浐灞河西安段河岸带植物配置模式及土壤性质分析

杨 涛

(中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司水利与城乡发展工程院，陕西 西安 710065)

城市生态系统中的植物配置研究是城市景观生态相关研究的重点问题。其中植物物种组成及空间配置模式研究开展较多，物种选择主要从景观美学角度考虑，近年来则同时考虑生态及环境净化功能[1，2]，以及优先考虑本土物种的应用[3]；而空间配置则主要考虑实地空间特征及造景需求。而由于过于偏重景观及功能利用，导致所建城市生态系统自然更替能力较差，维护成本较高[3，4]。对于城市近自然生态系统的研究和构建则成为研究的热点领域[4-6]。从生态学的角度去研究和构建城市系统中的植物组成及配置，分析植物种的生长特征、植物群落的生活型搭配以及植物与土壤要素的互作机制[5，7-9]，以期形成可以自然更替且具备相应生态环境功能的生态系统。

城市河岸带建设是城市生态文明建设的热点。近年来，西安市致力于“八水绕长安”以及“三河一山”绿道建设，将山水景观、道路与湖泊进行有机融合，实现山水共生，造福城市居民，其中浐灞河是西安市最重要的环境调控功能区之一[10，11]。近年来，由于各种不合理的开发建设，对河流河岸带资源的过度使用，导致浐灞河西安段的河岸带人工硬化和破碎化严重，人为干扰程度较大，使河岸带自然植被大幅减少。因此，研究以浐灞河流域西安段为研究对象，分析河岸带类型组成，植物生活型及空间配置特征，以及植物与土壤要素的关系，为该区域植被生态建设提供基础数据。

1 研究方法

西安市位于黄河流域中部的关中盆地，属于暖温带半湿润大陆性季风气候，四季分明，气候适宜，降水量适中。自古以来，西安地区素有“八水绕长安”的美誉，地下水资源非常丰富。北部的渭河平原主要以黄褐土、褐土等为主，而南部的秦岭山地则以黄棕壤、棕壤等为主。浐灞河流域位于西安市区东南角，N33°50′～34°27′，E109°00′～109°47′，南至秦岭北麓，北接渭河平原，东与临渭区、洛南县、商州区相邻，西与长安区、雁塔区、未央区接壤，北与高陵区、临潼区相望，南与柞水县相连。流域总面积2506km2，南北长约81km，东西宽50km。近年来，在以世园会为引领的生态环境工程建设的推动下，浐灞河流域尤其是灞河中下游地区的河流环境得到了一定改善。

研究针对浐灞河西安段河岸带进行面上调查，记录河岸带类型、主要优势种、植物的生长状况。考虑上、中、下游不同河段不同河岸带类型以及不同植物配置的特征下，进行样地设点，选取物种组成相对均匀、群落特征有较大差异的植被带分布区进行土壤样品采集。在每一样方地点，不同植被类型选取合适位置，除去表层枯枝烂叶，采适量样地0～15cm的表层土壤，混匀，样品采集用铁锹从各小样方中采集土样，装在自封袋中带回实验室，部分在4℃冰箱中保存备用，用来测定pH(电位测定法)、硝态氮(紫外分光光度法)、铵态氮(氯化钾溶液浸提法)以及可溶性磷(钼锑抗分光光度法)，另一部分土壤自然风干，用来测定有机质(重铬酸钾容量法(稀释热法))。运用Excel软件对对土壤数据进行预处理和图表构建，采用SPSS软件的单因素方差分析LSD法，比较不同类型河岸带间的植物多样性以及不同配置模式下的土壤性质的差异，显著性水平p=0.05。

2 结果与分析

2.1 河岸带类型组成

根据人为干扰程度轻重共划分自然河岸带、近自然河岸带、人工河岸带3种河岸带类型，见图1，其中人工河岸带可能存在人工硬化河岸和人工种植绿化。

图1 河岸带类型组成

通过对调查数据的整理汇总，见表1，浐河河段人工河岸带占比较高，高达64.56%，其中人工硬化所占比例为16.57%，其次为近自然河岸带，占比为31.11%，而自然河岸带占比最少，仅为19.02%。灞河河段为人工河岸带占比较高，高达59.42%，其中人工硬化所占比例为26.47%，自然河岸带与近自然河岸带占比相近，大约为17.54%和17.30%。总河流河段中，主要为人工河岸带占比较高，高达59.42%，其中人工硬化所占比例为22.75%，自然河岸带占比最少，大约为18.10%。

表1 河岸带类型组成

人工河岸带中存在人工硬化河岸段，分为3种类型，见图2，分别为混凝土浇筑斜坡、石块堆砌、混凝土浇筑台阶。硬化河岸多分布于灞河河道，浐河出现较少。

图2 人工硬化河岸带

河岸带中人工河岸带的距离最长，自然河岸带占比较小，其中浐河河岸带在横向区域存在多种河岸带类型，浐河上游河岸带类型分为岸坡部分和河漫滩部分，岸坡部分多为人工种植绿化带，河漫滩部分多为自然河岸带或人工干预程度较小的近自然河岸带。灞河部分在横向区域的河岸带类型较为单一，仅有极少部分存在近自然河岸带和人工河岸带的组合。

2.2 河岸带植物生活型配置模式组成及分布

植被生活型配置模式共分为单一草本、单一灌木、单一乔木、乔草结合、乔灌结合、灌草结合、乔灌草结合7种组合方式，其中浐灞河流域共有6种生活型配置模式，见表2，分别为单一乔木、单一草本、单一灌木、乔草结合、灌草结合、乔灌草结合。

表2 生活型配置模式组成

由于同一样点的生活型配置模式不单一，可能存在多种配置模式，所以5种配置模式的占比之和超过100%。具体而言，在总共21个样点中，乔草结合的生活型配置模式出现频率最高，达到14次，占比例高达66.67%。这种配置模式主要分布于人工种植乔木后，后续缺少维护的区域，见表3。其次是单一草本出现的频率，为7次，占比约为33.33%。这种配置模式主要分布在人为干扰程度较少的自然河岸带中。乔灌草结合和单一乔木的生活型配置模式出现频率最低，都只有1次，占比率为4.76%。乔灌草结合主要分布在近自然河岸和人工河岸带，而单一乔木主要分布在常年被河水淹没的区域。单一灌木和灌草结合分别出现了5次和2次，占比例分别为23.81%和9.52%。这些配置模式主要分布于河流两岸的人工绿化带。

表3 生活型配置模式主要分布

2.3 河岸带植物空间配置模式组成及分布

植被空间配置模式共分为孤植、列植、对植、片植、带植、散植、自然分布。其中对植出现在道路两旁，不在研究对象浐灞河流域西安段河岸带之中，所以不予以考虑。群植一般应用于大范围空间配置调查，较少应用于样点配置模式中，而且出现次数几乎没有，所以予以忽略。

由表4可知，自然分布的植被在21处样点中均有出现，所占比例最高，多为自然生长的植被；其次为片植和散植，出现频率为14次和13次，占总样点比例为66.67%和61.90%；带植和列植，出现频率都为9次，所占样点比例为42.86%；孤植仅在3处样点出现，是空间配置模式中最少的配置模式，所占样点比例为14.29%。

表4 空间配置模式组成

2.4 浐灞河河岸带植物配置与土壤理化性质的关系

对不同河岸带类型与各土壤理化指标的方差分析表明，土壤铵态氮、土壤pH、土壤速效磷、土壤有机质在不同河岸带类型间均具有显著差异(p<0.05)，土壤硝态氮与河岸带类型之间无显著差异(p>0.05)。人工河岸带的土壤有机质和pH含量高于自然、近自然河岸带；自然河岸带的铵态氮含量远高于近自然、人工河岸带；近自然河岸带的硝态氮、速效磷含量高于人工河岸带和自然河岸带，见表5。

表5 不同河岸带类型下土壤理化性质

由图3可知，浐灞河流域西安段河岸带的铵态氮含量为6.31～18.99mg·kg-1，平均值为10.39mg·kg-1。铵态氮含量最大值的生活型配置为单一草本，为18.99mg·kg-1，最小值的生活型配置为单一灌木，为6.31mg·kg-1。单一草本对铵态氮富集效率较高，且单一草本与其他配置模式之间铵态氮浓度差异极显著(p<0.01)，乔灌草结合、乔草结合、灌草结合、单一灌木之间铵态氮浓度差异不显著(p>0.05)。

图3 不同配置模式下的土壤铵态氮浓度

由图4可知，浐灞河流域西安段河岸带的硝态氮变幅3.34～9.12mg·kg-1，平均值为5.94mg·kg-1。生活型配置为单一灌木的硝态氮含量最大为9.12mg·kg-1，生活型配置为单一草本含量最小为3.34mg·kg-1。硝态氮中乔灌草结合和灌草结合对其富集效果明显，而且单一草本相与其他配置模式之间硝态氮浓度差异极显著(p<0.01)，乔草结合、单一灌木与乔灌草结合、灌草结合之间的硝态氮差异极显著(p<0.01)。

图4 不同配置模式下的土壤硝态氮浓度

土壤pH可以影响土壤的生物化学性质以及营养物质的有效性。由图5可分析得出，浐灞河西安段河岸带土壤pH变幅是8.48～8.82，平均值为8.57，根据我国酸碱度分级标准呈碱性。土壤pH最大值的生活型配置为灌草结合，为8.82；最小值的生活型配置为乔草结合，为8.48，各地段之间pH变化不大。这可能是因为城市化过程中碱性建筑材料进入土壤，还有可能是大量含碳酸盐的灰尘沉降，水泥风化向土壤中释放钙，土壤中碳酸盐与碳酸反应形成重碳酸盐等因素[12]，导致土壤pH升高呈碱性。方差分析的结果表明，单一灌木与其他配置模式之间pH值差异极显著(p<0.01)。

图5 不同配置模式下的土壤pH值

由图6可分析得出，浐灞河西安段河岸带土壤速效磷变幅是4.09～14.4mg·kg-1，平均值为7.75mg·kg-1。速效磷最大值的生活型配置为乔灌草结合，为14.4mg·kg-1；最小值的生活型配置为单一草本，为4.09mg·kg-1。根据全国第二次土壤普查养分分级标准，速效磷的4级标准为5～10mg·kg-1，所以含量较为适中。乔灌草结合的生活型对富集磷元素有着更大的优势，远高于其它生活型配置模式。且乔灌草结合与其他配置模式之间差异极显著(p<0.01)，单一草本与乔灌草结合、乔草结合、单一灌木之间差异极显著(p<0.01)，与灌草结合差异显著(p<0.05)。

图6 不同配置模式下的土壤速效磷值

由图7可知，浐灞河西安段河岸带土壤有机质变幅是4.99～14.30g·kg-1，平均值为8.88g·kg-1。有机质最大值的生活型配置为灌草结合，为14.30g·kg-1；最小值的生活型配置为乔草结合，为4.99g·kg-1。根据全国第二次土壤普查养分分级标准，5级标准为6～10g·kg-1，所以土壤中的有机质含量略低，主要是人为对河岸带周围植被、土壤进行干扰，长期多次地侵入土体和频繁的地下施工翻动土壤而形成，而且土壤中有机质最主要来源是植被凋落物，土壤养分也得不到及时补偿。所以配置模式应选择能富集有机质的灌草结合或单一灌木。其中，乔草结合、单一草本与乔灌草结合、灌草结合、单一灌木之间差异显著(p<0.05)。

图7 不同植被配置模式下的有机质含量

3 结论与讨论

浐灞河流域西安段，河岸带可划分为3个类型(自然河岸带、近自然河岸带、人工河岸带)，植物生活型组成及空间配置模式丰富，生活型配置模式出现频率最高的是乔草组合主要分布于人工种植乔木后，后续缺少维护的区域。空间型配置模式出现频率最高的为自然分布的植被，因为自然生长的植被在每个样点都有所涉及，其次为片植和散植。

河漫滩出现频率最高的乔草配置，不仅有自然分布、散植等空间型分布，还有以“垂柳—芦苇+白茅+香蒲”为组合的本土优势；岸坡出现频率最高的单一灌木，不仅以带植为主，而且多为本土色彩鲜艳的物种，组合方式经常为红叶石楠、火棘、迎春花等组合。这些搭配模式更有利于兼顾景观效益、经济效益和生态效益，且可以最大程度发挥河岸带景观的作用，打造富有西安独特风格和地域特点的景观。

城市河岸带有着多种生态功能，如保护岸坡不被侵蚀、加速养分循环、调节小气候、补给水资源、净化水质、为野生动物提供庇护所、为植物繁殖体提供运动与传输的廊道等[13]。这些功能与河岸植被的组成密切相关。因此，通过对河岸植被进行科学合理的配置和管理，可以有效地保护和改善河岸带生态系统的功能，促进其生态环境的可持续发展。其中植物配置包括植被组成以及生活型和空间型搭配，不仅是生态景观建设的重要组成部分，还是群落生态服务功能作用发挥的主要承担者。

在未来的植物配置实施中，应结合当地的地域特色、历史文化、植物品种资源以及科学的景观设计和植物配置方法等因素。除了最大效率地利用有限空间外，还需要充分利用本土物种的优势性，提高其稳定性，并遵循生态性、可持续性和整体协调性的原则。同时，减弱对河岸带进行过多人为干扰也是非常必要的。由于河道硬化后，河岸带内的植被多数已经消失，因此应适度改造。保护和恢复河岸带内的植物物种多样性，共同维护河岸带生态平衡，应是城市生态管理的最终目标。