山西中南部工程边坡绿化的植物选择

郭 婷，张志强，谢宝元

（北京林业大学水土保持学院，北京100083）

近几十年来，由于经济快速发展，大量的施工、建设项目不可避免地出现了一些人工坡面。由于人工坡面极易造成水土流失以及滑坡，同时人们对生活环境质量的要求提高，希望拥有一个覆盖率高的绿色空间。进行裸露工程边坡绿化，不仅可以防止水土流失、美化环境，而且可以净化空气，因此势在必行[1-3]。

工程边坡多为垫方或挖方，坡陡土紧，土壤多为混杂母质，植物生长条件差，进行植物材料选择尤为紧要。目前，我国在高速公路绿化中应用到了激流林业、蘸浆造林、激素与高分子化合物辅助造林等技术[4]。护坡方法主要有片石砌护护坡法、六角形预制砼块护坡法、土工网植被护坡法、土工格室植草护坡法、三维网植被护坡法等[5]。也有的采用了生态修复措施，以植草、挂网喷混植生等生物工程措施结合一些稳定工程措施，同时在植被品种选择方面，应用到了乔灌草结合的配置模式[6]。黄启堂等[7]运用层次分析法对福建省351种藤本植物构建了福建省高速公路边坡绿化的选择体系，并据此得到适用的藤本植物。龚琴等[8]研究乡土植物在广梧高速公路生态绿化中的应用，以利用乡土植物为原则，模拟自然生态系统的组成和结构，并结合实际的自然生境条件以及植物本身的生物、生态学特征，筛选出适宜的乡土树种。这些技术和方法在我国的工程边坡绿化中起到了很大的作用。无论哪种方法，植物材料的选择是不可缺少的，应用绿色植物材料护坡，不仅可以起到美化环境、缓解司机视觉疲劳的作用，还能够有效地防止坡面裸露、水土流失以及由于雨水冲积造成路面和路基的损坏。但是，工程边坡绿化在植物材料选择方面存在盲目选择植物材料、静态化设计、大密度栽植、大量使用外来植物和草本等问题[9]。因此，针对性地选择植物材料，是目前提高工程边坡绿化效果的关键措施。

1 研究地区概况

本研究以高速公路、工程建设边坡及自然坡面为客体，其中高速公路边坡是主要对象。路线为太长高速、大运高速、太原环城高速，区域地理位置为北纬35°36′～38°01′，东经111°20′～113°15′；海拔介于350～1 300m之间，典型地貌为太原盆地、长治盆地、临汾盆地。本区域为大陆性季风气候，属于暖温带轻半干旱地区，作物栽培制度有以下2种类型。（1）2年3熟栽培植被区。它包括太原盆地和长治盆地，年均气温8.8℃，无霜期170 d，年降雨量450～550mm。土壤为在黄土和红色黏土母质上发育的淡褐土性土和碳酸盐褐土性土。天然植被多见散生的侧柏、荆条、酸枣等灌丛和白羊草等草本植物；栽培植物有杨、柳、榆、槐、椿，还有核桃、枣、梨、苹果、葡萄；农作物有玉米、冬小麦、谷子、高粱、豆类等。（2）1年2熟栽培植被区。其主要是临汾盆地，年均气温12.6℃，无霜期190 d，年降雨量500mm。土壤为在黄土母质上发育的碳酸盐褐土。天然植被有狼牙刺、荆条、酸枣等灌丛和白羊草、苍耳等草本植物；栽培植物有杨、柳、桐、槐、椿，还有核桃、枣、桃、苹果、葡萄；农作物有棉花、冬小麦、玉米、谷子、甘薯、花生等。

2 研究方法

应用实地调查的方法，调查地点选择太长高速、大运高速、太原环城高速，调查内容为不同坡向边坡的土壤水分、土壤紧实度、植被覆盖度、植物种类、树高、植物的胸径、地径等。应用EM-50土壤水分测量仪对边坡5，10，15 cm这3个深度的土壤水分进行测量；应用硬度测量计测量边坡的紧实度；用GPS定位样地，采用常规方法，调查植物的种类、密度、覆盖度、高、径、冠等等；应用SPSS软件分析评价立地类型。

3 结果与分析

3.1 立地类型划分

任何植物都有其适生的空间、时间等多维环境。在一个气候植被区内，工程边坡宜林相似性主要体现在坡向、坡度、坡位、土壤紧实度等方面。这些因素都是通过影响土壤水分，引起植物分布、生长发育的分异规律。

3.1.1 坡向与土壤水分 选择黄土母质坡度为25°～30°间的49块样地，分析它们之间的水分差异性。结果表明，在阳坡、半阳坡和阴坡3个坡向间的土壤水分差异极显著。

进一步确定差异来源，分别对半阳坡、阳坡、阴坡之间进行多重比较。阳坡、阴坡之间和阴坡、半阳坡之间土壤水分含量差异极显著；半阳坡、阳坡之间土壤水分含量差异不显著，将黄土坡半阳坡与阳坡合并称为阳坡。

3.1.2 坡度与土壤水分 调查中发现，土壤水分与坡度之间存在相关性。特别是在阳坡条件下，可以用二次方程式来描述二者之间的关系。用SPSS处理，得到自然黄土坡条件下坡度阶（X）与平均植被覆盖度（Y）的方程式：

Y=19.727-0.111X-0.001X2

随着坡度的增加，土壤含水量呈明显的下降趋势。这是由于坡度增加导致了坡体受雨面减小，土壤获得水分骤然减少。同时，随着坡度的增加，土壤水分获得了更多的重力势能，导致土壤水分更多的流失。而土壤水分的减少也必然会导致植物生长的减弱，从而制约植物在陡坡的分布。

3.1.3 母质与土壤水分 山西中南部的丘陵及二阶台地，土壤母质主要有3种类型，即黄土、红色黏土和土石堆积物，其上分布的植被也有明显不同。通过土壤水分调查的方差分析，3种类型母质间有显著差异，表明土壤母质也是影响植物分布和生长的重要因素。

采用相同的方法，对坡位和土壤紧实度与土壤水分的关系进行了方差分析，结果显示，它们之间差异不显著。

3.1.4 立地类型划分 根据立地因素差异性分析可以看出，土壤母质、坡向、坡度对工程坡面的立地质量影响显著，则以它们作为主要因素，划分工程坡面立地类型如表1，2所示。

3.1.4.1 黄土母质（表1）

表1 黄土母质类型划分

3.1.4.2 其他土壤母质 其他母质在调查区较少，特别是土石母质坡面更少，设置坡向调查样地困难，土壤水分和植被覆盖度在坡面上的差异性主要反映在坡度上（表2）。

表2 其他土壤母质类型划分

3.2 植物分布

任何植物的发生、发育甚至消亡，都有其相适宜的环境。一般环境条件下都会有植物定居、发展。为了筛选适宜工程边坡栽培的植物，对该区域自然坡面的天然植被和工程坡面的人工植被分别进行了调查。

3.2.1 晋南盆地

3.2.1.1 自然坡面 在坡面下部较缓的部位分布的植物主要有荆条、山桃、绣线菊、青蒿、铁杆蒿、白羊草、苦荬菜、白首乌、地黄等，在较陡的坡面分布的植物主要有臭椿、刺槐、酸枣、狼牙刺、白羊草、菅草等。

3.2.1.2 工程坡面 人工栽培的植物有侧柏、旱柳、火炬树、丁香、黄金柏、紫穗槐、胶东卫矛、金叶女贞、五叶地锦、红叶小檗、苜蓿、山荞麦等。其中，黄金柏、紫穗槐、苜蓿、胶东卫矛、金叶女贞、五叶地锦生长旺盛，绿化效果好。火炬树在下边坡生长，根蘖都很旺盛，遮蔽了原来同植的侧柏和苜蓿，树根甚至穿过混凝土水槽在农田形成了根蘖苗，容易入侵为害，值得注意。

3.2.2 晋中、晋东南盆地

3.2.2.1 自然坡面 在坡面下部较缓的部位分布的植物主要有白榆、沙棘、山野豌豆、黄刺玫、荆条、杠柳、青蒿、铁杆蒿、白羊草、苦荬菜、白首乌、地黄等，在较陡的坡面分布的植物主要有臭椿、刺槐、酸枣、白羊草、菅草等。

3.2.2.2 工程坡面 人工栽培的植物有侧柏、圆柏、臭椿、旱柳、火炬树、丁香、紫穗槐、柠条、山桃、连翘、胶东卫矛、爬地柏、五叶地锦、红叶小檗、苜蓿、山荞麦、早熟禾等。

在70°左右的工程坡面，栽植的柠条效果最好，其植株生长旺盛，已经郁闭；爬地柏、五叶地锦覆盖坡面也有很好的效果；人工种植的苜蓿覆盖度很低；喷播的草坪第1年水土流失严重，第2，3年有一定效果，后期退化严重。

3.3 植物材料选择

按照前述植被区和不同立地类型，总结植被分布规律和人工栽培经验，提出了不同立地类型区可选择的植物材料（表3～6）[10]。

表3 晋南盆地工程边坡的植物材料选择（一）

表4 晋南盆地工程边坡的植物材料选择（二）

表5 晋中盆地工程边坡的植物材料选择（一）

表6 晋中盆地工程边坡的植物材料选择（二）

以上4个表分别按晋南和晋中不同母质、坡度条件下将适合的植物筛选出来，在35°以下的边坡适宜种植高大乔木结合草本和灌木；在35°～55°的边坡适合种植灌木，配合草本种植；在55°～69°的边坡适合种植草本；70°以上的边坡不适合植物生长，不要强求绿化。

4 结论

土壤母质、坡向、坡度是影响工程边坡植被恢复的主要环境因素，依据这些主要因素，在植被区的基础上进行了立地类型划分；总结自然植被分布规律和人工栽培经验，为不同立地类型区提出了可选择的植物材料。

火炬树在晋南盆地的下边坡生长，根蘖都很旺盛，遮蔽了原来同植的植物，树根穿过混凝土水槽在农田形成了根蘖苗，易入侵为害，值得注意。在较陡的工程坡面，栽植柠条的效果最好，植株生长旺盛，可郁闭；爬地柏、五叶地锦覆盖坡面也有很好的效果；人工种植的苜蓿覆盖度很低；喷播的草坪第1年水土流失严重，第2，3年有一定效果，后期退化严重。

［1］ 宋禹辉，周蕴薇.东北地区高速公路绿化及树种选择[J].北方园艺，2007（8）：156-158.

［2］ 甄彦欣，王鲜英.提高居住区绿化水平初探 [J].华北农学报，2004，19（S1）：168-170.

［3］ 闫兴富，周立彪.银川绕城高速公路边坡绿化的若干生态学问题[J].山西农业科学，2008，36（12）：101-103.

［4］ 邵社刚，付美兰.西北地区高速公路绿化树种选择及其栽植技术[J].公路交通科技，2002，19（4）：156-158.

［5］ 李自强.运用层次分析法解决宁夏石中高速公路北段边坡绿化植物的选择问题 [J].宁夏大学学报，2004，25（1）：72-76.

［6］ 郑煜基，卓慕宁，李定强.草灌混播在边坡绿化防护中的应用[J].生态环境，2007，16（1）：149-151.

［7］ 黄启堂，郑建平，陈世品.福建省高速公路边坡绿化用藤本植物选择体系的研究 [J].福建林业科技，2004，31（1）：14-16.

［8］ 龚琴，周劲松，刘东明，等.乡土植物在广梧高速公路生态绿化中的应用[J].生态环境，2007，16（1）：486-491.

［9］ 李挺.我区高速公路绿化现状与对策 [J].广西林业，2003（1）：37-38.

［10］ 赵方莹.水土保持植物[M].北京：中国林业出版社，2007：127-433.