京滬高速公路典型路段巖石邊坡植被恢復特性分析

關鍵詞：植被恢復；植被特性；群落指數；巖石邊坡；京滬高速公路中圖分類號：U418.5;Q948.15 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1000-0941.2025.06.019引用格式：，等.京滬高速公路典型路段巖石邊坡植被恢復特性分析[J].中國水土保持，2025（6） ：62-66.

山東省作為我國東部交通網絡的核心樞紐，截至2023年高速公路通車里程已突破 8000km ，路網密度居全國前列。然而，大規模公路建設形成的巖石邊坡導致原生植被被破壞、水土流失加劇、生態系統服務功能退化等問題突出。巖石邊坡植被恢復不僅是生態修復的關鍵環節，更是交通基礎設施安全防護的重要保障，其核心價值體現在多方面：生態層面，植被覆蓋可固土防蝕，減少邊坡地質災害風險（如滑坡、崩塌），還可通過碳匯功能緩解區域氣候變化壓力；工程層面，植物根系與巖土相互作用可增強邊坡結構穩定性，降低后期維護成本；社會層面，綠色景觀廊道的構建有助于提升行車安全性與區域生態形象，契合生態文明建設戰略。

在巖石邊坡植被恢復的研究中，邊坡分類和特性分析是研究的基礎。顧衛等]依據坡度、坡面結構、平整程度和風化程度等指標，將巖質邊坡劃分為微風化整體結構平整坡面、弱風化塊狀結構凹凸坡面、強風化碎裂結構平整坡面、碎石覆蓋填方坡面，并詳細闡述了各類坡面的特點、整治模式及土壤 + 植被重建技術。

植物的選擇和配置是邊坡植被恢復的核心環節。徐洪雨通過對胡枝子和紫花苜蓿根系分布特征的研究，發現不同植物在不同坡度下根系分布和抗拔力存在差異，這為植物選擇提供了重要依據。范學忠等3通過構建植被恢復指數，對魯中山區公路花崗巖邊坡植被自然恢復成效進行了評價，結果表明巖縫與巖臺面積指數可作為預測邊坡裸巖植被自然恢復能力和植被自然恢復成效的重要參數。另外，眾多研究也表明應注重喬灌草植被群落構建，優先選用鄉土種及野生巖生植物，并根據特定區域氣候特征和坡面特征進行合理配置[4-5] 。

對修復結果進行評價也是邊坡植被恢復的重要一環。在防治土壤退化的過程中，植被起到了舉足輕重的作用，特別是在已退化的地區，如在不穩定邊坡，植被恢復已展現出顯著功效。植被不僅是高速公路邊坡生態修復的主體力量，其生長狀況更是衡量生態防護效果的關鍵指標，因此深入探究植被恢復特征和群落演替規律，已成為恢復生態學領域的研究熱點。鑒于我國當前高速公路建設規模龐大，構建一套關于植被恢復效果的跟蹤監測與評估體系顯得尤為重要，不僅能為生態護坡技術的研發提供科學依據，還能為植被配置的合理性提供有力支撐[6。生態修復效果評價主要是通過單因素指標或多因素指標體系進行的[7]。單因素指標體系主要與植物相關，如植物綠度、覆蓋度、初級生產力等，通常用來判斷是否完成生態恢復；多因素指標體系能夠綜合評價植被生態修復效果，但在實際的評價過程中較難實現，在實踐中常將物種多樣性[8]、植被結構[9]等作為多因素指標。

基于上述植被恢復評價的理論框架，以京滬高速公路典型路段巖石邊坡不同恢復年限植被為對象，選取立地條件一致、恢復年限差異顯著的邊坡樣地，通過樣方調查、群落指數計算，系統分析不同恢復階段植被群落的演替特征，為揭示巖石邊坡植被演替規律提供科學依據

1 研究區概況

選取京滬高速公路（G2）典型路段臨沂段、萊蕪段3處立地條件（坡度、海拔、氣候）與植被恢復條件（播種）基本一致、不同恢復年限的邊坡（K565、K472、K562）為研究區，其分布位置見圖1，基本情況見表1。K565為2019年京滬高速公路改擴建時實施的高邊坡生態提升工程，植被恢復年限為3a;K472為2009年實施的青蘭（青島一蘭州）高速公路邊坡綠化提升工程，植被恢復年限為 13a ;K562為1999年化臨（泰安市化馬灣一臨沂市義堂鎮）公路建設時實施的邊坡綠化工程，植被恢復年限為 23a 。2017年，《公路路線標識規則和國道編號》（GB/T917—2017）將臨沂段、萊蕪段高速公路編人京滬高速公路范圍。

2 研究方法

2.1 樣方調查

因邊坡坡度較大，覆土淺，植被均為低矮灌木，無高大喬木，故設定草本樣方為 1m×1m 、灌木樣方為2m×2m 。在每個邊坡選取 2m×2m 的灌木樣方9個，再在每個灌木樣方里劃出1個 1m×1m 的草本樣方。共進行2次樣方調查，時間分別為2022年、2023年7—8月，調查邊坡樣地植物名稱，測量植被株高、冠幅及群落蓋度等。

2.2 群落指數

植物群落指數可通過Shannon-Wiener多樣性指數、Simpson多樣性指數、Pielou均勻度指數和Margalef豐富度指數來反映，計算公式分別為

式中： D 為Shannon-Wiener多樣性指數； i 為不同物種的序號； s 為物種數目； P_i 為物種 i 的個體數占所有物種個體總數的比例; H 為Simpson多樣性指數； J 為Pielou均勻度指數; M 為Margalef豐富度指數; N 為群落中所有物種個體總數。

3 結果與分析

3.1 群落物種組成變化特征

1）群落物種組成是群落最基本的特征之一，是群落形成的基礎，不同時期的群落物種組成還能反映群落的動態變化特征。經現場調查，3個邊坡27個樣地共識別出30種植物，分屬17科29屬。由表2可知，植被群落的總科數、灌木個體數、個體總數隨著植被恢復年限的增加呈先增后減的趨勢，而總屬數、總種數、草本個體數呈逐漸減少的趨勢;灌木層個體數占比隨著恢復年限的增加由 24% 增加到 64% ，草本層個體數占比由 76% 減少到 36% 。

2）在群落物種組成中禾本科6屬6種、豆科6屬7種、菊科3屬3種，這三科的物種數占邊坡植被群落總物種數的 53% 。在恢復3a的邊坡上，共生長著21種植物，其中草本植物占主導地位，達到17種，而灌木則僅有4種；21種植物分屬9科20屬，其中禾本科植物5種、豆科7種、菊科3種（見表3），這三科的物種數占該階段總物種數的 71% 。在恢復 13a 的邊坡上，共生長著17種植物，包括9種草本植物和8種灌木，分屬11科16屬，其中禾本科植物3種、豆科5種、菊科1種，這三科的物種數占該階段總物種數的 53% 。在恢復23a的邊坡上，共生長著16種植物，包括9種草本植物和7種灌木，分屬于10科15屬，其中禾本科植物3種、豆科5種、菊科1種，這三科的物種數占該階段總物種數的 56% 。由此可見，禾本科、豆科、菊科這三科的植物在植被恢復過程中扮演著舉足輕重的角色，對生態系統的恢復和穩定具有重要影響。

3）由表4可知，在恢復初期，草本物種數最多，其優勢種主要是狗尾草、馬唐、鬼針草等禾本科植物；隨著年限的增加，恢復至 13a 左右，一年生草本群落逐漸向多年生草本群落演替，形成以苜蓿、高羊茅等為優勢種的多年生草本植物群落；恢復至23a左右，草本植物呈逐漸減少的狀態，邊坡植物逐漸向灌木階段演替。由此可見，隨著恢復時間的延長，植物群落整體的趨勢為由一年生草本群落向著多年生草本群落演進，且草本個體數逐漸減少，逐漸達到以灌木為優勢物種的階段。

4）植被恢復初期，土壤養分匱乏，影響灌木的生長發育，因此灌木在群落演替的初期并不占據優勢。然而，隨著草本植物的生長，土壤養分的補給，為灌木的生長發育創造了有利的條件，在群落演替 13a 左右時，灌木的種類相較于3a時有了很大的提升，出現了榆樹、法國梧桐等物種；演替23a左右，灌木物種數基本維持不變，但出現了本地優勢物種酸棗，說明植被恢復向著正向演替的方向進行，胡枝子、荊條、紫穗槐、臭椿、刺槐等成為灌木層的優勢種（見表4）。

3.2 群落結構變化特征

物種組成并不能嚴格地反映群落的演替過程，還需掌握植被群落的結構特征。植被高度和蓋度是反映植被對地面保護功能的重要指標，植被體積比用于描述樣方（正方形或矩形區域）植被在三維空間上的體積占比。在植被恢復過程中，群落植被蓋度一直處于較高水平，在植被恢復初期9個樣地的平均蓋度就高達 87% （見表5）；隨著恢復年限的增加，蓋度呈現出明顯的上升趨勢，特別是在恢復23a后，蓋度達到了92% ，這表明植被恢復效果一直表現良好。除蓋度外，群落植被株高也隨著恢復年限的增加而增加，隨著灌木植物逐漸增多，群落植被平均株高從 78.33cm 增長至 278.33cm 。然而，與蓋度和株高不同的是，群落植被平均體積比隨著恢復年限的增加表現出逐漸降低的趨勢，這一現象反映了植被恢復過程中群落結構的動態變化，隨著植被的演替，鄉土植物逐漸入侵，灌木逐漸增多，群落植被體積比在一定程度上呈下降趨勢

3.3 群落物種多樣性變化特征

圖2為不同恢復年限群落指數的變化趨勢。在灌木層中，4個指數的變化趨勢一致，均呈先升后降的趨勢，且均在恢復至13a時達到峰值。對于草本層，除Pielou均勻度指數一直呈上升趨勢外，其余3個指數則呈先降后升的趨勢。對于整個群落植被層，除Mar-galef豐富度指數一直呈下降趨勢外，其余3個指數則呈先升后降的趨勢。整體而言，灌木層的多樣性指數低于草本層，可能是高速公路邊坡坡度較陡，不利于灌木的生長發育。研究表明，植被恢復的1＼～3a內，物種的多樣性指數處于整體演替的最低水平，在隨后的5＼～10a內，逐漸增大，在演替至13a左右時，達到演替序列的峰值。

1）Simpson多樣性指數。對于草本層，在植被恢復期3＼～23a內，其值變化不大，集中在0.85左右，這說明草本層的Simpson多樣性指數在不同恢復年限的邊坡中變化不大，在較早期的恢復階段就能達到一定的穩定狀態。對于灌木層而言，在植被恢復期3＼～23a內，其值由0.70升至0.85后降至0.76，這可能是隨著鄉土植物的入侵，物種多樣性也隨之增加，并逐漸達到巔峰狀態，而后可能是荊條和紫穗槐的生存競爭能力較強，從而逐漸降低了其他個體或種群在灌木層中的競爭優勢度。對于整個群落植被層，其值由0.78升至0.85后降至0.81，變化趨勢雖與灌木層一樣，但受草本層影響，變化趨勢更平緩。

2）Shannon-Wiener多樣性指數更強調物種豐富度和均勻度的整體信息熵，更側重于物種的均勻分布。對于草本層，在植被恢復期3＼～23a內，其值由2.21降至1.95，而后升至2.05，這表明在較短的恢復期內，草本植物就能發展出較高的物種多樣性，且物種分布相對均勻，而后可能是優勢物種由原本一年生的黑麥草、結縷草等逐漸被多年生的野艾蒿、卷柏等替代，導致物種均勻度有所降低，隨著恢復年限的增加，一些草本物種重新達到平衡，一些稀有物種如紫花地丁、牽牛花等重新占據了生態位，導致草本植物多樣性又有所回升。對于灌木層而言，在植被恢復期3＼～23a內，其值由1.28升至1.98后降至1.64。這表明在植被恢復初期，灌木種類較少，以初播物種（如胡枝子、刺槐）為主，個體數量有限且分布不均，土壤貧瘠限制了其生長；隨著恢復年限的增加，土壤養分的積累改善了土壤微環境，鄉土灌木（如荊條、榆樹）入侵并生長，物種豐富度和均勻度顯著提升，達到多樣性峰值；長時間恢復后，優勢灌木（如酸棗、荊條）通過競爭占據主導地位，排斥其他灌木（如法國梧桐、楊樹），導致物種豐富度、均勻度降低。對于整個群落植被層，其變化趨勢與灌木層一樣，但受草本層影響，變化趨勢平緩很多，由1.75升至1.97后降至1.85，群落結構漸趨于穩定。

3）Pielou均勻度指數作為評估群落內部物種分布均勻性的重要指標，其核心理念在于量化群落內物種數量的均衡程度。由圖2（c）可知：草本層的均勻度指數呈逐漸升高的趨勢，而灌木層則呈先升后降的趨勢。主要原因是：在植被恢復初期以草本為主，灌木植物種類較少且數量不多，均勻度最低；隨著時間的推移，鄉土物種的入侵逐漸擠占初播物種的生長空間，灌木生長旺盛，均勻度有所上升；而后隨著生態系統漸趨穩定，灌木均勻度指數略有降低后也趨于穩定。整體而言，隨著植被恢復時間的延長，草本層的物種分布均勻性逐漸提升，而灌木層在經歷了初期的均勻性提升后，在長期恢復階段出現了一定程度的物種優勢分化，而后整個群落均勻度趨于穩定。

4）Margalef豐富度指數反映群落中物種數目的多少，數值越大說明生態系統中物種豐富度越高。在植被恢復的初期，草本層展現出相對較高的物種豐富度（2.83），可能是草本快速生長和繁殖，在短時間內占據了恢復區域；而后降至1.55，表明在較長時間的自然恢復間，草本層物種經競爭排斥后，一年生植被物種數減少；而隨著多年生草本物種的增加，豐富度指數值稍回升至1.67。相較于草本層，灌木層的物種豐富度偏低。整個群落植被層豐富度指數呈下降趨勢，可能是在植物早期的恢復中，草本植物增長迅速，導致物種豐富度指數較高，而隨著時間的推移，生態系統經過篩選，物種組成逐漸趨向穩定，繼而導致豐富度指數逐漸降低。

4結束語

植被群落物種組成和多樣性對于維持生態系統的穩定性具有重要意義。對巖石邊坡，隨著生態系統的恢復和發展，不同物種的競爭和適應會導致邊坡植被群落物種組成的變化，物種多樣性呈現出不同的特征。在植被演替的3＼～13a里，在群落內部競爭驅動下，群落植物組成向復雜的方向發展。禾本科的雜草植物如狗尾草和馬唐，初期展現出出色的生存能力，它們能在嚴峻的環境條件下，通過產生大量的種子來確保繁衍，并在群落演替的早期階段迅速形成群落；然而隨著群落演替過程的深入，植物對稀缺資源的競爭變得日益激烈，黑麥草、結縷草、高羊茅會因資源限制而數量逐漸減少，最終被苜蓿、卷柏、紫花地丁等具有競爭優勢的物種取代，退出演替的序列；至23a后，榆科、懸鈴木科、楊柳科植物從演替開始占據優勢到逐漸退出了演替序列，堇菜科、桑科植物逐漸恢復競爭優勢，占比增大，而群落結構向更穩定的方向發展。此外，不同恢復年限的植被群落物種組成存在相似性，且這些物種的演變顯示出一定的連續性和遞進性，表明在生態系統的恢復過程中，物種的替代和群落的演替是一個連續且逐步發展的過程。研究還表明，植被恢復第13年為物種多樣性的拐點年份，草本一灌木演替與土壤養分改良呈顯著正相關，建議針對不同恢復階段優化物種配置，以提升巖石邊坡生態修復成效。

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（責任編輯 張緒蘭）

《黃河流域水土保持公報（2024年）》發布

2025年5月19日，黃河水利委員會正式發布《黃河流域水土保持公報（2024年）》（以下簡稱《公報》），反映黃河流域水土流失現狀、水土保持成效，科學指導流域水土資源保護和合理開發利用，增強全社會的水土保持意識，支撐流域生態保護和水土保持高質量發展。

《公報》主要包括水土流失狀況、水土流失治理、水土流失動態變化、國家水土保持重點工程、生產建設項目水土保持監督管理和重要水土保持事件等六部分。

《公報》顯示，截至2024年底，黃河流域水土流失面積24.58萬 km² ，植被面積54.13萬 km² ，水土保持率 69.07% ，淤地壩5.83萬座

自2019年9月18日黃河流域生態保護和高質量發展座談會召開5年來，黃河流域水土流失面積減少1.84萬 km² ，減幅 6.96% ，其中水力侵蝕面積減少1.30萬 km² 、風力侵蝕面積減少0.54萬 km² ，水土保持率增加2.32個百分點，流域水土流失狀況得到有效改善，持續呈現水土流失面積與強度“雙下降”、水蝕與風蝕“雙減少”、生態環境穩中向好、水土保持率進一步提升的良好態勢，生態文明建設取得顯著成效。

（來源：水土保持生態環境建設網）