类芦绿化对边坡土壤肥力的影响

傅卫民，许建新

(深圳技师学院，广东 深圳 518116)

类芦(Neyraudiareynaudiana)作为边坡绿化先锋草本植物，与其他植物混合配置或者单一种植，已成为我国长江以南地区边坡生态修复的一种重要技术方法[1]。类芦绿化边坡效果较为显著，在贫瘠、干旱、土层薄的边坡环境中既可以快速定植，为其他植物的侵入、生长创造良好条件，又可以防治水土流失和改善土壤环境，为边坡植被恢复与重建作出重要贡献[2]。

到目前为止，国内专家学者更多关注的是类芦的物种特性(如生物学特性、抗逆特性等)、生态价值、经济价值以及边坡修复后植物群落、生物多样性等方面的研究[3-5]，对该植物应用于边坡修复后的土壤理化性质变化研究相对较少[6-7]。因此，本研究选取深圳地区类芦绿化边坡恢复8年、20年的样地以及坡面与自然山地交界处的样地作为研究对象，分析类芦绿化边坡坡面、坡底种植槽和坡顶自然山地的土壤肥力变化情况，同时分析坡面类芦等草本植物刈割对土壤肥力的影响，以期为边坡修复植物配置、边坡土壤改良和后期边坡绿化养护管理提供重要参考。

1 研究材料和方法

1.1 样地概况

深圳市位于广东省中南沿海地区，属亚热带海洋性气候，常年平均气温23.0 ℃，平均年降雨量1 935.8 mm。在深圳市龙岗区深圳技师学院校园道路边坡(22°44′38.93″N，114°13′23.03″E)和大鹏新区坪西公路边坡(22°36′36.75″N，114°25′52.28″E)，通过分析自然环境特征、边坡修复措施、植被恢复年限和植物群落组成等，选取了6个典型样地进行土壤取样分析和植物种类调查。样地具体情况见表1。

表1 样地基本情况

1.2 研究方法

1.2.1 土壤采样

由于边坡人工喷播植被土层较薄(8～12 cm)，因此不做分层采样。参照深圳市农业地方标准《园林绿化种植土质量》[8]，对6个样地进行土壤取样，每个样地选取3个位置，分别挖取土样后混合成一个待检测的土样，同时在每个位置用土壤环刀随机取3个土样，带回室内进行土壤理化性质测定分析。

1.2.2 土壤理化指标测定方法

参照深圳市农业地方标准《园林绿化种植土质量》进行测定[8]，其中pH值采用电位法(NY/T 1377—2007)，土壤电导率采用电极法(HJ 802—2016)，有机质采用重铬酸钾氧化-外加热法(NY/T 1121.6—2006)，全氮采用半微量开氏法(NY/T 53—1987)，全磷采用分光光度法(NY/T 88—1988)，全钾采用火焰光度法(NY/T 87—1988)，有效磷采用比色法(LY/T 1232—2015)。

1.2.3 数据处理分析

采用Excel 2010和SPSS 19.0进行数据处理和统计分析。所有数值以平均值±标准误表示。

2 结果与分析

2.1 类芦绿化边坡不同位置的土壤肥力特征

对坡顶自然山地(SP1)、边坡坡面(SP2)和坡底种植槽(SP4)的土壤理化指标分析(表2)表明：边坡坡面和坡底种植槽的土壤pH值、电导率都高于坡顶自然山地，呈碱性，且坡底种植槽的电导率与边坡坡面、坡顶自然山地之间差异显著(P<0.05)；土壤有机质含量表现为SP4>SP1>SP2，即坡面土壤有机质含量最低，坡底种植槽土壤有机质含量最高，三者之间的差异呈显著水平(P<0.05)；全氮、全磷、全钾含量，三个位置(SP1、SP2和SP4)之间差异不显著(P>0.05)，但有效磷含量表现为SP1>SP4>SP2，坡顶自然山地的有效磷含量明显高于其他两个位置的含量，差异显著(P<0.05)。

表2 边坡不同位置的土壤理化特性

2.2 类芦绿化边坡不同恢复年限土壤肥力变化

对类芦绿化边坡不同恢复年限样地的土壤肥力进行分析(表3)，结果表明，随着恢复年限的增加，边坡土壤肥力总体呈明显改善状态。恢复20年的两个样地SP5、SP6的土壤pH值较恢复8年的样地SP2明显降低(P<0.05)，且各样地的电导率(EC值)≤1.3 mS/cm，达到了园林绿化种植土质量要求[8]；恢复20年的两个样地SP5和SP6的有机质、全氮含量均高于恢复8年的样地SP2，特别是恢复20年样地的有机质含量显著增加(P<0.05)，是恢复8年样地的6～7倍；全磷含量随恢复年限的增加变化不明显，但土壤全钾和有效磷含量呈相反情况，恢复20年的样地全钾和有效磷含量显著下降(P<0.05)。

表3 坡面不同植物群落的土壤理化特性

2.3 类芦绿化边坡草本植物刈割对土壤肥力的影响

从表4可看出，边坡植被刈割对土壤肥力的影响较为明显，其中pH值和有机质、全氮、全钾、有效磷含量均表现为SP2>SP3，容重、全磷含量表现为SP3>SP2。方差分析表明，对边坡草本植物进行全面刈割情况下，边坡土壤有机质、有效磷含量显著下降(P<0.05)，其他土壤理化指标差异不显著(P>0.05)。边坡上主要生长的植物种类为类芦和芒草，它们属于多年生草本植物，适应性较强，春夏季生长旺盛，秋冬季时地上部分枯萎，每年枯萎掉落的地上部分(茎和叶)在坡面上积累，并通过自然发酵分解和养分循环进入土壤，使得土壤有机质及速效养分含量增加，同时有利于改善土壤的透气性、透水性及保水性，使土壤容重值减小。

表4 类芦及其他草本刈割对土壤肥力的影响

3 结论与讨论

从类芦绿化边坡坡面、坡底种植槽、坡顶自然山地等位置的土壤理化指标可看出，总体上坡面土壤肥力较差，边坡坡面和坡底种植槽的土壤pH值、电导率都高于坡顶自然山地。这一方面可能与自然山地、边坡的植被不同有关，类芦绿化边坡主要植物是类芦、芒草等草本植物，而坡顶自然山地植被主要由柠檬桉、台湾相思、黄牛木、岗松、桃金娘、芒萁、乌毛蕨(Blechnumorientale)等乔灌草植物组成，种类比较丰富，土壤表层根系分布较多，根系分泌的有机酸、氢离子及凋落物分解过程中产生的酸性物质等会降低土壤pH值；另一方面可能是SP2、SP3样地所在的格构梁边坡和坡底种植槽都采用混凝土作为基础结构建设主要材料，混凝土对边坡土壤pH值影响较大[9]。对于有机质、全氮、有效磷等指标，坡顶自然山地、坡底种植槽的含量明显比坡面的高，这可能与边坡的坡位相关[9]，华南地区雨水多，长期的雨水冲刷导致了营养元素向下坡位、坡脚迁移并汇集。

以类芦为建群种的各边坡植物群落类型，如类芦+芒草群落、类芦+野牡丹+桃金娘群落、台湾相思+类芦群落等，土壤肥力情况基本上达到了园林绿化种植土的质量要求。本研究发现，随着恢复年限的增加，类芦绿化边坡土壤pH值明显下降，有利于边坡植物的生长，这与周明涛等[10]的研究结果一致，即土壤pH值变化主要由植被自然演替时间和群落结构的不同引起；同时有机质、全氮含量增加，这可能与类芦的生物学特性及群落凋落物分解有关，据丁瑜等[11-12]研究发现，边坡植被恢复过程中，裸露边坡经过长时间的演变，地上生物量增大，植被种类和数量增多，随着草灌植被的生长、凋落、分解，有机质来源不断增多，土壤有机质增加更加明显，进一步改善了土壤理化性质，增强了土壤缓冲能力，从而提高了坡面的土壤肥力，达到一定恢复年限后甚至可促进植物群落的顺行演替发展。

类芦绿化边坡植物群落常以类芦和芒草为优势建群种，但由于这两种植物在秋冬季出现严重的干枯现象，影响景观并存在严重的火灾隐患，因此在公园、校园和建筑周边等人为活动频繁区域，每年都会定期进行一次枯草清理。本研究结果表明，枯草清理后，土壤pH值和有机质、全氮、全钾、有效磷含量均降低，全磷含量和容重增加，可见枯草清理后坡面土壤肥力明显下降。这是因为枯草清理造成坡面再次裸露，土壤表层枯落物减少，淋溶作用加剧，土壤微生物分解能力降低等，最终影响了土壤结构和肥力。

有研究表明，森林砍伐后也出现类似现象。在森林砍伐后，地表裸露程度增加，地面光照增加，土壤温度上升，土壤微生物及酶活性增加，同时地表径流、淋溶作用加强，不易被植物吸收的养分淋失量增大，最终会造成土壤总营养库含量降低[13-14]。可见，坡面植被和森林植被一样，无论是枯草清理还是森林砍伐，都能影响土壤养分库和物理性质的变化。因此，对于坡面草本植物的清理，需要控制刈割频度，使坡面具备可自我循环的土壤腐殖质来源，补充土壤有机质，当土壤有机质含量加大时，土壤氮素含量相应增加，可为植物的健康生长、植物群落的演替发展和土壤生态系统的改善提供重要基础保障。