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(yán)慧玲, 劉東明, 陳紅鋒, 王丙興, 趙文忠, 葉智慧

(1.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)， 北京100049; 2.中國(guó)科學(xué)院 華南植物園， 廣州 510650;3.邢汾高速公路籌建處， 河北邢臺(tái) 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(yán)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(guó)科學(xué)院大學(xué)， 北京100049; 2.中國(guó)科學(xué)院 華南植物園， 廣州 510650;3.邢汾高速公路籌建處， 河北邢臺(tái) 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(shè)，不可避免地對(duì)沿線的生態(tài)環(huán)境造成破壞。為了更好的發(fā)揮植物的生態(tài)效益而達(dá)到水分涵養(yǎng)與固土護(hù)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(wèn)題。根據(jù)野外樣方的調(diào)查，通過(guò)對(duì)邊坡沿線不同海拔梯度植物種類的組成、重要值的變化規(guī)律以及群叢分布情況的分析，結(jié)果表明：1) 該區(qū)樣方共有維管植物21科41屬48種；篩選出適合該區(qū)邊坡植被恢復(fù)的優(yōu)勢(shì)種共計(jì)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(xì)柄草、矛葉藎草、披堿草表現(xiàn)明顯； 3) 草本層在各海拔內(nèi)重要值最高，能充當(dāng)邊坡植被恢復(fù)的先鋒角色； 4) 各海拔內(nèi)禾本科植物重要值最高；5) 該區(qū)植物群落主要分為4個(gè)群叢；在邊坡植被恢復(fù)過(guò)程中，4個(gè)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(fù)

河北邢汾高速公路橫穿太行山主峰，東難西險(xiǎn)，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(shè),不可避免地對(duì)沿線的生態(tài)環(huán)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(tài)系統(tǒng)的惡化，給高速公路路域自然環(huán)境帶來(lái)了嚴(yán)重的影響[1-3]，因而更加加重了的水土流失、山體滑坡等問(wèn)題。因此如何恢復(fù)和重建公路邊坡及路側(cè)兩旁的自然植物群落，是建設(shè)邢汾生態(tài)型高速公路和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展道路急需解決的問(wèn)題。

植物群落是植物與植物之間,植物與環(huán)境之間形成一定相互關(guān)系的植物種類的組合,是生物群落和生態(tài)系統(tǒng)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(huán)境長(zhǎng)期適應(yīng)的結(jié)果[4-5]。植物群落的建立是修復(fù)被破壞的自然環(huán)境的必要手段，是實(shí)現(xiàn)高速公路邊坡植被恢復(fù)的關(guān)鍵。

目前，有學(xué)者在太行山區(qū)的落葉闊葉林區(qū)系組成、群落結(jié)構(gòu)、外貌特征以及土壤水分涵養(yǎng)等方面做過(guò)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(shù)量特征研究甚少。植物種類的合理篩選與相互搭配，是修復(fù)公路邊坡被破壞的自然環(huán)境的關(guān)鍵。因此本文以邢汾高速邊坡沿線植物群落為研究對(duì)象，在對(duì)河北邢汾高速公路路域植被進(jìn)行全面野外調(diào)查的基礎(chǔ)上，通過(guò)在邊坡沿線不同海拔梯度植物種類組成、重要值的變化規(guī)律以及群從分布進(jìn)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(xué)的指導(dǎo)。

1 自然概況

邢汾(河北邢臺(tái)—山西汾陽(yáng))高速公路主線全長(zhǎng)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(wǎng)的重要組成部分。該區(qū)屬暖溫帶大陸性季風(fēng)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(qū)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(tài)，土層薄、石礫含量高，偏堿性，不利于植物生長(zhǎng)。此外，邢汾高速公路位于太行山區(qū)，氣溫高，降雨量大，尤其每年的7—9月，且多暴雨，很容易引發(fā)水土流失、山體滑坡等問(wèn)題。

2 調(diào)查方法

2.1 樣地設(shè)置

通過(guò)在對(duì)河北邢汾高速公路沿線植被進(jìn)行野外調(diào)查的基礎(chǔ)上，根據(jù)沿線植被特征、群落結(jié)構(gòu)和植物分布情況，同時(shí)由于調(diào)查區(qū)域海拔較高，地勢(shì)險(xiǎn)要，不同海拔高度內(nèi)植被類型比較單一，植物因惡劣的生長(zhǎng)條件，植株較矮小，基于上述客觀條件，選取標(biāo)準(zhǔn)樣地，喬灌型樣方面積設(shè)置為5 m×5 m，灌草型樣方面積設(shè)置為2 m×2 m，草本型樣方設(shè)置為1 m×1 m。沿線共選取6處樣地，樣方總計(jì)76個(gè)，其中喬灌型樣方6個(gè)，灌草型樣方45個(gè)，草本型樣方25個(gè)，調(diào)查總面積為314 m2。

2.2 調(diào)查內(nèi)容

野外調(diào)查內(nèi)容包括： 1) 樣地的基本概況，如群落類型、植物配置、經(jīng)緯度、海拔、坡度等； 2) 記錄每個(gè)樣地的地點(diǎn)、樣方內(nèi)植物的種名、株數(shù)、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(jù)各個(gè)海拔段，統(tǒng)計(jì)出沿線植被的種類、生長(zhǎng)情況等。

2.3 重要值換算方法

針對(duì)喬木而言：重要值(Ⅳ喬木)=(相對(duì)密度+相對(duì)頻度+相對(duì)高度)/3

針對(duì)灌草而言：重要值(Ⅳ灌草)=(相對(duì)密度+相對(duì)高度+相對(duì)蓋度)/3

3 結(jié)果與分析

3.1 種類組成

根據(jù)314 m2樣方調(diào)查的資料統(tǒng)計(jì)顯示(表1)，該區(qū)共有維管植物21科41屬48種。其中該區(qū)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(qū)植物群落種數(shù)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(gè)科所包括的種數(shù)共占總種數(shù)的50．00%，其他17個(gè)科所包括的種數(shù)占總種數(shù)的50.00%，其中禾本科所包括種數(shù)占總種數(shù)的22.91%，數(shù)量最多，13個(gè)科只含有1個(gè)種，占總科數(shù)的61.90%。樣方中出現(xiàn)頻率較高的種有：?jiǎn)棠绢愑兴ㄆ?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(xì)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(tǒng)計(jì)

3.2 重要值分析

重要值作為物種的綜合數(shù)量指標(biāo)，表征其在群落中植物優(yōu)勢(shì)度的一個(gè)量度標(biāo)志。不同海拔高度喬木層、灌木層與草本層重要值的計(jì)算結(jié)果如下。

表2的結(jié)果表明，根據(jù)重要值測(cè)定的喬木層優(yōu)勢(shì)種數(shù)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(gòu)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(gòu)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(zhǎng)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(zhǎng)最佳；構(gòu)樹適合生長(zhǎng)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(zhǎng)最佳。栓皮櫟、槲櫟、構(gòu)樹種子多，容易發(fā)芽，但也容易被鳥食，蒙桑在樣方中出現(xiàn)頻率太低，考慮到該區(qū)邊坡土壤類型主要以石質(zhì)邊坡或土石邊坡為主，不適合大面積范圍內(nèi)的移栽，因此適合公路邊坡植被恢復(fù)的喬木植物種類共計(jì)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(jié)果表明，根據(jù)重要值測(cè)定的優(yōu)勢(shì)種數(shù)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(zhǎng)最佳，多花胡枝子、胡枝子在海拔段為620～940 m地段生長(zhǎng)最佳。歧莖蒿種子不易得，紅麩楊在樣方中出現(xiàn)頻率太低，考慮到該區(qū)邊坡土壤類型主要以石質(zhì)邊坡或土石邊坡為主，不適合大面積范圍內(nèi)的移栽，因此適合公路邊坡植被恢復(fù)的灌木植物種類共計(jì)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(jié)果表明，根據(jù)重要值測(cè)定的優(yōu)勢(shì)種數(shù)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(xì)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(zhǎng)最佳；馬唐、敗醬、黃耆、地梢瓜分布于海拔段為620～940 m；細(xì)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(xì)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(zhǎng)最佳。由于瓦松根系太淺，不能滿足生態(tài)護(hù)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(xiàn)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(fù)的草本植物種類共計(jì)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(jié)果表明，在邢汾高速公路邊坡沿線植物群落中，由各海拔內(nèi)喬木層、灌木層、草本層重要值變化顯示：?jiǎn)棠緦与S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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)最佳。其中草本層在各海拔內(nèi)物種重要值最高。

上述的結(jié)果表明，植物的生長(zhǎng)情況受海拔高度影響大，不同的海拔高度優(yōu)勢(shì)種以及喬木層、灌木層、草本層在植物群落中所占優(yōu)勢(shì)有差異，基于以種子噴播為主，移栽苗木為輔的思想為指導(dǎo)，同時(shí)以抗性強(qiáng)、長(zhǎng)勢(shì)好、適應(yīng)強(qiáng)、觀賞性高的當(dāng)?shù)貥浞N為依據(jù)，結(jié)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(fù)的優(yōu)勢(shì)種共計(jì)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(fù)的綠化樹種

3.3 群落分析

根據(jù)樣方調(diào)查的植物種類資料統(tǒng)計(jì)顯示，該區(qū)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(cè)定結(jié)果可知,該區(qū)落葉闊葉林的優(yōu)勢(shì)種(或共優(yōu)種)明顯。因此筆者根據(jù)在各海拔區(qū)內(nèi)植物的分布情況以及群落各層的優(yōu)勢(shì)種(或共優(yōu)種)(表6)作為分類依據(jù)將研究對(duì)象分為4個(gè)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(xì)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(xiàn)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(jié)論與討論

1) 對(duì)河北邢汾高度公路邊坡沿線植物群落樣方調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，該區(qū)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(xiàn)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(xì)柄草、披堿草、野古草。

2) 對(duì)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(fā)現(xiàn)：植物的分布受海拔高度的影響較大，在各海拔高度內(nèi)優(yōu)勢(shì)種以及植物種類最適生長(zhǎng)的海拔段存在差異，因此在進(jìn)行高速公路邊坡植被恢復(fù)時(shí)植物的選擇與植物群落的配置應(yīng)根據(jù)不同的海拔高度合理選擇植物種類，達(dá)到事半功倍的效果，避免資源浪費(fèi)。此外，綜合植物種重要值、植物生態(tài)習(xí)性以及邊坡立地環(huán)境等因素，最后篩選出適合公路邊坡植被恢復(fù)的優(yōu)勢(shì)種共計(jì)25種，其中喬木類6種，灌木類5種，草本類14種。

3) 通過(guò)對(duì)邢汾高速公路邊坡沿線植物群落各層重要值的分析發(fā)現(xiàn)，不同海拔內(nèi)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(nèi)物種重要值最高，這表明草本層在植物群落中占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，能充當(dāng)邊坡植被恢復(fù)過(guò)程中先鋒樹種的角色。

4) 通過(guò)對(duì)河北邢汾高速公路邊坡沿線植物群落科重要值的分析發(fā)現(xiàn)，各海拔內(nèi)禾本科植物重要值最高，但其重要值隨樣點(diǎn)海拔的升高呈下降趨勢(shì)。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(guò)對(duì)河北邢汾高速公路邊坡沿線植物群落進(jìn)行分析，將該區(qū)植物群落分為4個(gè)群叢。根據(jù)該區(qū)典型的4個(gè)群叢，為河北邢汾高速公路邊坡植被恢復(fù)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(jì)劃項(xiàng)目“山區(qū)高速公路邊坡安全與生態(tài)恢復(fù)技術(shù)研究”(Y-2012133)

嚴(yán)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(hào)：1005-3409(2015)02-0328-06