河北邢汾高速边坡沿线植物群落物种组成与重要值分析

严慧玲, 刘东明, 陈红锋, 王丙兴, 赵文忠, 叶智慧

(1.中国科学院大学， 北京100049; 2.中国科学院 华南植物园， 广州 510650;3.邢汾高速公路筹建处， 河北邢台 054001; 4.广州普邦园林股份有限公司， 广州 510600)



河北邢汾高速边坡沿线植物群落物种组成与重要值分析

严慧玲1，2, 刘东明2, 陈红锋2, 王丙兴3, 赵文忠3, 叶智慧4

(1.中国科学院大学， 北京100049; 2.中国科学院 华南植物园， 广州 510650;3.邢汾高速公路筹建处， 河北邢台 054001; 4.广州普邦园林股份有限公司， 广州 510600)

随着河北邢汾高速公路跨越式的建设，不可避免地对沿线的生态环境造成破坏。为了更好的发挥植物的生态效益而达到水分涵养与固土护坡的目的，必须充分解决好植物种类的筛选与植物群落的配置的问题。根据野外样方的调查，通过对边坡沿线不同海拔梯度植物种类的组成、重要值的变化规律以及群丛分布情况的分析，结果表明：1) 该区样方共有维管植物21科41属48种；筛选出适合该区边坡植被恢复的优势种共计25种，其中乔木类6种，灌木类5种，草本类14种。2) 植物种重要值随海拔高度变化影响较大，其中刺槐、酸枣、胡枝子、白羊草、细柄草、矛叶荩草、披碱草表现明显； 3) 草本层在各海拔内重要值最高，能充当边坡植被恢复的先锋角色； 4) 各海拔内禾本科植物重要值最高；5) 该区植物群落主要分为4个群丛；在边坡植被恢复过程中，4个主要群丛可为植物群落配置提供参考。

河北邢汾高速； 植物群落； 重要值； 边坡植被恢复

河北邢汾高速公路横穿太行山主峰，东难西险，降雨少，土壤贫瘠，植被稀少。此外随着河北邢汾高速公路跨越式的建设,不可避免地对沿线的生态环境造成破坏，如开挖路堑、填筑路堤,破坏了原有的植被覆盖层，加剧了生态系统的恶化，给高速公路路域自然环境带来了严重的影响[1-3]，因而更加加重了的水土流失、山体滑坡等问题。因此如何恢复和重建公路边坡及路侧两旁的自然植物群落，是建设邢汾生态型高速公路和实现可持续发展道路急需解决的问题。

植物群落是植物与植物之间,植物与环境之间形成一定相互关系的植物种类的组合,是生物群落和生态系统中最主要的组成部分。群落的外貌是群落最明显的特征，它是群落与外界环境长期适应的结果[4-5]。植物群落的建立是修复被破坏的自然环境的必要手段，是实现高速公路边坡植被恢复的关键。

目前，有学者在太行山区的落叶阔叶林区系组成、群落结构、外貌特征以及土壤水分涵养等方面做过一些研究，但就刚修建的河北邢汾高速公路(2007—2013)沿线植物群落种类组成的数量特征研究甚少。植物种类的合理筛选与相互搭配，是修复公路边坡被破坏的自然环境的关键。因此本文以邢汾高速边坡沿线植物群落为研究对象，在对河北邢汾高速公路路域植被进行全面野外调查的基础上，通过在边坡沿线不同海拔梯度植物种类组成、重要值的变化规律以及群从分布进行分析与探讨，以期为该高速公路边坡植物种类的选择及植被群落的建植提供科学的指导。

1 自然概况

邢汾(河北邢台—山西汾阳)高速公路主线全长84.326 km，地理位置在37°00′—37°08′N，113°40′—114°20′E之间，东西部高差1 100多米,是河北省高速公路网的重要组成部分。该区属暖温带大陆性季风气候,寒暑悬殊,极端最低气温在-20℃以下，最高气温在40℃以上，年平均降水量为700 mm左右。其地带性植被类型主要以暖温带落叶阔叶林为主。主要植被类型有温性针叶林、落叶阔叶林、灌丛、灌草丛、山地草甸等。

该区的土壤主要以褐土和棕壤土为主，在某些海拔较高的山岭顶部还有部分的山地草甸土分布。边坡开挖之后，原有的坡面自然植被破坏殆尽，大部分坡面呈裸露或半裸露状态，土层薄、石砾含量高，偏碱性，不利于植物生长。此外，邢汾高速公路位于太行山区，气温高，降雨量大，尤其每年的7—9月，且多暴雨，很容易引发水土流失、山体滑坡等问题。

2 调查方法

2.1 样地设置

通过在对河北邢汾高速公路沿线植被进行野外调查的基础上，根据沿线植被特征、群落结构和植物分布情况，同时由于调查区域海拔较高，地势险要，不同海拔高度内植被类型比较单一，植物因恶劣的生长条件，植株较矮小，基于上述客观条件，选取标准样地，乔灌型样方面积设置为5 m×5 m，灌草型样方面积设置为2 m×2 m，草本型样方设置为1 m×1 m。沿线共选取6处样地，样方总计76个，其中乔灌型样方6个，灌草型样方45个，草本型样方25个，调查总面积为314 m2。

2.2 调查内容

野外调查内容包括： 1) 样地的基本概况，如群落类型、植物配置、经纬度、海拔、坡度等； 2) 记录每个样地的地点、样方内植物的种名、株数、平均高度、盖度等； 3) 记录开挖后高速公路边坡土壤岩石类型、土壤分化程度以及周边自然植被的特征； 4) 根据各个海拔段，统计出沿线植被的种类、生长情况等。

2.3 重要值换算方法

针对乔木而言：重要值(Ⅳ乔木)=(相对密度+相对频度+相对高度)/3

针对灌草而言：重要值(Ⅳ灌草)=(相对密度+相对高度+相对盖度)/3

3 结果与分析

3.1 种类组成

根据314 m2样方调查的资料统计显示(表1)，该区共有维管植物21科41属48种。其中该区植物群落以草本为主，所占比例为60.42%，乔木与灌木所占比例分别为22.92%，12.50%。该区植物群落种数在3种(包括3种)以上的科有菊科、禾本科、豆科、漆树科。这3个科所包括的种数共占总种数的50．00%，其他17个科所包括的种数占总种数的50.00%，其中禾本科所包括种数占总种数的22.91%，数量最多，13个科只含有1个种，占总科数的61.90%。样方中出现频率较高的种有：乔木类有栓皮栎(Quercusvariabilis)、刺槐(Robiniapseudoacacia)、酸枣(Ziziphusjujubavar.Spinosa)、臭椿(Ailanthusaltissima)、火炬树(Rhustyphina)；灌木类有荆条(Vitexnegundovar.Heterophylla)、胡枝子(Lespedezabicolor)；草本类有瓦松(Orostachysfimbriatus)、野甘菊(Dendranthemalavandulifolium)、阿尔泰狗娃花(Heteropappusaltaicus)、白羊草(Bothriochloaischaemum)、矛叶荩草(Arthraxonlanceolatus)、狗牙根(Cynodondactylon)、细柄草(Capillipediumparviflorum)、披碱草(Elymusdahuricus)、野古草(Arundinellaanomala)等。

表1 邢汾高速公路路域植物群落样方维管束植物统计

3.2 重要值分析

重要值作为物种的综合数量指标，表征其在群落中植物优势度的一个量度标志。不同海拔高度乔木层、灌木层与草本层重要值的计算结果如下。

表2的结果表明，根据重要值测定的乔木层优势种数目有10种，植物种类按照重要值的平均值排序依次为栓皮栎>刺槐>酸枣>火炬树>槲栎>臭椿>山杏>构树>蒙桑>黄连木。从表2中可以看出，植物种重要值受海拔高度影响较大，其中火炬树、臭椿、山杏、构树、蒙桑、黄连木分布于海拔段为200～380 m，在海拔段为330～380 m生长最佳；刺槐、酸枣分布于海拔段为260～680 m，在海拔段为330～430 m生长最佳；构树适合生长在海拔段为820～940 m地段；栓皮栎、槲栎受海拔高度的影响较小，海拔段在620～680 m生长最佳。栓皮栎、槲栎、构树种子多，容易发芽，但也容易被鸟食，蒙桑在样方中出现频率太低，考虑到该区边坡土壤类型主要以石质边坡或土石边坡为主，不适合大面积范围内的移栽，因此适合公路边坡植被恢复的乔木植物种类共计6种。

表2 路域边坡不同海拔高度乔木层物种组成与重要值 %

表3的结果表明，根据重要值测定的优势种数目有7种，植物种类按照重要值的平均值排序依次为荆条>大花大花溲疏>多花胡枝子>胡枝子>雀梅藤>歧茎蒿>红麸杨。从表3中可以看出，植物种重要值受海拔高度影响较大，其中歧茎蒿、红麸杨分布于海拔段为390～680 m；大花溲疏、雀梅藤分布于海拔段为820～940 m；荆条、多花胡枝子、胡枝子受海拔高度的影响较小，荆条在海拔段为440～640 m地段生长最佳，多花胡枝子、胡枝子在海拔段为620～940 m地段生长最佳。歧茎蒿种子不易得，红麸杨在样方中出现频率太低，考虑到该区边坡土壤类型主要以石质边坡或土石边坡为主，不适合大面积范围内的移栽，因此适合公路边坡植被恢复的灌木植物种类共计5种。

表3 路域边坡不同海拔高度灌木层物种组成与重要值 %

表4的结果表明，根据重要值测定的优势种数目有23种，植物种类按照重要值的平均值前17的排序依次为瓦松>白羊草>狗尾草>野古草>细柄草>黄背草>牻牛儿苗>矛叶荩草>巨序剪股颖>合被苋>中华隐子草>野甘菊>马唐>披碱草>败酱>黄耆>阿尔泰狗娃花>地梢瓜。从表4中可以看出，植物重要值受海拔高度影响较大，其中野古草、巨序剪股颖、阿尔泰狗娃花分布于海拔段为260～380 m；瓦松、白羊草、狗尾草、黄背草、牻牛儿苗、毛马唐、猪毛菜分布于海拔段为260～510 m，海拔段为390～430 m地段生长最佳；马唐、败酱、黄耆、地梢瓜分布于海拔段为620～940 m；细柄草、矛叶荩草、中华隐子草、野甘菊、披碱草受海拔高度的影响较小，细柄草、矛叶荩草、野甘菊、披碱草、白莲蒿、铁苋菜在海拔段为620～680 m地段生长最佳。由于瓦松根系太浅，不能满足生态护坡的要求，狗尾草为恶性杂草，白莲蒿、铁苋菜、毛马唐、猪毛菜、野艾蒿出现的频率太低，合被苋、牻牛儿苗种子不易得，因此适合公路边坡植被恢复的草本植物种类共计14种。

表4 路域边坡不同海拔高度草本层物种组成与重要值 %

表5结果表明，在邢汾高速公路边坡沿线植物群落中，由各海拔内乔木层、灌木层、草本层重要值变化显示：乔木层随海拔的增加重要值先增加后减少，在海拔段为390～510 m地段生长最佳；灌木层随海拔的增加重要值先减少后增加，在海拔段为620～940 m地段生长最佳；草本层随海拔的增加重要值先增加后减少再增加，在海拔段为330～430 m地段生长最佳。其中草本层在各海拔内物种重要值最高。

上述的结果表明，植物的生长情况受海拔高度影响大，不同的海拔高度优势种以及乔木层、灌木层、草本层在植物群落中所占优势有差异，基于以种子喷播为主，移栽苗木为辅的思想为指导，同时以抗性强、长势好、适应强、观赏性高的当地树种为依据，结合重要值综合分析与考虑，最后筛选出适合河北邢汾高速公路边坡植被恢复的优势种共计25种，其中乔木类6种，灌木类5种，草本类14种(表6)。

表5 路域边坡不同海拔高度乔、灌、草层重要值 %

表6 推荐边坡植被恢复的绿化树种

3.3 群落分析

根据样方调查的植物种类资料统计显示，该区植被类型主要以暖温带落叶阔叶林为主，从组成群落各植物种重要值的测定结果可知,该区落叶阔叶林的优势种(或共优种)明显。因此笔者根据在各海拔区内植物的分布情况以及群落各层的优势种(或共优种)(表6)作为分类依据将研究对象分为4个群丛：海拔段200～350 m为火炬树+山杏—荆条+歧茎蒿—白羊草+野古草+中华隐子草+阿尔泰狗娃花+野甘菊；海拔段350～600 m为臭椿+酸枣—荆条+胡枝子+雀梅藤—黄背草+马唐+地梢瓜+披碱草+野甘菊；海拔段600～940 m为：

1) 刺槐+酸枣—荆条+多花胡枝子—白羊草+细柄草+矛叶荩草+野甘菊。

2) 栓皮栎—荆条+胡枝子—披碱草+矛叶荩草+野甘菊。其中海拔段350～600 m出现的臭椿+酸枣—荆条+胡枝子+雀梅藤—黄背草+马唐+地梢瓜+披碱草+野甘菊群从频率最高。

表6 不同海拔段植物的分布情况

4 结论与讨论

1) 对河北邢汾高度公路边坡沿线植物群落样方调查分析发现，该区共有维管植物21科41属48种，主要以草本植物为主；植物种类主要集中在菊科、禾本科、豆科、漆树科中，其中禾本科植物种类最多。植物种类中出现频率较高的乔木类有刺槐、酸枣、臭椿、火炬树；灌木类有荆条、胡枝子；草本类有野甘菊、阿尔泰狗娃花、白羊草、矛叶荩草、狗牙根、细柄草、披碱草、野古草。

2) 对河北邢汾高速公路边坡沿线植物群落植物种重要值的分析发现：植物的分布受海拔高度的影响较大，在各海拔高度内优势种以及植物种类最适生长的海拔段存在差异，因此在进行高速公路边坡植被恢复时植物的选择与植物群落的配置应根据不同的海拔高度合理选择植物种类，达到事半功倍的效果，避免资源浪费。此外，综合植物种重要值、植物生态习性以及边坡立地环境等因素，最后筛选出适合公路边坡植被恢复的优势种共计25种，其中乔木类6种，灌木类5种，草本类14种。

3) 通过对邢汾高速公路边坡沿线植物群落各层重要值的分析发现，不同海拔内乔木层、灌木层、草本层重要值变化明显，其中草本层在各海拔内物种重要值最高，这表明草本层在植物群落中占有绝对优势，能充当边坡植被恢复过程中先锋树种的角色。

4) 通过对河北邢汾高速公路边坡沿线植物群落科重要值的分析发现，各海拔内禾本科植物重要值最高，但其重要值随样点海拔的升高呈下降趋势。这可能是由于植被群落物种多样性升高以及土壤类型而造成的。

5) 通过对河北邢汾高速公路边坡沿线植物群落进行分析，将该区植物群落分为4个群丛。根据该区典型的4个群丛，为河北邢汾高速公路边坡植被恢复提供参考与借鉴。

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Species Composition of Plant Community and Analysis of Important Value in the Roadside of Xingfen Highway of Hebei Province

YAN Huiling1.2, LIU Dongming2, CHEN Hongfeng2, WANG Bingxing3, ZHAO Wenzhong3, YE Zhihui4

(1.UniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China; 2.SouthChinaBotanicalGarden,ChineseAcademyofSciences,Beijing510650,China; 3.ManagementOfficeofXingfenExpressway,Hebei054001,China; 4.PubangLandscapeArchitectureCo.,Ltd.,Guanzhou510600,China)

With the leapfrog construction of Xingfen highway of Hebei Province, ecological environment along the roadside is inevitably being destroyed. For the purpose of conserving water, stabilizing and protecting slopes, the ecological benefits of plants should be fully developed. The key to achieving the purpose is the selection of plant species and configuration of plant community. In terms of the field quadrat investigation, the result shows from the analysis of the number of plant species at different altitudes, laws of variance of important value and distributional conditions of plant association, that there are about 21 families, 41 genus, 48 species of vascular plants, of which 28 dominant species including 6 tree species, 6 shrub species and 16 herb species appropriate for slope revegetation of Xingfen Highway in Hebei Province have been screened.The important values of plant species change are greatly influenced by the altitudes. Of all speciesRobiniapseudoacacia,Ziziphusjujubavar.Spinosa,Lespedezabicolor,Bothriochloaischaemum,Arthraxonlanceolatus,CapillipediumparviflorumandElymusdahuricusare influenced remarkably by the altitudes. The important value of species in the herb layer is the highest at every altitude, which can play an important role in pioneer species of slope revegetation. Of all families is the highest at every altitudes. Plant community alongside of the slope of Xingfen Highway in Hebei Province is divided into four plant associations. In the course of side-slope revegetation, four main plant associations can give reference to the configuration of plant community.

Xingfen highway in Hebei Province； plant community； important value； slope revegetation

2014-04-16

2014-06-06

河北省交通厅科技计划项目“山区高速公路边坡安全与生态恢复技术研究”(Y-2012133)

严慧玲(1989—)，女,湖南省常德市人，在读硕士,主要从事高速公路边坡绿化方面的研究。E-mail:15088061134@163.com

刘东明(1971—),男,广东省南雄市人，助理研究员,主要从事高速公路边坡绿化方面的研究。E-mail:liudm@scbg.ac.cn

S718.54+

A 文章编号：1005-3409(2015)02-0328-06