淺談紅層邊坡植物群落恢復(fù)特征的理論依據(jù)

葉文濤，李旭彪

(中國(guó)市政工程西北設(shè)計(jì)研究院有限公司貴州分公司，貴州貴陽(yáng) 550000)

紅色巖層(以下簡(jiǎn)稱為“紅層”)是外觀上以紅色為主色調(diào)的陸相碎屑巖沉積地層。我國(guó)紅層可以劃分為西北地區(qū)紅層、西南地區(qū)紅層、中南、東南地區(qū)紅層。其中，中國(guó)紅層分布最廣的是四川盆地。

植被護(hù)坡是利用植被涵水固土的原理穩(wěn)定巖石邊坡同時(shí)美化生態(tài)環(huán)境的一種新技術(shù)，是涉及巖土工程、恢復(fù)生態(tài)學(xué)、植物學(xué)、土壤肥料學(xué)等多學(xué)科于一體的綜合工程技術(shù)［1］。

紅層地區(qū)邊坡植物群落的恢復(fù)研究有著特殊自然地理?xiàng)l件和建設(shè)規(guī)模的特點(diǎn)，決定了其研究?jī)r(jià)值均具有特殊性和典型性。例如，紅層邊坡開(kāi)挖后土壤有機(jī)質(zhì)含量低，肥效不足，氮、磷、鉀含量低，屬于非耕植土，需改良才能滿足植物生長(zhǎng)。又如，在巖石邊坡上恢復(fù)植被，由于沒(méi)有土壤，植物不能生長(zhǎng)。因此，在巖石邊坡上噴附土壤，以提供植物生長(zhǎng)所需的土壤環(huán)境，才能恢復(fù)巖石邊坡的植被。應(yīng)該指出，由于邊坡植被處于特殊的土質(zhì)上，幾年之后，土壤退化會(huì)不會(huì)影響植被生長(zhǎng)及植物群落的發(fā)育?這些問(wèn)題還研究的很少。因此，為解決工程建設(shè)和生態(tài)恢復(fù)的重大難題，開(kāi)展有針對(duì)性的科學(xué)研究非常必要。目前，紅層地區(qū)部分高速公路、部分地段邊坡出現(xiàn)綠化苗木成片死亡或生長(zhǎng)瘦弱緩慢、草坪退化、邊坡石漠化等現(xiàn)象，因此，有必要從植物群落角度分析造成這些現(xiàn)象的原因及提出適合的治理對(duì)策。

1 紅層邊坡坡面植物群落恢復(fù)穩(wěn)定性

穩(wěn)定性概念在生態(tài)學(xué)領(lǐng)域中有許多爭(zhēng)議，不同的學(xué)者根據(jù)自己研究方向和實(shí)際情況來(lái)使用不同的穩(wěn)定性定義［2］。綜合穩(wěn)定性研究的各種文獻(xiàn)可知，目前公認(rèn)的穩(wěn)定性概念有下列三種基本類型:(1)演替穩(wěn)定性。是指群落在達(dá)到演替頂級(jí)后能夠進(jìn)行自我更新和能使群落的結(jié)構(gòu)、功能長(zhǎng)期維持在一個(gè)較高的水平、波動(dòng)較小的現(xiàn)象;(2)抵抗力穩(wěn)定性。群落在受到干擾后維持其原來(lái)結(jié)構(gòu)和功能狀態(tài)、抵抗干擾的能力;(3)恢復(fù)力穩(wěn)定性。群落受到干擾后回到原來(lái)狀態(tài)的能力。

這三種穩(wěn)定性概念既有聯(lián)系又有區(qū)別。由于群落演替是生態(tài)學(xué)中最重要的概念之一，因而演替穩(wěn)定性是最早被廣泛接受和認(rèn)同的穩(wěn)定性概念。其中結(jié)構(gòu)指標(biāo)是群落的物種組成。抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性概念都與干擾有關(guān)，所以也被稱為干擾穩(wěn)定性。

綜上所述，各種穩(wěn)定性的概念都有其一定的意義和應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)，穩(wěn)定性的概念上的差異給研究群落穩(wěn)定性帶來(lái)一定的困難，因此，在進(jìn)行穩(wěn)定性研究和討論時(shí)，弄清是在何種意義下討論穩(wěn)定性是很有必要的。

2 植物群落分析基本指導(dǎo)思想

2.1 生態(tài)位理論

生態(tài)位是指一個(gè)種群在生態(tài)系統(tǒng)中，在時(shí)間空間上所占據(jù)的位置及其與相關(guān)種群之間的功能關(guān)系與作用。生態(tài)位理論用于指導(dǎo)在進(jìn)行邊坡植被群落穩(wěn)定分析時(shí)，要避免引進(jìn)生態(tài)位相同的物種，盡可能使各物種的生態(tài)位錯(cuò)開(kāi)，使各種群中具有各自的生態(tài)位，避免種群之間的直接競(jìng)爭(zhēng)，保證群落的穩(wěn)定。

在植被恢復(fù)及生育過(guò)程中，合理利用生態(tài)位原理，可以構(gòu)成一個(gè)具有多樣化種群的穩(wěn)定而高效的生態(tài)系統(tǒng)。目前植被護(hù)坡工程中運(yùn)用的喬木、灌木、草本的層次結(jié)合，實(shí)際就是充分利用多層次空間生態(tài)位，最大限度地使用有限的光、氣、熱、水、肥資源，從而提高植物群落的穩(wěn)定性和植被護(hù)坡的防護(hù)效益。

2.2 限制因子原理

生物的生存和繁殖依賴于各種生態(tài)因子的綜合作用，其中限制生物生存和繁殖的關(guān)鍵性因子就是限制因子。在進(jìn)行邊坡植被恢復(fù)時(shí)，必須明確其關(guān)鍵限制因子。比如在巖質(zhì)邊坡上恢復(fù)植被，由于沒(méi)有植物賴以生長(zhǎng)的土壤，植物難以生存，顯然土壤成為了關(guān)鍵的限制因子。所以在進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)時(shí)，必須找出該生態(tài)系統(tǒng)的限制因子，才能找準(zhǔn)切入點(diǎn)，進(jìn)而有效進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)工作。再比如，紅層地區(qū)的巖石邊坡坡面表層容易風(fēng)化，剝落，坡體表層的肥力很低，一般植物都不能生長(zhǎng)，此時(shí)土壤的肥力就是關(guān)鍵因子。如果在紅層地區(qū)的巖石邊坡坡面表層噴附肥力土壤，以提供植物生長(zhǎng)需要的肥力，才能更好恢復(fù)紅層地區(qū)的巖石邊坡的植被。

2.3 演替理論

群落演替是指在一定區(qū)域內(nèi)群落隨時(shí)間而變化由一種類型轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N類型的生態(tài)過(guò)程。典型的陸生植物群落演替序列是從環(huán)境條件極端惡劣的巖石表面或貧瘠的砂地上開(kāi)始的，主要包括以下幾個(gè)演替階段(圖1):地衣植物群落階段、苔蘚植物階段、草本植物群落階段、灌木群落階段、喬木群落階段。

圖1 從巖石露頭上開(kāi)始的群落演替圖

典型人工坡面植物群落演替序列是從無(wú)表土的巖石坡面提供一厚層的植物生長(zhǎng)基材上開(kāi)始的，主要包括以下幾個(gè)演替階段(圖2):外來(lái)類植物群落階段、混合類植物群落階段、鄉(xiāng)土類植物群落階段。

圖2 從人工護(hù)坡上開(kāi)始的群落演替

需要說(shuō)明的是，對(duì)于巖質(zhì)邊坡的植被演替，由于人為地已經(jīng)為高等植物的生育創(chuàng)造了良好的環(huán)境，因此，不需要再經(jīng)過(guò)地衣群落階段和苔蘚群落階段的礦化土的過(guò)程。換句話說(shuō)，采用巖質(zhì)邊坡的植被恢復(fù)技術(shù)，人為地加速了植被演替進(jìn)程，演替可直接從草本群落階段開(kāi)始。

目前的植被護(hù)坡技術(shù)，多采用與鄉(xiāng)土植物的生理、生態(tài)等特性相近的且易于大量獲得和栽種的外來(lái)草坪類、牧草類及灌木類植物作為先鋒型植物，先在人工坡面建立外來(lái)的草本型或草灌型先鋒植物群落，然后再演替為鄉(xiāng)土類的灌木型或森林型的植物群落。

2.4 生物多樣性理論

生物多樣性是指一定范圍內(nèi)多種多樣活的有機(jī)體(動(dòng)物、植物、微生物)有規(guī)律地結(jié)合所構(gòu)成穩(wěn)定的生態(tài)綜合體。而物種多樣性是指物種水平的生物多樣性。

MacArthur 認(rèn)為，穩(wěn)定的群落是指群落的物種多少保持穩(wěn)定的群落，而不穩(wěn)定的群落是指群落中的物種變化很大的群落。物種的多少對(duì)自然群落的穩(wěn)定性的作用是最基本的因素。一個(gè)物種較多的群落就可能保持穩(wěn)定。對(duì)退化的生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)，應(yīng)增加系統(tǒng)內(nèi)的物種多樣性，促使最終生態(tài)系統(tǒng)的演替趨向于穩(wěn)定的地帶性頂級(jí)類型。因此，恢復(fù)和重建人為破壞的巖質(zhì)邊坡生態(tài)系統(tǒng)，就應(yīng)創(chuàng)造條件使植被朝向生態(tài)多樣性的方向發(fā)展，而關(guān)鍵就是朝向植物多樣性的方向發(fā)展，并同時(shí)考慮物種間競(jìng)爭(zhēng)和種間互惠關(guān)系對(duì)植物多樣性構(gòu)建的影響。

3 結(jié)束語(yǔ)

植被群落穩(wěn)定與否是衡量植被恢復(fù)是否成功的關(guān)鍵，因此，群落研究也是紅層地區(qū)植被恢復(fù)研究的重要內(nèi)容。但目前相關(guān)研究較少，尤其是在紅層地區(qū)植被恢復(fù)技術(shù)盛行的近十年，缺乏邊坡植被恢復(fù)后期的恢復(fù)情況的相關(guān)跟蹤報(bào)道，在一定程度上制約了我國(guó)紅層地區(qū)植物恢復(fù)質(zhì)量的提高。

鑒于現(xiàn)狀，有必要從植物群落角度分析造成這些現(xiàn)象的原因及提出適合的治理對(duì)策。本文淺談了植物群落的內(nèi)容、植物群落特征分析基本指導(dǎo)思想，結(jié)合紅層山區(qū)自然植物群落和邊坡人工植被特征的基礎(chǔ)上，為紅層地區(qū)邊坡植物群落的恢復(fù)分析打下基礎(chǔ);為促進(jìn)紅層地區(qū)邊坡綠化事業(yè)的健康發(fā)展做出貢獻(xiàn)。另外，研究植物群落特征理論依據(jù)，指導(dǎo)今后的紅層地區(qū)綠化實(shí)踐具有重要意義。

［1］周德培，張俊云.植被護(hù)坡工程技術(shù)［M］.北京:人民交通出版社，2003

［2］鄭元潤(rùn).植被(植物群落)穩(wěn)定性研究評(píng)述［J］.生態(tài)學(xué)雜志，2003，22(4):42－48