宝鸡市城镇(郊)陡坡及人工立面护坡植物及其多样性研究

魏 冬，杨 阳，郑玉莹，王得祥，王 睿，师文俊

(西北农林科技大学 林学院，陕西 杨陵 712100)

近年来，随着滑坡、泥石流等地质灾害的不断发生和人们生活对环境要求的提高，陡坡及人工立面的绿化与防护越来越受到重视[1]。道路建设过程中，由于人为开挖、工程填方所形成的裸露边坡一直是道路沿线水土流失的主要源头，也是路域景观建设中亟需解决的问题。借助护坡植物的生态优势，在裸露边坡上重建边坡植被的生态护坡技术是改善路域景观、减少水土流失的重要途径[2]。护坡植物要求生长快，耐贫瘠，对土壤环境要求不高，是保护环境和维持生态平衡的重要物质基础，不但能有效防止坡面裸露、风化及断裂变形，减缓径流，降低雨水冲刷，保护坡脚和路基，还能减少汽车尾气、噪音污染，净化路域大气[3-5]。研究自然群落植物种类及其配置结构，可以为建立较高生态防护效果人工群落提供依据和参考[6]，因此，我们进行了宝鸡市城镇(郊)不同坡度护坡植物群落组成及物种多样性调查研究。

1 研究区域概况与研究方法

1.1 研究区域概况

研究区位于陕西省宝鸡市蔡家坡镇，该区地理位置为东经107°33′48.3″～107°43′6.3″，北纬34°19′0.6″～34°20′38.7″，平均海拔为610 m，本调查区气候属暖温带大陆性气候，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥，春暖秋凉。降水有明显的季节性，降水主要集中在6-9月，最大年降水量935.2 mm，最小年降水量396.4 mm，年均降水量704.6 mm，多年平均蒸发量为805.5 mm。年平均气温13.0℃，最热月份为7月，平均气温24.9℃，极端最高气温40.2℃，最冷月为1月，平均温度-13.4℃，极端最低气温-20.5℃。年平均相对湿度68% ，年日照时间为2 051.1 h。主导风向为偏东风，次导风向为偏西风。年最大风速为24·s-1。

1.2 研究方法

在陕西省宝鸡市蔡家坡镇，选择坡度20°～30°、30°～40°、40°～50°、50°以上自然陡坡及人工立面各3块(样地)(每样地面积不小于20 m×20 m),对每样地内乔木逐个进行测定记录，项目有种名、树高、胸径、冠幅；在每个样地四周及中心各设置1个灌木样方(样方面积2 m×2 m)，调查记录灌木种类、树高、盖度、鲜重、植株数量等；之后再在每个灌木样方中心设置1个草本样方(面积1 m×1 m)，调查记录草本植物种类、植株数量、高度、盖度、鲜重等；样地植物调查的同时，测定记录样地环境条件，包括坡度、坡向、土壤类型、土层厚度、海拔等。

1.3 数据处理方法

1.3.1 重要值的计算 重要值能够比较客观地反映某种植物在整个群落中所处的地位及对整个群落所起到的影响作用[7-9]，计算公式为:

相对多度=(某一种植物的个体总数/同一生活型植物个体总数)×100%

相对盖度=(某个种的盖度/所有种盖度之和)×100 %

相对频度=(一个种的频度/所有种的频度总和)×100%

·kg-1相对显著度=(该种所有个体胸面积之和/所有种个体胸面积总和)×100%

重要值IV(乔)=(相对盖度+相对频度+相对显著度)/3

重要值IV(灌、草)=(相对盖度+相对频度+相对多度)/3

1.3.2 物种多样性的计算 本研究主要选取以下多样性指数来测度和分析边坡物种多样性特征[10-16]。

(1) 物种丰富度

以样地中物种的数目表示物种丰富度指数(S)。

(2)物种多样性指数[17-19]

Simpson指数(D)又称优势度指数，计算公式为:

Shannon-Wiener指数(H)计算公式:

Brillouin指数(H′)，公式为：

H′=-∑PilnPi

Mclntosh指数(Dmc)，其公式为：

(3) 均匀度指数

植物群落均匀度是指群落中各个种的多度均匀程度，计算公式为：

1.3.3 数据处理 数据采用DPS数据处理统计软件和Excel进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同坡度坡面植物种类

2.1.1 不同坡度坡面的乔木种类 由表1可知，调查区域内在坡度50°以下乔木树种主要有：构树、刺槐、侧柏、圆柏、火炬树、五角枫、大叶女贞、油松、毛白杨、榆树、臭椿、柿树、君迁子及锐齿栎等14种，分属12科13属；50°以上区域仅存在构树、刺槐、侧柏及圆柏。

表1 不同坡度乔木物种组成

注：1表示有，0表示无。

2.1.2 不同坡度坡面的灌草植物种类 由表2看出，调查区不同坡度坡面灌木植物主要有5种，分属5科5属；草本植物9科17属19种，种类较为丰富，其中菊科种类最多，占总种数的28.1%，菊科中蒿属种数较多，这是由于菊科蒿属的铁杆蒿 (Artemisiagmelinii)、青蒿(A.carvifolia)、猪毛蒿(A.scoparia)等根系发达、分布较深，茎、枝萌蘖力强，耐干旱、耐贫瘠，可以适应陡坡环境。

不同坡度坡面护坡植物群落各层次物种组成和优势种不同。坡度20°～30°、30°～40°坡面的灌木优势种均为酸枣和枸杞。坡度40°～50°坡面优势种为酸枣、枸杞、葛藤和扶芳藤，当坡度在50°以上时优势种为为酸枣、葛藤和扶芳藤。不同坡度坡面的灌木层优势种均有酸枣，建议在护坡植物种植中可以选择酸枣为骨干树种。

表2 不同坡度坡面灌草的重要值

续表2

层次 科属种名坡度20°～30°30°～40°40°～50°50°以上地肤属地肤Kochiascoparia15.5211.1814.228.06禾本科早熟禾属早熟禾Poaannua13.5014.449.463.92狗尾草属狗尾草Setariaviridis4.264.7514.47.38马鞭草科马鞭草属马鞭草Verbenaofficinalis5.252.4811.1410.09白花丹科补血草属二色补血草Limoniumbicolor3.922.554.094.61茜草科茜草属茜草Rubiacordifolia2.3802.150伞形科峨参属峨参Anthriscussylvestris7.122.885.680桑科葎草属葎草Humulusjaponicus1.1501.377.85酢浆草科酢浆草属酢酱草Oxaliscorniculata18.169.1158.810

2.2 护坡植被物种多样性

由表3可看出，5种植物多样性指标值随坡度变化的趋势一致，即坡度在50°以下，5种植物多样性指标都随着坡度增加而升高，超过50°以上又下降。Simpson(J)指数在20°～50°之间从0.924 2上升到0.947 2，到50°以上降为0.917 5。Shannon(H)指数在20°～50°之间从4.136 2上升到4.453 3，到50°以上降为3.864 2。均匀度指数在20°～50°之间从0.860 4上升到0.907 6，到50°以上降为0.894 1。Brillouin指数在20°～50°之间从3.900 5上升到4.1794，到50°以上降为3.643 7。Mclntosh(Dmc)指数在20°～50°之间从0.764 1上升到0.812 4，到50°以上降为0.756。坡度50°以下，随着坡度增大，坡面的水肥条件、土壤稳定性等条件变差，水土流失加大，植物生长环境变差，灌木种类降低，草本植物种类增多，而草本植物种类在影响物种多样性方面的作用较大，物种多样性指数增大；50°以上，植物生长所需的土壤养分、水分及根系分布空间条件更差，只有少数抗性极强的草本和灌木植物以及串根、萌蘖能力强的树种如刺槐、构树等可以生存，因此，物种多样性指数显著下降。

表3 不同坡度植物多样性指数

3 结论与讨论

经调查，宝鸡市城镇(郊)陡坡及人工立面护坡主要植物有38种，隶属于26科35属，草本植物种类较为丰富，灌木层物种组成比较单一，草本层对物种多样性的贡献最大。不同坡度下护坡植物群落各层次物种组成和优势种不同。优势种乔木层是构树，灌木层优势种在坡度20°～30°、30°～40°时为酸枣、枸杞和迎春花，40°～50°为葛藤和扶芳藤，坡度在50°以上时为迎春花。不同坡度边坡植被植物优势种不同，应根据当地情况，以乡土树种为主，合理选择配置护坡植物，使边坡植被趋于稳定性。在20°～40°之间建议物种植酸枣和枸杞，40°～50°栽种葛藤和扶芳藤等藤本作为护坡植物。草本层根据坡度选择适宜种类，20°～30°种植酢酱草，30°～40°种植早熟禾，地肤可以在40°～50°坡度上栽种，50°以上最好选择蒿属的铁杆蒿作为护坡植物。

不同坡度的边坡植被多样性指数发生规律性变化，可以说明群落的稳定性[20-22]。不同坡度边坡植物物种组成不同，各多样性指数值出现变化：50°以下，随着坡度的增加，植物物种多样性增大；50°以上，植物物种多样性明显下降。边坡水土流失治理中，还应根据不同坡度植物生长立地条件的变化，注意植物种类的搭配，采取乔灌草结合，充分发挥藤本植物作用，调节植物组成结构，营造物种多样性水平高、群落结构稳定、整体功能发挥良好的群落环境，使护坡植物群落发挥最优护坡效果，体现其生态功能[23-27]。

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