河北邢汾高速邊坡沿線植物群落物種組成與重要值分析

嚴慧玲, 劉東明, 陳紅鋒, 王丙興, 趙文忠, 葉智慧

(1.中國科學院大學， 北京100049; 2.中國科學院 華南植物園， 廣州 510650;3.邢汾高速公路籌建處， 河北邢臺 054001; 4.廣州普邦園林股份有限公司， 廣州 510600)

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河北邢汾高速邊坡沿線植物群落物種組成與重要值分析

嚴慧玲1，2, 劉東明2, 陳紅鋒2, 王丙興3, 趙文忠3, 葉智慧4

(1.中國科學院大學， 北京100049; 2.中國科學院 華南植物園， 廣州 510650;3.邢汾高速公路籌建處， 河北邢臺 054001; 4.廣州普邦園林股份有限公司， 廣州 510600)

隨著河北邢汾高速公路跨越式的建設，不可避免地對沿線的生態環境造成破壞。為了更好的發揮植物的生態效益而達到水分涵養與固土護坡的目的，必須充分解決好植物種類的篩選與植物群落的配置的問題。根據野外樣方的調查，通過對邊坡沿線不同海拔梯度植物種類的組成、重要值的變化規律以及群叢分布情況的分析，結果表明：1) 該區樣方共有維管植物21科41屬48種；篩選出適合該區邊坡植被恢復的優勢種共計25種，其中喬木類6種，灌木類5種，草本類14種。2) 植物種重要值隨海拔高度變化影響較大，其中刺槐、酸棗、胡枝子、白羊草、細柄草、矛葉藎草、披堿草表現明顯； 3) 草本層在各海拔內重要值最高，能充當邊坡植被恢復的先鋒角色； 4) 各海拔內禾本科植物重要值最高；5) 該區植物群落主要分為4個群叢；在邊坡植被恢復過程中，4個主要群叢可為植物群落配置提供參考。

河北邢汾高速； 植物群落； 重要值； 邊坡植被恢復

河北邢汾高速公路橫穿太行山主峰，東難西險，降雨少，土壤貧瘠，植被稀少。此外隨著河北邢汾高速公路跨越式的建設,不可避免地對沿線的生態環境造成破壞，如開挖路塹、填筑路堤,破壞了原有的植被覆蓋層，加劇了生態系統的惡化，給高速公路路域自然環境帶來了嚴重的影響[1-3]，因而更加加重了的水土流失、山體滑坡等問題。因此如何恢復和重建公路邊坡及路側兩旁的自然植物群落，是建設邢汾生態型高速公路和實現可持續發展道路急需解決的問題。

植物群落是植物與植物之間,植物與環境之間形成一定相互關系的植物種類的組合,是生物群落和生態系統中最主要的組成部分。群落的外貌是群落最明顯的特征，它是群落與外界環境長期適應的結果[4-5]。植物群落的建立是修復被破壞的自然環境的必要手段，是實現高速公路邊坡植被恢復的關鍵。

目前，有學者在太行山區的落葉闊葉林區系組成、群落結構、外貌特征以及土壤水分涵養等方面做過一些研究，但就剛修建的河北邢汾高速公路(2007—2013)沿線植物群落種類組成的數量特征研究甚少。植物種類的合理篩選與相互搭配，是修復公路邊坡被破壞的自然環境的關鍵。因此本文以邢汾高速邊坡沿線植物群落為研究對象，在對河北邢汾高速公路路域植被進行全面野外調查的基礎上，通過在邊坡沿線不同海拔梯度植物種類組成、重要值的變化規律以及群從分布進行分析與探討，以期為該高速公路邊坡植物種類的選擇及植被群落的建植提供科學的指導。

1 自然概況

邢汾(河北邢臺—山西汾陽)高速公路主線全長84.326 km，地理位置在37°00′—37°08′N，113°40′—114°20′E之間，東西部高差1 100多米,是河北省高速公路網的重要組成部分。該區屬暖溫帶大陸性季風氣候,寒暑懸殊,極端最低氣溫在-20℃以下，最高氣溫在40℃以上，年平均降水量為700 mm左右。其地帶性植被類型主要以暖溫帶落葉闊葉林為主。主要植被類型有溫性針葉林、落葉闊葉林、灌叢、灌草叢、山地草甸等。

該區的土壤主要以褐土和棕壤土為主，在某些海拔較高的山嶺頂部還有部分的山地草甸土分布。邊坡開挖之后，原有的坡面自然植被破壞殆盡，大部分坡面呈裸露或半裸露狀態，土層薄、石礫含量高，偏堿性，不利于植物生長。此外，邢汾高速公路位于太行山區，氣溫高，降雨量大，尤其每年的7—9月，且多暴雨，很容易引發水土流失、山體滑坡等問題。

2 調查方法

2.1 樣地設置

通過在對河北邢汾高速公路沿線植被進行野外調查的基礎上，根據沿線植被特征、群落結構和植物分布情況，同時由于調查區域海拔較高，地勢險要，不同海拔高度內植被類型比較單一，植物因惡劣的生長條件，植株較矮小，基于上述客觀條件，選取標準樣地，喬灌型樣方面積設置為5 m×5 m，灌草型樣方面積設置為2 m×2 m，草本型樣方設置為1 m×1 m。沿線共選取6處樣地，樣方總計76個，其中喬灌型樣方6個，灌草型樣方45個，草本型樣方25個，調查總面積為314 m2。

2.2 調查內容

野外調查內容包括： 1) 樣地的基本概況，如群落類型、植物配置、經緯度、海拔、坡度等； 2) 記錄每個樣地的地點、樣方內植物的種名、株數、平均高度、蓋度等； 3) 記錄開挖后高速公路邊坡土壤巖石類型、土壤分化程度以及周邊自然植被的特征； 4) 根據各個海拔段，統計出沿線植被的種類、生長情況等。

2.3 重要值換算方法

針對喬木而言：重要值(Ⅳ喬木)=(相對密度+相對頻度+相對高度)/3

針對灌草而言：重要值(Ⅳ灌草)=(相對密度+相對高度+相對蓋度)/3

3 結果與分析

3.1 種類組成

根據314 m2樣方調查的資料統計顯示(表1)，該區共有維管植物21科41屬48種。其中該區植物群落以草本為主，所占比例為60.42%，喬木與灌木所占比例分別為22.92%，12.50%。該區植物群落種數在3種(包括3種)以上的科有菊科、禾本科、豆科、漆樹科。這3個科所包括的種數共占總種數的50．00%，其他17個科所包括的種數占總種數的50.00%，其中禾本科所包括種數占總種數的22.91%，數量最多，13個科只含有1個種，占總科數的61.90%。樣方中出現頻率較高的種有：喬木類有栓皮櫟(Quercusvariabilis)、刺槐(Robiniapseudoacacia)、酸棗(Ziziphusjujubavar.Spinosa)、臭椿(Ailanthusaltissima)、火炬樹(Rhustyphina)；灌木類有荊條(Vitexnegundovar.Heterophylla)、胡枝子(Lespedezabicolor)；草本類有瓦松(Orostachysfimbriatus)、野甘菊(Dendranthemalavandulifolium)、阿爾泰狗娃花(Heteropappusaltaicus)、白羊草(Bothriochloaischaemum)、矛葉藎草(Arthraxonlanceolatus)、狗牙根(Cynodondactylon)、細柄草(Capillipediumparviflorum)、披堿草(Elymusdahuricus)、野古草(Arundinellaanomala)等。

表1 邢汾高速公路路域植物群落樣方維管束植物統計

3.2 重要值分析

重要值作為物種的綜合數量指標，表征其在群落中植物優勢度的一個量度標志。不同海拔高度喬木層、灌木層與草本層重要值的計算結果如下。

表2的結果表明，根據重要值測定的喬木層優勢種數目有10種，植物種類按照重要值的平均值排序依次為栓皮櫟>刺槐>酸棗>火炬樹>槲櫟>臭椿>山杏>構樹>蒙桑>黃連木。從表2中可以看出，植物種重要值受海拔高度影響較大，其中火炬樹、臭椿、山杏、構樹、蒙桑、黃連木分布于海拔段為200～380 m，在海拔段為330～380 m生長最佳；刺槐、酸棗分布于海拔段為260～680 m，在海拔段為330～430 m生長最佳；構樹適合生長在海拔段為820～940 m地段；栓皮櫟、槲櫟受海拔高度的影響較小，海拔段在620～680 m生長最佳。栓皮櫟、槲櫟、構樹種子多，容易發芽，但也容易被鳥食，蒙桑在樣方中出現頻率太低，考慮到該區邊坡土壤類型主要以石質邊坡或土石邊坡為主，不適合大面積范圍內的移栽，因此適合公路邊坡植被恢復的喬木植物種類共計6種。

表2 路域邊坡不同海拔高度喬木層物種組成與重要值 %

表3的結果表明，根據重要值測定的優勢種數目有7種，植物種類按照重要值的平均值排序依次為荊條>大花大花溲疏>多花胡枝子>胡枝子>雀梅藤>歧莖蒿>紅麩楊。從表3中可以看出，植物種重要值受海拔高度影響較大，其中歧莖蒿、紅麩楊分布于海拔段為390～680 m；大花溲疏、雀梅藤分布于海拔段為820～940 m；荊條、多花胡枝子、胡枝子受海拔高度的影響較小，荊條在海拔段為440～640 m地段生長最佳，多花胡枝子、胡枝子在海拔段為620～940 m地段生長最佳。歧莖蒿種子不易得，紅麩楊在樣方中出現頻率太低，考慮到該區邊坡土壤類型主要以石質邊坡或土石邊坡為主，不適合大面積范圍內的移栽，因此適合公路邊坡植被恢復的灌木植物種類共計5種。

表3 路域邊坡不同海拔高度灌木層物種組成與重要值 %

表4的結果表明，根據重要值測定的優勢種數目有23種，植物種類按照重要值的平均值前17的排序依次為瓦松>白羊草>狗尾草>野古草>細柄草>黃背草>牻牛兒苗>矛葉藎草>巨序剪股穎>合被莧>中華隱子草>野甘菊>馬唐>披堿草>敗醬>黃耆>阿爾泰狗娃花>地梢瓜。從表4中可以看出，植物重要值受海拔高度影響較大，其中野古草、巨序剪股穎、阿爾泰狗娃花分布于海拔段為260～380 m；瓦松、白羊草、狗尾草、黃背草、牻牛兒苗、毛馬唐、豬毛菜分布于海拔段為260～510 m，海拔段為390～430 m地段生長最佳；馬唐、敗醬、黃耆、地梢瓜分布于海拔段為620～940 m；細柄草、矛葉藎草、中華隱子草、野甘菊、披堿草受海拔高度的影響較小，細柄草、矛葉藎草、野甘菊、披堿草、白蓮蒿、鐵莧菜在海拔段為620～680 m地段生長最佳。由于瓦松根系太淺，不能滿足生態護坡的要求，狗尾草為惡性雜草，白蓮蒿、鐵莧菜、毛馬唐、豬毛菜、野艾蒿出現的頻率太低，合被莧、牻牛兒苗種子不易得，因此適合公路邊坡植被恢復的草本植物種類共計14種。

表4 路域邊坡不同海拔高度草本層物種組成與重要值 %

表5結果表明，在邢汾高速公路邊坡沿線植物群落中，由各海拔內喬木層、灌木層、草本層重要值變化顯示：喬木層隨海拔的增加重要值先增加后減少，在海拔段為390～510 m地段生長最佳；灌木層隨海拔的增加重要值先減少后增加，在海拔段為620～940 m地段生長最佳；草本層隨海拔的增加重要值先增加后減少再增加，在海拔段為330～430 m地段生長最佳。其中草本層在各海拔內物種重要值最高。

上述的結果表明，植物的生長情況受海拔高度影響大，不同的海拔高度優勢種以及喬木層、灌木層、草本層在植物群落中所占優勢有差異，基于以種子噴播為主，移栽苗木為輔的思想為指導，同時以抗性強、長勢好、適應強、觀賞性高的當地樹種為依據，結合重要值綜合分析與考慮，最后篩選出適合河北邢汾高速公路邊坡植被恢復的優勢種共計25種，其中喬木類6種，灌木類5種，草本類14種(表6)。

表5 路域邊坡不同海拔高度喬、灌、草層重要值 %

表6 推薦邊坡植被恢復的綠化樹種

3.3 群落分析

根據樣方調查的植物種類資料統計顯示，該區植被類型主要以暖溫帶落葉闊葉林為主，從組成群落各植物種重要值的測定結果可知,該區落葉闊葉林的優勢種(或共優種)明顯。因此筆者根據在各海拔區內植物的分布情況以及群落各層的優勢種(或共優種)(表6)作為分類依據將研究對象分為4個群叢：海拔段200～350 m為火炬樹+山杏—荊條+歧莖蒿—白羊草+野古草+中華隱子草+阿爾泰狗娃花+野甘菊；海拔段350～600 m為臭椿+酸棗—荊條+胡枝子+雀梅藤—黃背草+馬唐+地梢瓜+披堿草+野甘菊；海拔段600～940 m為：

1) 刺槐+酸棗—荊條+多花胡枝子—白羊草+細柄草+矛葉藎草+野甘菊。

2) 栓皮櫟—荊條+胡枝子—披堿草+矛葉藎草+野甘菊。其中海拔段350～600 m出現的臭椿+酸棗—荊條+胡枝子+雀梅藤—黃背草+馬唐+地梢瓜+披堿草+野甘菊群從頻率最高。

表6 不同海拔段植物的分布情況

4 結論與討論

1) 對河北邢汾高度公路邊坡沿線植物群落樣方調查分析發現，該區共有維管植物21科41屬48種，主要以草本植物為主；植物種類主要集中在菊科、禾本科、豆科、漆樹科中，其中禾本科植物種類最多。植物種類中出現頻率較高的喬木類有刺槐、酸棗、臭椿、火炬樹；灌木類有荊條、胡枝子；草本類有野甘菊、阿爾泰狗娃花、白羊草、矛葉藎草、狗牙根、細柄草、披堿草、野古草。

2) 對河北邢汾高速公路邊坡沿線植物群落植物種重要值的分析發現：植物的分布受海拔高度的影響較大，在各海拔高度內優勢種以及植物種類最適生長的海拔段存在差異，因此在進行高速公路邊坡植被恢復時植物的選擇與植物群落的配置應根據不同的海拔高度合理選擇植物種類，達到事半功倍的效果，避免資源浪費。此外，綜合植物種重要值、植物生態習性以及邊坡立地環境等因素，最后篩選出適合公路邊坡植被恢復的優勢種共計25種，其中喬木類6種，灌木類5種，草本類14種。

3) 通過對邢汾高速公路邊坡沿線植物群落各層重要值的分析發現，不同海拔內喬木層、灌木層、草本層重要值變化明顯，其中草本層在各海拔內物種重要值最高，這表明草本層在植物群落中占有絕對優勢，能充當邊坡植被恢復過程中先鋒樹種的角色。

4) 通過對河北邢汾高速公路邊坡沿線植物群落科重要值的分析發現，各海拔內禾本科植物重要值最高，但其重要值隨樣點海拔的升高呈下降趨勢。這可能是由于植被群落物種多樣性升高以及土壤類型而造成的。

5) 通過對河北邢汾高速公路邊坡沿線植物群落進行分析，將該區植物群落分為4個群叢。根據該區典型的4個群叢，為河北邢汾高速公路邊坡植被恢復提供參考與借鑒。

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Species Composition of Plant Community and Analysis of Important Value in the Roadside of Xingfen Highway of Hebei Province

YAN Huiling1.2, LIU Dongming2, CHEN Hongfeng2, WANG Bingxing3, ZHAO Wenzhong3, YE Zhihui4

(1.UniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China; 2.SouthChinaBotanicalGarden,ChineseAcademyofSciences,Beijing510650,China; 3.ManagementOfficeofXingfenExpressway,Hebei054001,China; 4.PubangLandscapeArchitectureCo.,Ltd.,Guanzhou510600,China)

With the leapfrog construction of Xingfen highway of Hebei Province, ecological environment along the roadside is inevitably being destroyed. For the purpose of conserving water, stabilizing and protecting slopes, the ecological benefits of plants should be fully developed. The key to achieving the purpose is the selection of plant species and configuration of plant community. In terms of the field quadrat investigation, the result shows from the analysis of the number of plant species at different altitudes, laws of variance of important value and distributional conditions of plant association, that there are about 21 families, 41 genus, 48 species of vascular plants, of which 28 dominant species including 6 tree species, 6 shrub species and 16 herb species appropriate for slope revegetation of Xingfen Highway in Hebei Province have been screened.The important values of plant species change are greatly influenced by the altitudes. Of all speciesRobiniapseudoacacia,Ziziphusjujubavar.Spinosa,Lespedezabicolor,Bothriochloaischaemum,Arthraxonlanceolatus,CapillipediumparviflorumandElymusdahuricusare influenced remarkably by the altitudes. The important value of species in the herb layer is the highest at every altitude, which can play an important role in pioneer species of slope revegetation. Of all families is the highest at every altitudes. Plant community alongside of the slope of Xingfen Highway in Hebei Province is divided into four plant associations. In the course of side-slope revegetation, four main plant associations can give reference to the configuration of plant community.

Xingfen highway in Hebei Province； plant community； important value； slope revegetation

2014-04-16

2014-06-06

河北省交通廳科技計劃項目“山區高速公路邊坡安全與生態恢復技術研究”(Y-2012133)

嚴慧玲(1989—)，女,湖南省常德市人，在讀碩士,主要從事高速公路邊坡綠化方面的研究。E-mail:15088061134@163.com

劉東明(1971—),男,廣東省南雄市人，助理研究員,主要從事高速公路邊坡綠化方面的研究。E-mail:liudm@scbg.ac.cn

S718.54+

A 文章編號：1005-3409(2015)02-0328-06