高速公路项目植被自然恢复研究

2018-07-31苗春玲陈子平王小军彭贤锋

中国水土保持 2018年7期

苗春玲，陈子平，王小军，彭贤锋

(广东省水利水电科学研究院，广东广州 510635)

生态环境因子的变化会使森林生态系统发生相应的演化[1]。随着我国经济的快速发展，以高速公路为主的基础建设项目不可避免地破坏了原有的植被和土壤，使地面形成再塑的、几乎没有种源的母质层或岩石[2]。森林生态系统有着较强的自我修复能力，通过封禁、人工补种等措施可以实现退化的森林生态系统的恢复[3]。然而在开展水土保持监理和监测工作中发现，一是在广东雨量充沛的地区，种源充足的情况下存在无需人工措施重建植被的植被自然恢复现象；二是在高速公路取土场、弃渣场存在很多裸露坡面长年植被难以自然恢复的现象。针对以上问题，我们结合包头至茂名粤境段高速公路工程的监测成果资料，粗浅分析监测区植被自然恢复情况和影响植被自然恢复的因素，以期为同类项目提供借鉴。

1 项目及项目区概况

包头至茂名粤境段高速公路工程起点位于茂名信宜市朱砂镇粤桂交界处的陈金顶，途经信宜市朱砂镇、池洞镇、怀乡镇、信宜市城区、丁堡镇、水口镇，高州市东岸镇、高州市城区、泅水镇、根子镇、分界镇，终点位于茂名市电白区林头镇，与沈海高速公路相接，全长122.3 km，工期29个月。其水土流失防治责任范围为1 291.27 hm2，土石方移动量达554.62万m3，扰动面积较大，是扰动地表较强的高速公路建设项目。

包头至茂名粤境段高速公路地跨信宜、高州、茂名等市，属亚热带季风气候类型区。信宜市多年平均气温22.3 ℃，极端最高气温37.4 ℃，极端最低气温0.5 ℃，多年平均降水量1 941 mm；高州市多年平均气温22.8 ℃，极端最高气温37.6 ℃，极端最低气温-1.5 ℃，多年平均降水量1 892.7 mm；茂名市多年平均气温21.8 ℃，极端最高气温37.5 ℃，极端最低气温-1.3 ℃，多年平均降水量1 942 mm。

包头至茂名粤境段高速公路位于低山丘陵区，项目占地面积比较大，由低山丘陵和滨海平原组成。土壤主要为花岗岩、砂页岩母质发育而成的赤红壤。植被类型属亚热带常绿阔叶林，植被覆盖度在48%～80%之间，土壤平均侵蚀模数12 000 t/(km2·a)。

2 研究方法

2.1 植物监测样地的设置与植被调查

在未采取人工植被恢复措施的1#取土场、2#弃渣场、3#临时堆土场和保留原地貌植被的1#对照样地(取土场邻近区)、2#对照样地(弃渣场邻近区)、3#对照样地(临时堆土场邻近区)分别设置固定的植物监测样地，各样地内设置5个2 m×2 m的样方。2015—2017年每年于3、6、9、12月对样地进行群落调查，调查内容包括植物种类、株数、丛高、盖度等，乔、灌、草分类记录。

2.2 数值计算方法

优势度表示一个种在群落中的地位与作用，可用重要值(I)表示物种在群落中的优势程度，计算公式为

I=D+T+F

(1)

式中：D为相对多度，指群落中某种植物的个体数量占群落中所有植物总个体数量的百分比；T为相对盖度，指群落中某种植物的盖度占总盖度的百分比；F为相对频度，指群落中某种植物出现的频度占群落植物出现频度总和的百分比。

相似性指两个样地或群落之间的相似程度，可用Sorenson指数表示，计算公式[4]为

CS=2j/(a+b)

(2)

式中：CS为相似性系数；j为两样地或群落共有的物种数；a和b分别为比较的两样地或群落的物种数。

当CS为0.00～0.25时为极不相似，0.25～0.50时为中等不相似，0.50～0.75时为中等相似，0.75～1.00时为极相似。

2.3 数据分析

采用Excel 2013和SPSS 16.0进行数据分析。

3 结果与分析

3.1 取土场植被自然恢复情况

取土场植被自然恢复监测结果见表1。取土场样地经3年的植被自然恢复，形成了由鹧鸪草、铺地黍等组成的草本植物群落，其中鹧鸪草为群落优势种(重要值252.34%)，群落平均丛高为53 cm，平均盖度为20.54%；对照样地为桉树、马缨丹、铺地黍、类芦等组成的乔灌草植物群落，群落优势种为桉树(重要值103.54%)，群落平均丛高574 cm，平均盖度达86.34%。

表1 包头至茂名粤境段高速公路工程取土场植被自然恢复监测结果

经比较，取土场样地群落平均丛高和平均盖度均低于对照样地。从物种组成来看，前者为草本群落，物种的数量少于后者，两样地为中等不相似(CS值为0.33)。说明相比于未扰动地貌，扰动后的地貌再塑过程中部分原有植物种源丢失，自然恢复植被以草本植物为主，植被自然恢复面积达到可绿化面积的20.54%。

3.2 弃渣场植被自然恢复情况

弃渣场区植被自然恢复监测结果见表2。弃渣场样地经3年的植被自然恢复，只出现了鹧鸪草，鹧鸪草为群落优势种(重要值300%)，群落平均丛高为48 cm，平均盖度为18.12%；对照样地为夹竹桃、鹧鸪草、铺地黍、马缨丹等组成的灌草植物群落，群落优势种为夹竹桃(重要值121.17%)，群落平均丛高68 cm，平均盖度达85.66%。

表2 包头至茂名粤境段高速公路工程弃渣场植被自然恢复监测结果

经比较，弃渣场样地群落平均高度低于对照样地，平均盖度远低于对照样地。从物种组成来看，2#弃渣场样地为单一草本群落，物种的数量少于对照样地，两样地为中等不相似(CS值为0.40)。弃渣场堆渣后，原有植被遭到严重的破坏，种源流失严重，自然恢复植被植株较矮，植被自然恢复面积只占可绿化面积的18.12%。

3.3 临时堆土场植被自然恢复的情况

临时堆土场植被自然恢复监测结果见表3。临时堆土场清运后，迹地自然恢复形成了铺地黍、狗牙根、鹧鸪草等组成的草本群落，其中鹧鸪草为群落优势种(重要值186.33%)，群落平均丛高为51 cm，平均盖度达80.54%。对照样地为鹧鸪草、铺地黍、狗牙根、马缨丹等组成的灌草植物群落，群落优势种为鹧鸪草(重要值110.53%)，群落平均丛高72 cm，平均盖度达85.32%。

表3 包头至茂名粤境段高速公路工程临时堆土场植被自然恢复监测结果

经比较，临时堆土场植株平均高度和平均盖度基本接近对照样地。从物种组成来看，临时堆土场物种数量较多，植物种类较丰富，两样地为极相似(CS值为0.85)，群落优势种相同。表土堆放在临时堆土场，大量的种源在表土清运后保留了下来，且临时堆土场对原地表的破坏是暂时的，地貌恢复力强，植被生长茂盛，植被自然恢复面积达到可绿化面积的80.54%。

3.4 监测区植被自然恢复中的先锋物种

根据2015—2017年对包头至茂名粤境段高速公路工程扰动区域样地自然植被恢复的监测结果，扰动区监测到的植物种有：禾本科的鹧鸪草、铺地黍、狗牙根等。上述3种植物中，鹧鸪草所占比例较大，为监测区的先锋草种。

3.5 土壤母质对植被自然恢复的影响

监测区坡面物质组成为含砾红壤土，下部有含土砾石层分布，人工挖土主要在砾石层的上部进行。根据2015—2017年的植被监测发现，一定量的砾石能够促进植被的自然恢复。在水力侵蚀作用下，比较细的土粒随着流水搬运到了监测区外，而较大的砾石保存了一部分种源，同时减少了其下部土壤的水分蒸发，使砾石下部较湿润，有利于植物生长。取土场植被相比较弃渣场自然恢复盖度较高的原因与地表含有大量的砾石有关。