亞粘土路塹邊坡不同植物群落生態防護效應與生長變化分析

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.河南省駐馬店農業學校）

亞粘土路塹邊坡不同植物群落生態防護效應與生長變化分析

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.河南省駐馬店農業學校）

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防護效應、覆蓋度、地上生物量、灌木生長變化規律，以期為進一步鞏固公路邊坡植物群落結構和提高生態防護效應提供參考。

公路；亞粘土路塹邊坡；植物群落；生長動態變化

公路建設不僅加劇水土流失，而且嚴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環境建設發展。邊坡是高速公路生態最脆弱部分，其防護和綠化是公路生態建設的重點之一[1]。當前，有關路塹邊坡生態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[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，分析其生態防護效應及生長動態變化，以揭示不同植物群落生長變化規律，為類似立地條件下邊坡生態防護奠定理論基礎。

1 項目區概況

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，反復干濕條件會產生裂隙，通氣透水性能差。

研究區位于河南省中南部（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；于每個試驗小區建立徑流場（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》[9]；植被覆蓋度、地上生物量、植物高度等測量參考《植物群落學實驗手冊》[10]。

2 結果與分析

2.1 不同處理的生態防護效應

每次降雨后對每個試驗小區產生的土壤流失量進行收集與測量，統計求得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%，生態防護效果非常明顯，7種處理的土壤侵蝕量表現為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。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系統的重要功能指標，體現生產者物質生產能力。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“慢-快-慢”趨勢，即前期生長緩慢，地上干物質積累少；中期生長逐漸加快，地上干物質積累迅速增加，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）動態變化以S曲線的相關系數最高，各處理地上生物量與時間函數關系可用下列方程表達：

（式中Y為地上生物量，x為生長天數，b0、b1為常數項）。

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，不同處理內灌木生長速率峰值順序表現為B1>B3>B2>B4>B5。

通過對5種灌木生長速度進行曲線擬合，發現擬合效果最好的是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，b1、b2、b3為常數項）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。

（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，雨后沖刷現象較嚴重；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，各植被組合生態防護效應明顯，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作季節性觀測分析，缺乏連續幾年觀測試驗，對于不同處理內植物地下生物量研究尚未涉及，今后應圍繞植被生態護坡對其相關指標作進一步探討。

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

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

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[9]李法虎.土壤物理化學[M].北京:化學工業出版社，2006.

[10]王伯蓀.植物群落學實驗手冊[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[J]．水土保持研究．1999．6（2）：32-35．

（責任編輯：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護方面工作。

*通訊作者：楊曉明，E-mail：zmdnxnkx@126.com