鄉土植物在道路邊坡修復工程中的應用

唐 彪，薛海龍，裴福云，趙 亮

（1.中交一航局生態工程有限公司，廣東 深圳 518107；2.中節能鐵漢生態環境股份有限公司，廣東 深圳 518040）

0 引言

我國邊坡生態恢復工程建設之初，人們對植被演替規律的深層次規律認識不足，由于草本對侵蝕地適應性優于喬灌木，而普遍采用單一或簡單的混合草種，且多注重引進外國草種，而忽視地方草種，這類植物在護坡前期效果較好，但由此建立的生態系統相當脆弱，長期效果不佳，工程質量難以保障[1-2]。近年來，隨著社會對生態環保要求的提高，邊坡生態恢復工程作為改善路域生態環境的重要舉措得到大規模實施，由此也推動了業內對邊坡生態恢復技術的深度研究和開發，并取得了較好的綠化效果、生態效益和社會效應。

1 研究區概況

工程項目位于貴州省六盤水市大河經濟開發區（北緯26°39′16″，東經104°46′24″），該地區屬于亞熱帶高原型溫涼季風氣候，年平均氣溫12.8℃，最熱月（7 月）平均氣溫19.9℃，最冷月（1 月）平均氣溫為3℃，極端最高氣溫31.6℃，極端最低氣溫-11.7℃，平均無霜期210d，年平均降水量1222.6mm，最大年降水量1551.8mm，最小年降水量884.8mm。年內月降水量分布不均，降水多集中在5—10 月，占年降水總量的85%。

試驗區位于天湖景觀大道左幅（k4+600—k4+710）第二級邊坡，面積81m2，坡向西北345°，海拔1900m，坡率1:1.5，基地層主要由強風化砂巖、煤質頁巖組成。整個邊坡采用臺階式開挖，8m一級，采用預應力錨索井字梁進行工程防護[3]。

2 材料與方法

2.1 試驗材料

鄉土植物尖萼金絲桃（H. acmosepalum）、火棘（P. fortuneana）種子采自六盤水水城縣，其他植物種子均為市場采購，包括：雙莢決明（Cassia bicapsularis）、多花木藍（Indigofera amblyantha）、車桑子（Dodonaea viscosa）、鹽膚木（Rhus chinensis）、高羊茅（F. elata）、波斯菊（Cosmos bipinnata）、大花金雞菊（Coreopsis grandiflora）。

2.2 試驗方法

2.2.1 種子萌發試驗

對參試植物種子分別測定千粒重、凈度和培養皿濾紙萌發率。種子萌發率測定時先用自來水浸種12h，隨機選取種子50粒，3 次重復，在0.5%的高錳酸鉀溶液中消毒2.5h 后用蒸餾水處理干凈，在培養溫度25±1℃，光照12h/d（強度8000 lx）人工氣候箱（RXZ-430B）中進行萌發實驗。

2.2.2 植物配置和種子量配比

試驗區植物配置主要考慮灌草植物結合、深根系灌木與淺根系草本和草花結合、常綠與落葉植物結合、豆科植物和適生鄉土植物的應用，促使植物群落建植初期有草有花，中后期形成灌草植物群落，最終達到群落結構趨于穩定、近自然的效果。種子配比量主要根據工程施工經驗和參考相關研究報道。

2.2.3 客土噴播施工

試驗區噴播時間為2016 年6 月，采用（框架梁）生態袋+掛網客土噴播（單層網）綠化工藝，施工工序流程為：坡面修整—種植土及噴播基材配置—種植土裝袋—堆填生態袋—打設錨桿—掛網—噴射基材—撒播種子—鋪設無紡布—養護管理。其中堆疊生態袋厚度30～60cm，噴射基材厚度約10cm。噴播基材組分包括客土、生物有機肥、氮磷鉀復合肥、保水劑、黏合劑、殺蟲劑等，其中改良土壤體積比為（客土:生物有機肥）=（4:1）。

2.3 植物群落調研

本研究采用定位研究法進行植物群落調研。種子噴播后每個季度觀測1 次，在試驗區內采用梅花五點法，噴播后的第1 年設置5 個1m×1m 的樣方作為定位研究點，進行常規群落學調查，記錄樣方內物種數、每種植物密度、高度、冠幅和蓋度，其中蓋度用目測法結合植物密度和冠幅進行修正。噴播1 年后，在原有的5 個樣方基礎上將樣方面積擴大為2m×2m 的樣方作為定位研究點，進行常規群落學調查。調查時間為2016 年9 月—2019 年5月。

2.4 數據處理

采用SPSS22.0 軟件對所記錄數據統計分析，用平均值和標準誤表示測定結果，采用LSD 法分別對植物群落中植物密度、株高和蓋度隨時間的變化進行多重比較，并對不同時期的尖萼金絲桃和多花木藍重要值與植物多樣性指標進行基于Pearson 指數的相關分析；采用Excel 2007 制圖。

3 結果與分析

3.1 參試植物種子發芽率

參試植物種子發芽率及試驗區噴播植物配置和種子量配比見表1。其中，雙莢決明、鹽膚木種子發芽率相對較低，判斷采購的雙莢決明種子有一定質量問題，而鹽膚木為硬實種子其發芽率低可能與種子性質相關，有研究表明，用80℃和沸水處理過的鹽膚木種子發芽率最高。

表1 試驗區噴播植物配比

3.2 邊坡植物群落動態

3.2.1 群落物種組成及其密度動態變化

試驗區噴播12 個季度內群落物種組成及其密度的動態變化。整個群落的物種組成數從2016 年的9 種下降到了2019 年的6 種，其中參試植物淘汰了4 種，定居1 種外來植物。群落植物密度總體呈現下降趨勢，尖萼金絲桃、多花木藍和鹽膚木噴播半年左右后密度變化不顯著（P＞0.05），植物密度表現平穩，尖萼金絲桃和多花木藍成為群落優勢灌木種，鹽膚木為伴生種；火棘和雙莢決明噴播1 年后密度變化不顯著（P＞0.05），但火棘數量表現平穩，雙莢決明逐漸消失；車桑子出苗率不高，并在噴播半年后消失；高羊茅密度（叢）由于受季節變化和灌木影響呈現一定波動，波斯菊和大花金雞菊分別在噴播后第一年和第二年其盛花期過后逐漸消失；魁蒿為外來入侵種，邊坡施工1 年后開始定居，數量變化較穩定，集中分布。

3.2.2 群落物種株高的動態變化

植物群落中灌木株和草本株變化情況分別如圖1、圖2 所示。圖1 顯示，尖萼金絲桃和鹽膚木在2017 年4 月后進入第一個顯著增長期（P＜0.05），尖萼金絲桃在2018 年7 月后進入第二個顯著增長期（P＜0.05），至2019 年5 月其平均株高為120cm，鹽膚木從2018 年1 月后每個季度基本都在顯著增長（P＜0.05），至2019 年5 月，其平均高度達190cm；多花木藍從2017 年6 月開始進入第一個顯著增長期（P＜0.05），與此同時，雙莢決明已進入他的第二個顯著增長期（P＜0.05），不過之后其在群落中的物種數量逐漸減少至消失，多花木藍在2018 年4 月后進入第二個顯著增長期（P＜0.05），之后其株高生長量變化不顯著（P＞0.05），表現平穩增長，至2019 年5 月其平均株高為193.3cm，同時火棘開始了他的第一次顯著增長（P＜0.05），之后平穩增長，至2019 年5 月火棘平均株高60cm。圖2 顯示，高羊茅株高在2017 年6 月和2018 年7 月出現顯著性差異（P＜0.05），主要是由于高羊茅處于抽穗期引起；大花金雞菊株高在2017 年6 月出現顯著性差異（P＜0.05），同樣是因為其正處于盛花期，將花亭高計算在內引起?？餅槎嗄晟叽蟛荼?，但每年具有枯黃期，導致株高程序差異性變化。綜合圖1 和圖2，試驗區植物群落在2017 年6 月多花木藍進入第一個顯著增長期后，即施工1 年后，出現了較為明顯的分層，灌木層以多花木藍和尖萼金絲桃為優勢種，草本層以高羊茅為優勢種。

圖1 植物群落中灌木株高變化情況

圖2 植物群落中草本株高變化情況

3.2.3 群落物種蓋度的動態變化

試驗區噴播3 個月后，樣方覆蓋度達90%，其中波斯菊、高羊茅和雙莢決明貢獻率最大，均在20%以上（圖3、圖4）。雙莢決明在2016 年11 月—2017 年1 月獻出覆蓋度最大貢獻率，之后逐漸降低；高羊茅蓋度除在2018 年4 月表現顯著差異外（P＜0.05），其他相鄰季節變化不顯著，蓋度表現出平穩增長態勢。多花木藍在2017 年1 月和2018 年1 月雖然蓋度都有一定程度的降低，但與上一季度相比變化不顯著（P＞0.05），主要是因為其幼齡期苗木葉片在冬季沒有全部掉落，而在2019 年1 月，多花木藍處于落葉期，覆蓋度顯著降低（P＜0.05），至2019 年5 月，發現多花木藍成苗有整株枯死現象，但變化不顯著（P＞0.05）。鹽膚木由于冬季落葉，覆蓋度波動較大。尖萼金絲桃為半常綠灌木，其蓋度變化至2019 年1 月均表現不顯著（P＞0.05），較少受冬季影響，呈現平穩增長態勢，2019 年5 月尖萼金絲桃蓋度與2017 年4 月之前的蓋度相比表現出顯著差異（P＜0.05），蓋度達到50%。

圖3 植物群落中主要灌木蓋度變化情況

圖4 植物群落中主要草本植物蓋度變化情況

圖1 到圖4 中同一圖例不同小寫字母表示差異顯著（P＜0.05）。

3.3 群落物種重要值變化

在植被建植3 年內，隨著植被的生長和環境的季節性變化，群落中各物種的重要值也隨之變化。尖萼金絲桃作為優勢種，從一開始就占據著10 以上的重要值，2017 年10 月以后其重要值均在20 以上，并受季節性變化影響不大。多花木藍后來同樣作為群落優勢種，其重要值變化與尖萼金絲桃不盡相同，在植被建植1 年內其重要值大多處于10 以下，2017 年6 月多花木藍進入第一個顯著增長期后（P＜0.05）（圖1），其重要值大多保持在20以上，2018 年4 月多花木藍進入第二個顯著增長期（P＜0.05）（圖1），其重要值大多保持在30 以上。雙莢決明在植被建植1 年內重要值波動較大，在群落建植初期對整體群落覆蓋度和重要值貢獻較大，2016 年11 月—2017 年1 月，其重要值一度達到40左右，成為那一時期的優勢種，但后期由于植物競爭和冬季嚴寒的原因，逐漸被淘汰。火棘由于其生長較慢，在群落中重要值長期處于1 以下，但受季節性變化影響不大，成為群落中一直保留的伴生種。鹽膚木在群落中密度較低，到后期屬于零星分布型，但由于其生長速度快，除在冬季落葉期外，保持著一定重要值，成為群落伴生種。高羊茅作為草本層優勢種，2016 年11 月后其重要值大多保持在30 以上，由于受生長期和灌木層的影響會有所波動。波斯菊和大花金雞菊作為草花植物，均具有一定時效性，盛花期時重要值達到頂點，隨后消失。同時樣地中出現了魁蒿等生物入侵，但其分布不均勻，存在枯黃期，重要值百分比不高。在人工植被恢復3 年內，周邊工程恢復區域還發現有少量亮葉樺（Betula luminifera）定居，但原始噴播物種占據絕對的優勢地位[4]。

3.4 群落物種多樣性動態

物種多樣性作為植被群落的重要特征，標示群落系統內部及其與周圍環境關系的變化。本研究發現試驗區群落豐富度指數（Dma）表現較為平穩，總體所有下降，ShannonˉWiener 指數（SW）和Pielou 均勻度指數（J）總體來說隨時間推移均有下降趨勢，這是因為在群落建成初期，選配的建群種陸續發芽并生長，表現出較高的物種多樣性，但隨著群落演替，少有鄉土植物入侵，原來選配的建群種有一部分逐漸被淘汰，其α 多樣性指標均出現緩慢下降。

4 結語

鄉土植物又稱本土植物，廣義的鄉土植物可理解為：經過長期的自然選擇及物種演替后，對某一特定地區有高度生態適應性的自然植物區系成分的總稱。本文所述的野生鄉土植物，僅指在當地自然植被中，觀賞性狀突出且具有邊坡綠化功能的高等植物，它們是最能適應當地大氣候生態環境的植物群體，尖萼金絲桃就是其中的代表樹種。金絲桃屬植物適應性強，繁殖栽培容易，病蟲害少，生長健壯，具有廣泛的園林應用前景。尖萼金絲桃除具備以上優良特性外，還具備綠化效果快、護坡效果好、種子結實量大易采收等特點，適合工程噴播，具有極高的推廣應用價值。