亚粘土路堑边坡不同植物群落生态防护效应与生长变化分析

王荣霞，杨晓明

（1.驻马店市枫源园林工程有限公司，河南 驻马店 463000；2.河南省驻马店农业学校）

亚粘土路堑边坡不同植物群落生态防护效应与生长变化分析

王荣霞1，杨晓明2*

（1.驻马店市枫源园林工程有限公司，河南 驻马店 463000；2.河南省驻马店农业学校）

本文以亚粘土路堑边坡不同植物群落为研究对象，分析和探讨了不同植物群落生态防护效应、覆盖度、地上生物量、灌木生长变化规律，以期为进一步巩固公路边坡植物群落结构和提高生态防护效应提供参考。

公路；亚粘土路堑边坡；植物群落；生长动态变化

公路建设不仅加剧水土流失，而且严重破坏了公路沿线原生植被，在一定程度上制约着我国生态环境建设发展。边坡是高速公路生态最脆弱部分，其防护和绿化是公路生态建设的重点之一[1]。当前，有关路堑边坡生态防护中植物群落研究多局限于减轻降雨侵蚀[2-4]、植被恢复[5-8]等方面，公路边坡中对于亚粘土路段人工植物群落生长变化研究较少。本研究以亚粘土（编者注：介于粘土和砂土中间的一种地基土）路堑边坡不同植物群落为研究对象，分析其生态防护效应及生长动态变化，以揭示不同植物群落生长变化规律，为类似立地条件下边坡生态防护奠定理论基础。

1 项目区概况

选择信南高速公路亚粘土路堑边坡（河南省泌阳县陈庄，桩号K81＋600）为研究对象，坡比1∶ 1.75，坡长15 m。亚粘土类边坡土壤黏粒含量高，弱、中等性膨胀土，塑性强，反复干湿条件会产生裂隙，通气透水性能差。

研究区位于河南省中南部（113°06′E、32°16′N），年平均气温为14.7℃，年平均降水量为850 mm，年平均日照时数2 100 h。沿线主要植被有紫穗槐（Amorpha fruticosa）、胡枝子（Lespedeza bicolor）、黄荆（Vitex negundo）、火棘（Pyracantha fortuneana）、扶芳藤（Euonymus fortunei）、白三叶（Trifolium repens）、狗牙根（Cynodon dactylon）、高羊茅（Festuca elata）等。

2 研究方法

试验采用随机区组法，建立紫穗槐+狗牙根+高羊茅（B1）、胡枝子+狗牙根+高羊茅（B2）、黄荆+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）、白三叶+狗牙根+高羊茅（B6）、狗牙根+高羊茅（B7）及对照（B8）（不种植物）8个处理，3次重复；于每个试验小区建立径流场（长、宽各为5 m、2 m，间隔0.4 m），坡底处修建集水槽和集水池（池长、宽各为1 m、0.5 m，深0.5 m），试验施工时间为2012年4月26日，观测时间2012年5月至9月。

播种方法采用挂网喷播法，紫穗槐、胡枝子、黄荆、火棘等种子需进行温汤浸种和催芽处理，高羊茅、狗牙根、白三叶等植物种子与催芽后的灌木种子混播，扶芳藤采用河南省汝南县舍屯乡苗圃基地健壮小苗进行栽植。

土壤侵蚀量测定参考《土壤物理化学》[9]；植被覆盖度、地上生物量、植物高度等测量参考《植物群落学实验手册》[10]。

2 结果与分析

2.1 不同处理的生态防护效应

每次降雨后对每个试验小区产生的土壤流失量进行收集与测量，统计求得8个处理土壤流失量平均值（见表1）。

表1 亚粘土路堑边坡不同处理土壤侵蚀量均值

植被是通过拦滤泥沙、截留降雨、增强土壤抗蚀性等方式来降低土壤侵蚀的。由表1可知，亚粘土路堑边坡不同植物群落土壤侵蚀量与对照差异明显，B1～B7土壤总侵蚀量平均值是B8的3.32%，生态防护效果非常明显，7种处理的土壤侵蚀量表现为B3

2.2 不同处理的植被覆盖度

植被覆盖度是植物消减土壤侵蚀量的重要指标。每次降雨后对不同处理的植被覆盖度进行测量分析，得到不同处理植被覆盖度变化图（图1）。

从图1可以看出，观测期间8个处理的植被覆盖度逐渐增加，于8月中下旬达最大值，随后逐渐降低。亚粘土路堑边坡植被覆盖度峰值表现为B3>B7>B6>B1>B2>B4>B5>B8。

2.3 不同处理地上生物量

植物群落地上生物量是反映生态系统的重要功能指标，体现生产者物质生产能力。通过对B1-B7处理植物群落地上生物量进行测量，得到其生长变化表（见表2）。

表2 亚粘土路堑边坡不同处理的地上生物量

由表2可知，亚粘土路堑边坡不同植物群落地上生物量呈现“慢-快-慢”趋势，即前期生长缓慢，地上干物质积累少；中期生长逐渐加快，地上干物质积累迅速增加，8月份达最大值；后期生长速度逐渐降低，这主要是与降雨量和温度变化所致。B1～B7处理地上生物量峰值变化趋势为B3>B1>B2>B4=B7>B5>B6。

通过曲线拟合，植物群落地上生物量（Y）与时间（t）动态变化以S曲线的相关系数最高，各处理地上生物量与时间函数关系可用下列方程表达：

（式中Y为地上生物量，x为生长天数，b0、b1为常数项）。

2.4不同处理灌木生长速度

通过测量不同处理灌木生长高度，得到不同处理内灌木平均生长速度（见表3）。

表3亚粘土路堑边坡不同处理的灌木平均生长速度

亚粘土路堑边坡不同处理灌木平均生长速度表现为“慢-快-慢”趋势，前期由于温度影响灌木生长速度较慢，随着温度升高，生长速度逐渐加快，7～8月份达最大值，以后生长速率逐渐降低。紫穗槐在所有灌木中生长速度最快，不同处理内灌木生长速率峰值顺序表现为B1>B3>B2>B4>B5。

通过对5种灌木生长速度进行曲线拟合，发现拟合效果最好的是Cubic曲线，曲线方程可用Z=Y' =bl+2b2x+3b3x2（Z为灌木生长速度，Y为灌木生长高度，x为生长天数，b1、b2、b3为常数项）表示。

3 讨论

（1）对亚粘土路堑坡面而言，供试植物中以黄荆+狗牙根+高羊茅、紫穗槐+狗牙根+高羊茅护坡效果较好，可作为类似立地下坡面植被绿化的参考依据。

（2）供试群落中以黄荆+狗牙根+高羊茅、狗牙根+高羊茅、白三叶+狗牙根+高羊茅、紫穗槐+狗牙根+高羊茅等植被覆盖度较大，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、对照区等植被覆盖度较低。在植被建植初期，植被覆盖度较低，雨后冲刷现象较严重；随着植物生长，植被覆盖度逐渐增加，降雨侵蚀作用逐渐降低，各植被组合生态防护效应明显，这与刘秉正[11]等植被覆盖度越大，植被保土作用越强的观点一致，因为植被覆盖度可以有效地减弱降雨引起土壤侵蚀能力。

（4）本研究仅对植被生长部分指标作季节性观测分析，缺乏连续几年观测试验，对于不同处理内植物地下生物量研究尚未涉及，今后应围绕植被生态护坡对其相关指标作进一步探讨。

[1]刘春霞，韩烈保.高速公路边坡植被恢复研究进展[J].生态学报，2007．27（5）：2090-2098．

[2]钟立昌，檀军，单保良，等.黄土地区公路边坡降雨侵蚀及防治对策[J]．华东公路[J]．2014,206（2）：37-39．

[3]沈宇鹏，匡星，王连俊.铁路工程边坡次降雨侵蚀产流模拟及影响规律[J]．岩土工程学报．2011，33（S1）：498-502．

[4]张莹莹，田国行，杨晓明，等.高速公路边坡降雨侵蚀特征分析[J]．中外公路．2010，30（1）：78-81．

[5]何蓉蓉，刘东明，王丙兴，等.乡土植物资源在邢汾高速公路边坡生态恢复中的选择与应用[J]．河北林业科技．2015（2）：54-60.

[6]周景阳.山区高速公路边坡植被恢复问题与对策研究[J].湖南交通科技．2010,36（1）：62-64+69．

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[8]杨东，万福绪.我国高速公路边坡生态恢复技术研究进展[J]．世界林业研究．2011,24（6）：34-38．

[9]李法虎.土壤物理化学[M].北京:化学工业出版社，2006.

[10]王伯荪.植物群落学实验手册[M].广东:广东高等教育出版社．1996．

[11]刘秉正，李世海，郑随定.作物植被的保土作用及保土作用系数[J]．水土保持研究．1999．6（2）：32-35．

（责任编辑：杨婷婷）

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

王荣霞（1967-），女，工程师，主要从事园林植物栽培与养护方面工作。

*通讯作者：杨晓明，E-mail：zmdnxnkx@126.com