三峽庫區秭歸縣道路邊坡植被狀況調查與分析

朱 惇，韓小波，李 超，賈海燕

(長江水資源保護科學研究所，湖北武漢 430051)

三峽庫區是長江上游重點水土流失區之一，庫區地貌類型以山地為主，山高坡陡、土層疏松，加上降雨集中、強度大，水力沖蝕作用強烈，極易形成水土流失。隨著庫區人口的逐年增多，土地開發利用強度逐漸加大，森林覆蓋率銳減，水土流失日益嚴重。據統計，三峽庫區水土流失面積已達3.01萬km2，占總面積的66.3%，比全國平均水平高28.3百分點，平均土壤侵蝕模數為4 482 t/(km2·a)，中度和強度水土流失面積占80%左右，每年入庫泥沙高達1.4億t［1］。同時，庫區的移民工程和基礎設施建設改變了原有的坡地形態，頻繁的人類活動也將加劇庫區水土流失問題，直接威脅水庫運行安全，給庫區生態環境帶來不利影響。目前在三峽庫區開展移民遷建、扶貧等工程建設，修建了大量的山區道路［2］，在修筑公路時挖方、填土使沿線兩側原始生長的植被遭到嚴重破壞，加劇了生態系統的退化，恢復起來十分困難，最終導致大量的次生裸地出現，并導致嚴重的水土流失［3］，因此必須加強庫區道路邊坡的生態環境保護措施。植物是邊坡生態恢復的主體，邊坡生態恢復工程就是利用植物進行坡面保護和侵蝕控制的一種途徑與手段，而了解道路沿線的鄉土植物資源則是進行植被生態恢復時選擇合適植物物種的前提條件［4-5］。

本研究以三峽庫區境內的秭歸縣為研究區，選擇不同類型的道路，了解其沿線邊坡恢復后的植被狀況，主要對邊坡上常見的植物物種組成和植物群落類型進行調查與分析，結合其生境特點和物種的生態習性，初步篩選出適合庫區道路邊坡環境特點的優勢鄉土種，以期為庫區道路邊坡的植被恢復和水土流失生態控制提供合理的植物選擇。

1 研究區概況

秭歸縣位于湖北省西部，地處三峽庫區的最東端，地理位置處于東經 110°18'—111°00'、北緯 30°38'—31°11'，東西最大距離66.1 km，南北最大距離60.6 km，總面積約為2 400 km2。秭歸縣地處中緯度，屬亞熱帶大陸性季風氣候，受地形和海拔影響，形成熱量資源低山多高山少、光能資源陽坡多陰坡少的特征。全縣年平均氣溫6～18.3℃，年降水量950～1 590 mm，年平均降水量為1 439.2 mm，從四季降水變率看，全年以春季降水變率為最小，夏季最大，水資源分布南多北少、高山多低山少。秭歸縣植被類型主要有常綠闊葉林、常綠落葉闊葉混交林、針闊葉混交林和落葉闊葉林及山地灌叢等，植被種類繁多，但開發較早，人為破壞較重，呈零星分布，現有植被多為天然次生林和人工林。縣內有國道(高速公路為主)約10 km，有省道2條約220 km，縣道4條約160 km，鄉道44條約750 km，村道(含村內道路)204條約1 400 km。

2 研究方法

2.1 植被調查方法

本研究采用的是沿線踏勘與樣方詳查相結合的方法。選擇研究區鄉村道、縣道、省道和國道(高速公路為主)4種道路部分路段的邊坡進行植被調查。調查方法主要以現場調查和收集資料為主，包括對邊坡的拍照、測量和記錄，以及邊坡植被樣本采集和鑒定。由于除鄉村道以外的調查路段邊坡植物中喬木很少，因此主要對灌木和草本植物群落進行樣方調查。沿調查路段隨機設立了40個樣方，其中灌木樣方為4 m×4 m，草本樣方為1 m×1 m，主要調查了樣方內植被的物種組成、株叢數、高度、多度、蓋度和頻度等，調查時間為2011年8月。

2.2 數據處理方法

為了解各植物種群在群落中的數量特征，研究中用綜合優勢度(SDR4)來測定各植物種的優勢度，它能反映該物種在群落中的地位和作用［6］。其計算式為

生物多樣性是景觀多樣性和功能多樣性的基礎，物種多樣性不僅反映了一個群落中物種的豐富度或均勻度，也反映了一個群落的動態特點和穩定性，以及不同的自然環境條件與群落的相互關系。研究中對物種多樣性的測定用Simpson指數(D)，對物種分布均勻度的測定用pielou均勻度指數(E)［7-8］，計算式為

上二式中:Pi為種i的個體數Ni占群落中總個體數N的比例;S為群落中的總物種數;H為實際觀察的物種多樣性指數;Hmax為最大的物種多樣性指數。

3 結果與分析

3.1 道路邊坡植被的物種組成及特征

根據調查結果，道路邊坡的植被物種組成以一、二年生和多年生草本植物以及一些落葉小灌木和藤本植物為主，而喬木相對較少，主要出現在人為活動較少的鄉村道和縣道，且大多為小型喬木。由于道路建設時的影響，與鄰近的自然地區物種相比，道路邊坡植物種類相對簡單，主要是適應性強、耐干旱瘠薄的植物保留了下來。

由表1可知，在鄉村道、縣道、省道和國道調查路段邊坡發現的植被種類分別為51、31、18和10種，其中:鄉村道和縣道邊坡植被類型較為相似，種類較多，其植被組成幾乎涵蓋了其他兩類道路邊坡的植物種類;而省道和國道邊坡植被類型則比較單一，并且國道邊坡植被大多為人工種植。樣方調查共采集到51種植物，包括7種喬木、18種灌木和26種草本，隸屬于17個科43個屬。灌木種類較多的科為豆科和薔薇科，草本種類較多的科為禾本科和菊科，具體為禾本科6種、菊科4種、豆科4種、薔薇科3種，這4科植物種數占總物種數的1/3以上，同時它們在研究區的植物區系中占據著重要地位，在植被恢復演替過程中也起到較大作用，因此這4科植物對研究區道路邊坡植被恢復起著十分重要的作用。

表1 調查路段邊坡植被組成

由表2可知，鄉村道邊坡植被中綜合優勢比較大的物種有狗牙根、白茅、艾草、小飛蓬、藎草和一年蓬等;縣道邊坡綜合優勢比較大的有狗牙根、白茅、艾草、馬桑等;省道邊坡綜合優勢比較大的有狗牙根、紫穗槐、白茅和小蓬草等;國道邊坡綜合優勢比較大的有胡枝子和紫穗槐。可見，這些優勢度大的植物在道路邊坡植被構成及生態恢復中有著十分重要的作用，可以作為道路邊坡植被恢復的建群種和優勢種。

表2 調查路段邊坡部分常見植被及其綜合優勢比

3.2 道路邊坡主要群落類型及其結構特征

研究區道路邊坡的植物群落垂直結構較簡單。從總體上看，道路邊坡的植物群落結構與周邊山坡植被相比較為簡單，物種多樣性水平也較低。道路邊坡植物物種的多樣性普遍呈草本＞灌木＞喬木的態勢。根據調查結果，主要可分為3種結構類型，即喬—灌—草植物群落、灌—草植物群落和草本植物群落。根據調查樣方的植被組成及各種類成分的優勢比和群集度，可以將研究區道路邊坡的植物群落分為11種穩定的植物群落(表3)，特別是在鄉村道和縣級公路這兩類調查路段邊坡，群落穩定性表現得更為顯著。由于不同道路兩側的自然環境條件以及人為影響程度不同，因此其植物群落的組成與結構水平有一定程度的差異，其中:鄉村道路邊坡植物群落總體蓋度較高，且垂直結構明顯，層次分明，分布著喬木、小灌木及大量草本植物;縣級公路邊坡植物群落總蓋度相對較小，一般在0～50%之間，物種相對較少，結構單一，多樣性偏低;而省道和高速公路邊坡的植物群落的種類組成和結構則比較簡單，高速公路邊坡的植被多為人工種植，植物種類也很單一，調查路段主要以刺槐和胡枝子為主，物種個體多、蓋度大、多樣性低。

常見的喬—灌—草植物群落為馬尾松群落，該群落主要出現在鄉村道邊坡，喬木層伴生有短柄枹櫟、銀合歡、側柏和鹽膚木等，種類豐富，郁閉度較高，多樣性指數較高，達到0.67。由于喬木層豐富，生境條件較好，使得林下灌木和草本層也比較豐富，灌木層主要有黃櫨、馬桑、胡枝子類等，還有馬尾松和櫟類及銀合歡的幼苗，草本層主要物種有茅草、芒和蕨類。常見的灌—草植物群落為刺槐群落，該群落在4種類型道路邊坡均有生長，為常見的優勢種的群落，其蓋度平均達80%左右，群落分布物種較多，多樣性指數也比較高，為0.73，灌木層覆蓋度不高，草本層陽光充足，植物種類豐富，各物種間個體數分布均勻，在空間分布上也比較均勻，從而均勻度較高。常見的草本植物群落為藎草+雞眼草群落，該群落在各類型道路邊坡均有發現，其群落高度為8～20 cm，總蓋度在80%以上，多樣性指數達0.64，群落的優勢種為藎草，伴生種主要有狗尾草、艾蒿、白茅等，亦有喬、灌木種類侵入，如懸鉤子、刺莓薔薇、胡枝子等。

此外，以紫穗槐、黃荊、白茅、胡枝子、艾蒿等為主的灌木群落在調查路段中較為常見，它們是三峽庫區自然恢復中的優勢種，對邊坡自然恢復和人工生態修復有重要的參考價值。

表3 調查路段邊坡常見植物群落類型及特征

3.3 道路邊坡植被生態恢復的物種選擇

為維護道路邊坡自然生態系統的安全，有效地控制水土流失，可以篩選當地自然定居的土著植物作為生態重建植被的物種組成［9］，以便在道路邊坡建立穩定的植物群落。道路邊坡生態恢復的植物品種選配目的，是使植物在無人工養護的條件下具有良好的抗逆性和自我繁衍能力，最終營建與周邊生態環境相協調和穩定的目標群落［10］。因此，植物配置要符合植物的生態學特性，所選擇的植物要具備先鋒性、可演替性及持續穩定性，并且隨著恢復年限的增加，能與周圍植物群落協調一致。同時，也要避免為了提高生物多樣性而不切實際地增加植物物種［11］。根據植物演替及生物多樣性理論，生態護坡植物選擇應遵循以下原則:所選植物最好是鄉土類植物或與當地植被環境及已有植物種類一致，能在較短時間內融入當地自然環境，適應當地的氣候、土壤條件(水分、pH值等);植物根系發達，生長迅速，抗逆性強(抗旱、抗寒、抗病蟲害、耐貧瘠)，且為多年生;種子易得，栽培管理粗放，成本低［12］。

根據植物群落的演替規律，可將植物分類為先鋒、中期和目標植物［13-14］。先鋒植物早期生長速度快，能夠起到盡快恢復植被的作用，主要用于道路修筑時遭受嚴重破壞，植被長久不能生長，致使環境日益干旱的區域。利用先鋒植物形成比較穩定的群落，固土防沖刷，可以為其他植物的引進創造條件。目前在植被恢復過程中較多選用的藎草、狗牙根等草本植物均可應用。此外，還可以考慮采用對土壤具改良功能的植物，如雞眼草、白三葉等豆科植物。中期植物為速生灌木和藤本植物，能夠初步形成草灌結合的立體生態系統，保持水土并改善土壤質地，為后期灌木生長和鄉土植物的侵入創造條件。目前在生態恢復過程中應用較成功的有紫穗槐、馬桑等，而此次調查中發現的刺槐、胡枝子、黃櫨、小果薔薇和石海椒等也可以作為日后進行生態恢復選用的重點物種，其中胡枝子在道路邊坡生態恢復中已有良好性狀的表現［15-16］。目標植物為小喬木和常綠灌木，能夠形成較為穩定的草灌喬結合、灌木為主的立體生態系統，進行植物群落的自我營養循環和自我繁衍［17］。此類植物以周邊物種的逐步侵入為主，也可以適當考慮在建設時添加少量喬木物種作為過渡樹種，如馬尾松、鹽膚木和構樹等。

4 結語

三峽庫區道路建設留下大量裸露邊坡，破壞了原有的生態系統，造成了比較嚴重的水土流失。本研究針對庫區山體坡度大、水土流失嚴重、土壤條件差及植物殘缺嚴重的特點，就道路邊坡植被恢復物種篩選進行了調查與分析。研究結果表明，在庫區道路邊坡上自然生長的草本植物最多，其次為灌木和藤本，喬木最少，并且都是在后期邊坡穩定后出現，說明在邊坡生態防護初期應該盡量考慮多使用草本和灌木植物。其中，禾本科、菊科、豆科和薔薇科4科植物具有較強的適應能力，并且能夠在邊坡上良好生長，因此在進行邊坡生態防護時可適當多采用上述4科物種，以提高生態恢復與防護效果。對道路邊坡植物物種優勢度的分析結果表明，邊坡生態防護時可以采用狗牙根、紫穗槐、胡枝子和刺槐等適應三峽庫區自然環境和土壤條件，性狀表現良好的矮灌木、草本植物或小型喬木作為植被恢復的先鋒物種進行生態恢復，選取搭配好比例的灌草物種，并適當加入喬木物種，提高群落多樣性和穩定性，從而起到生態護坡和保持水土的效果。

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