乡土植物在道路边坡修复工程中的应用

唐 彪，薛海龙，裴福云，赵 亮

（1.中交一航局生态工程有限公司，广东 深圳 518107；2.中节能铁汉生态环境股份有限公司，广东 深圳 518040）

0 引言

我国边坡生态恢复工程建设之初，人们对植被演替规律的深层次规律认识不足，由于草本对侵蚀地适应性优于乔灌木，而普遍采用单一或简单的混合草种，且多注重引进外国草种，而忽视地方草种，这类植物在护坡前期效果较好，但由此建立的生态系统相当脆弱，长期效果不佳，工程质量难以保障[1-2]。近年来，随着社会对生态环保要求的提高，边坡生态恢复工程作为改善路域生态环境的重要举措得到大规模实施，由此也推动了业内对边坡生态恢复技术的深度研究和开发，并取得了较好的绿化效果、生态效益和社会效应。

1 研究区概况

工程项目位于贵州省六盘水市大河经济开发区（北纬26°39′16″，东经104°46′24″），该地区属于亚热带高原型温凉季风气候，年平均气温12.8℃，最热月（7 月）平均气温19.9℃，最冷月（1 月）平均气温为3℃，极端最高气温31.6℃，极端最低气温-11.7℃，平均无霜期210d，年平均降水量1222.6mm，最大年降水量1551.8mm，最小年降水量884.8mm。年内月降水量分布不均，降水多集中在5—10 月，占年降水总量的85%。

试验区位于天湖景观大道左幅（k4+600—k4+710）第二级边坡，面积81m2，坡向西北345°，海拔1900m，坡率1:1.5，基地层主要由强风化砂岩、煤质页岩组成。整个边坡采用台阶式开挖，8m一级，采用预应力锚索井字梁进行工程防护[3]。

2 材料与方法

2.1 试验材料

乡土植物尖萼金丝桃（H. acmosepalum）、火棘（P. fortuneana）种子采自六盘水水城县，其他植物种子均为市场采购，包括：双荚决明（Cassia bicapsularis）、多花木蓝（Indigofera amblyantha）、车桑子（Dodonaea viscosa）、盐肤木（Rhus chinensis）、高羊茅（F. elata）、波斯菊（Cosmos bipinnata）、大花金鸡菊（Coreopsis grandiflora）。

2.2 试验方法

2.2.1 种子萌发试验

对参试植物种子分别测定千粒重、净度和培养皿滤纸萌发率。种子萌发率测定时先用自来水浸种12h，随机选取种子50粒，3 次重复，在0.5%的高锰酸钾溶液中消毒2.5h 后用蒸馏水处理干净，在培养温度25±1℃，光照12h/d（强度8000 lx）人工气候箱（RXZ-430B）中进行萌发实验。

2.2.2 植物配置和种子量配比

试验区植物配置主要考虑灌草植物结合、深根系灌木与浅根系草本和草花结合、常绿与落叶植物结合、豆科植物和适生乡土植物的应用，促使植物群落建植初期有草有花，中后期形成灌草植物群落，最终达到群落结构趋于稳定、近自然的效果。种子配比量主要根据工程施工经验和参考相关研究报道。

2.2.3 客土喷播施工

试验区喷播时间为2016 年6 月，采用（框架梁）生态袋+挂网客土喷播（单层网）绿化工艺，施工工序流程为：坡面修整—种植土及喷播基材配置—种植土装袋—堆填生态袋—打设锚杆—挂网—喷射基材—撒播种子—铺设无纺布—养护管理。其中堆叠生态袋厚度30～60cm，喷射基材厚度约10cm。喷播基材组分包括客土、生物有机肥、氮磷钾复合肥、保水剂、黏合剂、杀虫剂等，其中改良土壤体积比为（客土:生物有机肥）=（4:1）。

2.3 植物群落调研

本研究采用定位研究法进行植物群落调研。种子喷播后每个季度观测1 次，在试验区内采用梅花五点法，喷播后的第1 年设置5 个1m×1m 的样方作为定位研究点，进行常规群落学调查，记录样方内物种数、每种植物密度、高度、冠幅和盖度，其中盖度用目测法结合植物密度和冠幅进行修正。喷播1 年后，在原有的5 个样方基础上将样方面积扩大为2m×2m 的样方作为定位研究点，进行常规群落学调查。调查时间为2016 年9 月—2019 年5月。

2.4 数据处理

采用SPSS22.0 软件对所记录数据统计分析，用平均值和标准误表示测定结果，采用LSD 法分别对植物群落中植物密度、株高和盖度随时间的变化进行多重比较，并对不同时期的尖萼金丝桃和多花木蓝重要值与植物多样性指标进行基于Pearson 指数的相关分析；采用Excel 2007 制图。

3 结果与分析

3.1 参试植物种子发芽率

参试植物种子发芽率及试验区喷播植物配置和种子量配比见表1。其中，双荚决明、盐肤木种子发芽率相对较低，判断采购的双荚决明种子有一定质量问题，而盐肤木为硬实种子其发芽率低可能与种子性质相关，有研究表明，用80℃和沸水处理过的盐肤木种子发芽率最高。

表1 试验区喷播植物配比

3.2 边坡植物群落动态

3.2.1 群落物种组成及其密度动态变化

试验区喷播12 个季度内群落物种组成及其密度的动态变化。整个群落的物种组成数从2016 年的9 种下降到了2019 年的6 种，其中参试植物淘汰了4 种，定居1 种外来植物。群落植物密度总体呈现下降趋势，尖萼金丝桃、多花木蓝和盐肤木喷播半年左右后密度变化不显著（P＞0.05），植物密度表现平稳，尖萼金丝桃和多花木蓝成为群落优势灌木种，盐肤木为伴生种；火棘和双荚决明喷播1 年后密度变化不显著（P＞0.05），但火棘数量表现平稳，双荚决明逐渐消失；车桑子出苗率不高，并在喷播半年后消失；高羊茅密度（丛）由于受季节变化和灌木影响呈现一定波动，波斯菊和大花金鸡菊分别在喷播后第一年和第二年其盛花期过后逐渐消失；魁蒿为外来入侵种，边坡施工1 年后开始定居，数量变化较稳定，集中分布。

3.2.2 群落物种株高的动态变化

植物群落中灌木株和草本株变化情况分别如图1、图2 所示。图1 显示，尖萼金丝桃和盐肤木在2017 年4 月后进入第一个显著增长期（P＜0.05），尖萼金丝桃在2018 年7 月后进入第二个显著增长期（P＜0.05），至2019 年5 月其平均株高为120cm，盐肤木从2018 年1 月后每个季度基本都在显著增长（P＜0.05），至2019 年5 月，其平均高度达190cm；多花木蓝从2017 年6 月开始进入第一个显著增长期（P＜0.05），与此同时，双荚决明已进入他的第二个显著增长期（P＜0.05），不过之后其在群落中的物种数量逐渐减少至消失，多花木蓝在2018 年4 月后进入第二个显著增长期（P＜0.05），之后其株高生长量变化不显著（P＞0.05），表现平稳增长，至2019 年5 月其平均株高为193.3cm，同时火棘开始了他的第一次显著增长（P＜0.05），之后平稳增长，至2019 年5 月火棘平均株高60cm。图2 显示，高羊茅株高在2017 年6 月和2018 年7 月出现显著性差异（P＜0.05），主要是由于高羊茅处于抽穗期引起；大花金鸡菊株高在2017 年6 月出现显著性差异（P＜0.05），同样是因为其正处于盛花期，将花亭高计算在内引起。魁蒿为多年生高大草本，但每年具有枯黄期，导致株高程序差异性变化。综合图1 和图2，试验区植物群落在2017 年6 月多花木蓝进入第一个显著增长期后，即施工1 年后，出现了较为明显的分层，灌木层以多花木蓝和尖萼金丝桃为优势种，草本层以高羊茅为优势种。

图1 植物群落中灌木株高变化情况

图2 植物群落中草本株高变化情况

3.2.3 群落物种盖度的动态变化

试验区喷播3 个月后，样方覆盖度达90%，其中波斯菊、高羊茅和双荚决明贡献率最大，均在20%以上（图3、图4）。双荚决明在2016 年11 月—2017 年1 月献出覆盖度最大贡献率，之后逐渐降低；高羊茅盖度除在2018 年4 月表现显著差异外（P＜0.05），其他相邻季节变化不显著，盖度表现出平稳增长态势。多花木蓝在2017 年1 月和2018 年1 月虽然盖度都有一定程度的降低，但与上一季度相比变化不显著（P＞0.05），主要是因为其幼龄期苗木叶片在冬季没有全部掉落，而在2019 年1 月，多花木蓝处于落叶期，覆盖度显著降低（P＜0.05），至2019 年5 月，发现多花木蓝成苗有整株枯死现象，但变化不显著（P＞0.05）。盐肤木由于冬季落叶，覆盖度波动较大。尖萼金丝桃为半常绿灌木，其盖度变化至2019 年1 月均表现不显著（P＞0.05），较少受冬季影响，呈现平稳增长态势，2019 年5 月尖萼金丝桃盖度与2017 年4 月之前的盖度相比表现出显著差异（P＜0.05），盖度达到50%。

图3 植物群落中主要灌木盖度变化情况

图4 植物群落中主要草本植物盖度变化情况

图1 到图4 中同一图例不同小写字母表示差异显著（P＜0.05）。

3.3 群落物种重要值变化

在植被建植3 年内，随着植被的生长和环境的季节性变化，群落中各物种的重要值也随之变化。尖萼金丝桃作为优势种，从一开始就占据着10 以上的重要值，2017 年10 月以后其重要值均在20 以上，并受季节性变化影响不大。多花木蓝后来同样作为群落优势种，其重要值变化与尖萼金丝桃不尽相同，在植被建植1 年内其重要值大多处于10 以下，2017 年6 月多花木蓝进入第一个显著增长期后（P＜0.05）（图1），其重要值大多保持在20以上，2018 年4 月多花木蓝进入第二个显著增长期（P＜0.05）（图1），其重要值大多保持在30 以上。双荚决明在植被建植1 年内重要值波动较大，在群落建植初期对整体群落覆盖度和重要值贡献较大，2016 年11 月—2017 年1 月，其重要值一度达到40左右，成为那一时期的优势种，但后期由于植物竞争和冬季严寒的原因，逐渐被淘汰。火棘由于其生长较慢，在群落中重要值长期处于1 以下，但受季节性变化影响不大，成为群落中一直保留的伴生种。盐肤木在群落中密度较低，到后期属于零星分布型，但由于其生长速度快，除在冬季落叶期外，保持着一定重要值，成为群落伴生种。高羊茅作为草本层优势种，2016 年11 月后其重要值大多保持在30 以上，由于受生长期和灌木层的影响会有所波动。波斯菊和大花金鸡菊作为草花植物，均具有一定时效性，盛花期时重要值达到顶点，随后消失。同时样地中出现了魁蒿等生物入侵，但其分布不均匀，存在枯黄期，重要值百分比不高。在人工植被恢复3 年内，周边工程恢复区域还发现有少量亮叶桦（Betula luminifera）定居，但原始喷播物种占据绝对的优势地位[4]。

3.4 群落物种多样性动态

物种多样性作为植被群落的重要特征，标示群落系统内部及其与周围环境关系的变化。本研究发现试验区群落丰富度指数（Dma）表现较为平稳，总体所有下降，ShannonˉWiener 指数（SW）和Pielou 均匀度指数（J）总体来说随时间推移均有下降趋势，这是因为在群落建成初期，选配的建群种陆续发芽并生长，表现出较高的物种多样性，但随着群落演替，少有乡土植物入侵，原来选配的建群种有一部分逐渐被淘汰，其α 多样性指标均出现缓慢下降。

4 结语

乡土植物又称本土植物，广义的乡土植物可理解为：经过长期的自然选择及物种演替后，对某一特定地区有高度生态适应性的自然植物区系成分的总称。本文所述的野生乡土植物，仅指在当地自然植被中，观赏性状突出且具有边坡绿化功能的高等植物，它们是最能适应当地大气候生态环境的植物群体，尖萼金丝桃就是其中的代表树种。金丝桃属植物适应性强，繁殖栽培容易，病虫害少，生长健壮，具有广泛的园林应用前景。尖萼金丝桃除具备以上优良特性外，还具备绿化效果快、护坡效果好、种子结实量大易采收等特点，适合工程喷播，具有极高的推广应用价值。