受損山體人工植物群落建植研究

楊秉建，杜小姣，文沛玲，葉光明，李 博，黃慧青

(深圳市日昇園林綠化有限公司，深圳 518000)

近年來科技工作者相繼開發出了多種既能起到良好的邊坡防護作用，又能改善工程環境、體現自然環境美的邊坡植物防護技術，與傳統的坡面工程防護措施共同形成了邊坡工程植物防護體系[1-6]，并已發展成為公路、鐵路、水利、采礦(石)等相關基礎設施建設的重要組成部分，但其在實施中也存在一些難點問題[7-10]。

一是邊坡人工植被退化問題突出，由于邊坡綠化防護投入資金不足，在低投入、低養護或無養護情況下，邊坡人工植物群落死淘率比例較高，不僅造成重復建設、資金浪費，而且起不到邊坡綠化防護效果，最終可能會引起水土流失、坡面坍塌等不良后果[11-14]。

二是對植物品種選擇和種子配比問題研究不足，①如何通過植物種子配比快速形成綠化、防護功能[15，16]；②如何按照當地鄉土優勢群落的結構特點進行種子配比，保障人工群落的結構和穩定性優勢[17，18]；③在建植人工植物群落時，可否通過對某些因子控制達到調控人工植物群落的發展方向，并使之盡快融入當地自然植物群落[19，20]。

針對存在問題，于2012年結合三亞市東環鐵路隧道口及抱坡嶺受損山體植被恢復工程，開展了試驗，旨在通過試驗，指導施工，為后續研究建立試驗基地[21，22]。

1 材料和方法

1.1 試驗區自然概況

三亞市地處海南島最南端，位于N 18°09′34″～18°37′27″、E 108°56′30″～109°48′28″。屬熱帶海洋季風氣候，年均氣溫25.4 ℃，7月平均最高氣溫28.3 ℃，1月平均最低氣溫20.7 ℃。年平均降水量1 263 mm，6～10月為雨季，降水量占全年的90.2%。太陽投射角大，光照時間長，年太陽總輻射量110～140 kc/cm2，年日照時數1 750～2 650 h，光照率為50%～60%。

試驗區原生植被為季雨林和雨林，有小葉白顏樹(Gironnieracuspidata)、九丁樹(Ficusnervosa)、海南菜豆樹(Radermacherahainanensis)、青皮(GreenTangerine)、雞占(Terminaliahainanensis)、香須樹(Aibiziaodoratissima)、厚皮樹(Lanneacoromandelica)、鷓鴣麻(Kleinhoviahospita)、小花五椏果(Dilleniaindica)、木棉(FlosBombacis)和檳榔青(Spondiaspinnata)及一些藤本和蕨類植物所組成。

地帶性土壤為熱帶磚紅壤性土，其中，海拔500 m以上多為磚紅壤性紅壤、山地黃壤、及山地草甸土等。受損山地以碎屑巖、碳酸鹽巖為主。

1.2 試驗因子及其水平

1.2.1 肥料種類及其水平 肥料因子用F代替，Fi代表該因子的不同水平。

F1尿素—[CO(NH2)2]，含N46%，外觀為白色或淺黃色的結晶體。購自海南富島(中石油)，用量為120 kg/hm2。

F2磷酸二氫鉀-(KH2PO4)，含量KH2PO4≥ 99% ，P2O5≥ 51% ，K2O≥ 33%；pH 4.3～4.7，外觀為白色結晶或粉末，規格為農用級磷酸二氫鉀；購自安徽華潤農化有限公司，用量為150 kg/hm2。

1.1.2 草種組合及其水平 草種組合因子用C代替，Ci代表該因子的不同水平。

C1蛇藤(Celastrushookeri)+馬棘(Indigoferapseudotinctoria)+車桑子(Dodonaeaviscosa)-地毯草(Axonopuscompressus)+類蘆(Neyraudiareynaudiana)+波斯菊(Cosmosbipinnatus)+ 馬尼拉結縷草(Zoysiamatrella)。

C2胡枝子(Leapedezabicolor) +馬桑(Coriarianepalensis)+龍須藤(Bauhiniachampioni)—狗牙根(Cynodondactylon)+假儉草(Eremochloaophiuroides)+結縷草(Zoysiasinica)+百喜草(Paspalumnotatum)。

每一種組合均按照種子千粒質量以木本，草本以0.01∶1.00比例配制，其中，草本均按種子千粒質量以等比例混合。

1.1.3 建植技術及其水平 建植技術因子用J代替，Ji代表該因子的不同水平。

J1濕式噴播 將配置好的種子、肥料、覆蓋料、土壤穩定劑等加入噴播機與水充分混合，再用噴槍噴灑到坡面，覆蓋無紡布，常規養護。

J2客土噴播 將客土、穩定劑、肥料、種子按一定比例配置，加入專用設備充分混合，通過泵硬壓縮空氣噴射到坡面，覆蓋無紡布，常規養護。

1.3 試驗設計

試驗目的：研究不同植物種類組合、基質配置不同肥料即采用不同噴播方法對人工植物群落的影響。

試驗設計：按L4(23) 進行試驗設計，即3個因子、2個水平、4個處理(表1)，每個處理設3個重復，各重復編號依此為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。每一處理按不同因子及其水平進行組合，如處理3的表示形式為F2C1J2，進行搭配的試驗處理。

表1 護坡人工植物群落的多因素試驗方案—L4(23)

注：括號內數字為對應的因子水平

1.3 人工植物群落建植時間、數據采集與分析

于2012年3月播種，每處理播種面積0.8～4.5 hm2，同年9月各處理的人工植物群落形成時，在每個處理中隨機選取3個樣地(重復)，每一樣地100 m2，并在每一樣地中隨機抽去5個測產樣方，樣方面積1 m2，進行一次性地上植物量鮮重測產。

1.4 方差分析和差異顯著性測驗

采用SPSS軟件進行數據處理和計算。

2 結果與分析

2.1 不同試驗處理效果及關鍵因子的作用

對2種肥料、2種草種組合和2種噴播建植技術設置3個重復進行L4(23)的試驗(表2)。

比較4個處理的試驗結果可以看出：4個試驗處理的效果排序為：F2C1J2>F1C2J2>F1C1J1>F2C2J1，其中，3號處理(F2C1J2)的地上生物量最高，平均為0.642 kg/m2(鮮重)，表明用肥料F2與C1蛇藤+馬棘+車桑子—地毯草+類蘆+ 波斯菊+馬尼拉結縷草和J2客土噴播進行搭配建植人工植物群落的效果最好；4號處理(F2C2J1)的地上生物量最低，平均為0.351 kg/m2(鮮重)，即用肥料F2、草種C2胡枝子+馬桑+龍須藤—狗牙根+假儉草+結縷草+百喜草和建植技術J1(濕式噴播)進行搭配效果最差。試驗中2個處理分別是最好和最差的極端，在這2個極端中，作為肥料因子的F2是其共有因子，而草種組合與建植技術完全不同，說明草種組合與建植技術是決定這2個處理效果差異性的關鍵因子；同時可以判斷出F2對不同因子組合可能存在加合或拮抗作用。

2.2 同一因子的不同水平效果分析

根據不同因子及同一因子的不同水平對地上植物量影響程度作圖(圖1)，可以直觀地看出F(肥料)、C(草種組合)和J(建植技術)等不同因子與建成的人工植物群落地上生物量的對應關系，也可以看出F1與F2、C1與C2、J1與J2等同一因子的不同水平與建成的人工植物群落地上生物量的對應關系。

圖1 各因子的不同水平與地上生物量的關系

試驗結果表明：在F因子(肥料)中，使用尿素比使用磷酸二氫鉀效果好，但效果不突出；在C因子中，使用C1比使用C2效果更好，差異特別明顯；在J因子(噴播技術)中，用客土噴播明顯地優于濕式噴播。

2.3 各因子的重要性排序

2.4 邊坡防護的人工植物群落多因素試驗變量分析

對表2計算結果進行方差分析(表3)，并計算各變異來源與誤差項的均方比，由F值可知重復間差異不顯著，但A(F)、B(C)、C(J)3個因子間差異均達到顯著水平(P<0.05)。

由于每個因子只有2個水平，故無需再作各水平間的差異顯著性測驗，可直接分析其差異性。

變量分析結果進一步印證了以上對實驗結果表述的正確性。

3 討論與結論

3.1 討論

表3 試驗重復和試驗因子的方差分析及F檢驗

受損山體由于所處地理位置和自然環境條件不同，加之受損害形式、被損害規模和程度等的不同而表現出極其多樣性和復雜性，因而修復受損山體植被應根據各種受損山體的具體情況因地制宜、因害施治。當原生植被遭受嚴重破壞以后，建立人工植物群落則是比較常見的一種修復方法。經驗證明，在受損山體建立人工植物群落會因為所采用植物品種、品種數量搭配、基質物料配比，以及采用播種方法等的不同，所建人工植物群落在結構、穩定性、壽命，以及通過演替融入當地地帶性或區域性植被的能力和速度也會有很大差異性。試驗采用L4(23)在三亞市抱坡嶺對受損山地建立人工植物群落進行正交試驗，在設計范圍內針對當地植被恢復與重建找到了最佳因子及其因子水平組合，但由于參試因子和因子水平數量有限，即使最佳組合仍不能較好反映受損山體人工植物群落建植的最好方法，只能具有一定的相對意義。

另外，試驗中草種組合只有2個選擇，目的是探求每種組合與其他相關因子搭配的效應。因此，4個處理效果的排序只能表征各處理的組合效應，而不代表某個因子或水平的單一效應。例如F2C1J2是最佳組合，但其中C1所代表的7種植物(蛇藤+馬棘+車桑子—地毯草+類蘆+ 波斯菊+馬尼拉結縷草)不能說是本次試驗所選14種植物中的最好者，他們有可能隨試驗因子和水平組合的變化而變化。當然，如果參試因子和因子水平越多，試驗結果就會越精細，同時試驗工作量也會大大增加。

3.2 結論

(1)在三亞市抱坡嶺受損山地的石質邊坡，用2種化肥、2種草種組合及2種建植方法進行人工植物群落的3因子、2水平和4個處理L4(23)的正交試驗，以建植當年秋季的地上植物量為測度值進行綜合評估，得4個試驗處理效果依次為：F2C1J2>F1C2J2>F1C1J1>F2C2J1，表明用磷酸二氫鉀、“蛇藤+馬棘+車桑子—地毯草+類蘆+ 波斯菊+馬尼拉結縷草”與客土噴播建植技術進行搭配(F2C1J2)效果最好。

(2)主要因子和次要因子分析表明，各因子的重要性排序為：噴播建植技術>草種組合>肥料種類。

(3)對同一試驗因子的不同水平進行效果比較發現，在肥料因子中，尿素比磷酸二氫鉀好，在草種組合因子中，“蛇藤+馬棘+車桑子—地毯草+類蘆+ 波斯菊+馬尼拉結縷草”比“胡枝子+馬桑+龍須藤—狗牙根+假儉草+結縷草+百喜草”好，在建植技術因子中，用客土噴播比濕式噴播好。

(4)變量分析表明，試驗重復間差異不顯著；試驗因子F(肥料)、C(草種組合)、J(建植技術)間差異均達到0.05顯著水平。

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