以期為進一步鞏固公路邊坡植物群落結(jié)構(gòu)和提高生態(tài)防護效應(yīng)提供參考。

公路；亞粘土路塹邊坡；植物群落；生長動態(tài)變化

公路建設(shè)不僅加劇水土流失，而且嚴(yán)重破壞了公路沿線原生植被，在一定程度上制約著我國生態(tài)環(huán)境建設(shè)發(fā)展。邊坡是高速公路生態(tài)最脆弱部分，其防護和綠化是公路生態(tài)建設(shè)的重點之一[1]。當(dāng)前，有關(guān)路塹邊坡生態(tài)防護中植物群落研究多局限于減輕降雨侵蝕[2-4]、植被恢復(fù)[5-8]等方面，公路邊坡中對于亞粘土路段人工植物群落生長變化研究較少。本研究以亞粘土（編者注：介于粘土和砂土中間的一種地基土）路塹邊坡不同植物群落為研究對象，分析其生態(tài)防護效應(yīng)及生長動態(tài)變化，以揭示不同植物群落生長變化規(guī)律，為類似立地條件下邊坡生態(tài)防護奠定理論基礎(chǔ)。

1 項目區(qū)概況

選擇信南高速公路亞粘土路塹邊坡（河南省泌陽縣陳莊，樁號K81＋600）為研究對象，坡比1∶ 1.75，坡長15 m。亞粘土類邊坡土壤黏粒含量高，弱、中等性膨脹土，塑性強，反復(fù)干濕條件會產(chǎn)生裂隙，通氣透水性能差。

研究區(qū)位于河南省中南部（113°06′E、32°16′N），年平均氣溫為14.7℃，年平均降水量為850 mm，年平均日照時數(shù)2 100 h。沿線主要植被有紫穗槐（Amorpha fruticosa）、胡枝子（Lespedeza bicolor）、黃荊（Vitex negundo）、火棘（Pyracantha fortuneana）、扶芳藤（Euonymus fortunei）、白三葉（Trifolium repens）、狗牙根（Cynodon dactylon）、高羊茅（Festuca elata）等。

2 研究方法

試驗采用隨機區(qū)組法，建立紫穗槐+狗牙根+高羊茅（B1）、胡枝子+狗牙根+高羊茅（B2）、黃荊+狗牙根+高羊茅（B3）、火棘+狗牙根+高羊茅（B4）、扶芳藤+狗牙根+高羊茅（B5）、白三葉+狗牙根+高羊茅（B6）、狗牙根+高羊茅（B7）及對照（B8）（不種植物）8個處理，3次重復(fù)；于每個試驗小區(qū)建立徑流場（長、寬各為5 m、2 m，間隔0.4 m），坡底處修建集水槽和集水池（池長、寬各為1 m、0.5 m，深0.5 m），試驗施工時間為2012年4月26日，觀測時間2012年5月至9月。

播種方法采用掛網(wǎng)噴播法，紫穗槐、胡枝子、黃荊、火棘等種子需進行溫湯浸種和催芽處理，高羊茅、狗牙根、白三葉等植物種子與催芽后的灌木種子混播，扶芳藤采用河南省汝南縣舍屯鄉(xiāng)苗圃基地健壯小苗進行栽植。

土壤侵蝕量測定參考《土壤物理化學(xué)》[9]；植被覆蓋度、地上生物量、植物高度等測量參考《植物群落學(xué)實驗手冊》[10]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理的生態(tài)防護效應(yīng)

每次降雨后對每個試驗小區(qū)產(chǎn)生的土壤流失量進行收集與測量，統(tǒng)計求得8個處理土壤流失量平均值（見表1）。

表1 亞粘土路塹邊坡不同處理土壤侵蝕量均值

植被是通過攔濾泥沙、截留降雨、增強土壤抗蝕性等方式來降低土壤侵蝕的。由表1可知，亞粘土路塹邊坡不同植物群落土壤侵蝕量與對照差異明顯，B1～B7土壤總侵蝕量平均值是B8的3.32%，生態(tài)防護效果非常明顯，7種處理的土壤侵蝕量表現(xiàn)為B3

2.2 不同處理的植被覆蓋度

植被覆蓋度是植物消減土壤侵蝕量的重要指標(biāo)。每次降雨后對不同處理的植被覆蓋度進行測量分析，得到不同處理植被覆蓋度變化圖（圖1）。

從圖1可以看出，觀測期間8個處理的植被覆蓋度逐漸增加，于8月中下旬達最大值，隨后逐漸降低。亞粘土路塹邊坡植被覆蓋度峰值表現(xiàn)為B3>B7>B6>B1>B2>B4>B5>B8。

2.3 不同處理地上生物量

植物群落地上生物量是反映生態(tài)系統(tǒng)的重要功能指標(biāo)，體現(xiàn)生產(chǎn)者物質(zhì)生產(chǎn)能力。通過對B1-B7處理植物群落地上生物量進行測量，得到其生長變化表（見表2）。

表2 亞粘土路塹邊坡不同處理的地上生物量

由表2可知，亞粘土路塹邊坡不同植物群落地上生物量呈現(xiàn)“慢-快-慢”趨勢，即前期生長緩慢，地上干物質(zhì)積累少；中期生長逐漸加快，地上干物質(zhì)積累迅速增加，8月份達最大值；后期生長速度逐漸降低，這主要是與降雨量和溫度變化所致。B1～B7處理地上生物量峰值變化趨勢為B3>B1>B2>B4=B7>B5>B6。

通過曲線擬合，植物群落地上生物量（Y）與時間（t）動態(tài)變化以S曲線的相關(guān)系數(shù)最高，各處理地上生物量與時間函數(shù)關(guān)系可用下列方程表達：

（式中Y為地上生物量，x為生長天數(shù)，b0、b1為常數(shù)項）。

2.4不同處理灌木生長速度

通過測量不同處理灌木生長高度，得到不同處理內(nèi)灌木平均生長速度（見表3）。

表3亞粘土路塹邊坡不同處理的灌木平均生長速度

亞粘土路塹邊坡不同處理灌木平均生長速度表現(xiàn)為“慢-快-慢”趨勢，前期由于溫度影響灌木生長速度較慢，隨著溫度升高，生長速度逐漸加快，7～8月份達最大值，以后生長速率逐漸降低。紫穗槐在所有灌木中生長速度最快，不同處理內(nèi)灌木生長速率峰值順序表現(xiàn)為B1>B3>B2>B4>B5。

通過對5種灌木生長速度進行曲線擬合，發(fā)現(xiàn)擬合效果最好的是Cubic曲線，曲線方程可用Z=Y' =bl+2b2x+3b3x2（Z為灌木生長速度，Y為灌木生長高度，x為生長天數(shù)，b1、b2、b3為常數(shù)項）表示。

3 討論

（1）對亞粘土路塹坡面而言，供試植物中以黃荊+狗牙根+高羊茅、紫穗槐+狗牙根+高羊茅護坡效果較好，可作為類似立地下坡面植被綠化的參考依據(jù)。

（2）供試群落中以黃荊+狗牙根+高羊茅、狗牙根+高羊茅、白三葉+狗牙根+高羊茅、紫穗槐+狗牙根+高羊茅等植被覆蓋度較大，胡枝子+狗牙根+高羊茅、火棘+狗牙根+高羊茅、扶芳藤+狗牙根+高羊茅、對照區(qū)等植被覆蓋度較低。在植被建植初期，植被覆蓋度較低，雨后沖刷現(xiàn)象較嚴(yán)重；隨著植物生長，植被覆蓋度逐漸增加，降雨侵蝕作用逐漸降低，各植被組合生態(tài)防護效應(yīng)明顯，這與劉秉正[11]等植被覆蓋度越大，植被保土作用越強的觀點一致，因為植被覆蓋度可以有效地減弱降雨引起土壤侵蝕能力。

（4）本研究僅對植被生長部分指標(biāo)作季節(jié)性觀測分析，缺乏連續(xù)幾年觀測試驗，對于不同處理內(nèi)植物地下生物量研究尚未涉及，今后應(yīng)圍繞植被生態(tài)護坡對其相關(guān)指標(biāo)作進一步探討。

[1]劉春霞，韓烈保.高速公路邊坡植被恢復(fù)研究進展[J].生態(tài)學(xué)報，2007．27（5）：2090-2098．

[2]鐘立昌，檀軍，單保良，等.黃土地區(qū)公路邊坡降雨侵蝕及防治對策[J]．華東公路[J]．2014,206（2）：37-39．

[3]沈宇鵬，匡星，王連俊.鐵路工程邊坡次降雨侵蝕產(chǎn)流模擬及影響規(guī)律[J]．巖土工程學(xué)報．2011，33（S1）：498-502．

[4]張瑩瑩，田國行，楊曉明，等.高速公路邊坡降雨侵蝕特征分析[J]．中外公路．2010，30（1）：78-81．

[5]何蓉蓉，劉東明，王丙興，等.鄉(xiāng)土植物資源在邢汾高速公路邊坡生態(tài)恢復(fù)中的選擇與應(yīng)用[J]．河北林業(yè)科技．2015（2）：54-60.

[6]周景陽.山區(qū)高速公路邊坡植被恢復(fù)問題與對策研究[J].湖南交通科技．2010,36（1）：62-64+69．

[7]黃灝峰，王禮旺，南海龍，等.多階梯邊坡植被恢復(fù)技術(shù)在公路建設(shè)中的應(yīng)用 [J]．中國水土保持科學(xué)．2013，11（4）：60-62．

[8]楊東，萬福緒.我國高速公路邊坡生態(tài)恢復(fù)技術(shù)研究進展[J]．世界林業(yè)研究．2011,24（6）：34-38．

[9]李法虎.土壤物理化學(xué)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

[10]王伯蓀.植物群落學(xué)實驗手冊[M].廣東:廣東高等教育出版社．1996．

[11]劉秉正，李世海，鄭隨定.作物植被的保土作用及保土作用系數(shù)[J]．水土保持研究．1999．6（2）：32-35．

（責(zé)任編輯：楊婷婷）

Analysis on the Ecological Protection Effects and Growth Changes of Different Plant Communities on the Loam Embankment Slope

WANG Rongxia,YANG Xiaoming
（1.Fengyuan landscape engineering Company Ltd.of Zhumadian City,Zhumadian 463000,Henan,China; 2.Zhumadian Agricultural School）

This paper took the different plant communities on the loam embankment slope as the study objects,analyzed and discussed their ecological protection effects,coverage degrees,above-ground biomass and shrub growth regularities in order to provide reference for further consolidating the plant community structures on highway slopes and improving their ecological protection effects.

Highway;Loam embankment slopes;Plant communities;Growth dynamic changes

S718.5

A

2095-0152（2015）05-0031-03

2015-07-22

2015-09-06

王榮霞（1967-），女，工程師，主要從事園林植物栽培與養(yǎng)護方面工作。

*通訊作者：楊曉明，E-mail：zmdnxnkx@126.com