衡陽紫色頁巖路塹邊坡綠化植物配置的研究

周樹良，段 煉，曾崇奇，曾 臻，胡 蔚

(衡陽市林業(yè)局，湖南 衡陽 421000)

紫色頁巖吸熱性強，晝夜溫差大，易受熱脹冷縮影響而物理分解，剝落形成碎屑狀物質，分化成紫色土，尤其在高溫多雨季節(jié)，物理風化更為強烈[1-4]。以紫色頁巖為主要類型的裸露邊坡植被恢復難度大、成活率低，嚴重影響城市綠化景觀和城市品位，同時存在安全隱患。

自20世紀90年代以來，各級政府在衡陽紫色頁巖地區(qū)進行生態(tài)恢復，經(jīng)多年檢驗，保留了一些生態(tài)恢復模式[5]。植被恢復是生態(tài)恢復的重要環(huán)節(jié)，退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復與重建是以植被恢復為前提[6]。紫色頁巖自然恢復模式下，植被生長主要受制于土壤條件，草地、灌草、灌叢和喬灌模式長期作用可改善區(qū)域環(huán)境，促進新物種增加，對植被恢復有積極作用[7]。本研究采用目前效果比較明顯的“三維植被網(wǎng)護坡噴植技術”[8-10]進行紫色頁巖路塹邊坡綠化，對衡陽地區(qū)裸露邊坡自然覆綠植被和紫色頁巖植被進行調查和分析，結合測土配方查詢結果，篩選幾種常見的綠化草本和鄉(xiāng)土樹種進行邊坡噴播試驗，然后對邊坡綠化植物生長情況進行調查研究，根據(jù)綠化植物生長情況結合植物根系固坡分析，構建最優(yōu)化的紫色頁巖邊坡綠化植物組合模式。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地選擇衡陽市城區(qū)蔡倫大道、蒸陽北路、蒸湘北路、吉興垃圾場、松木工業(yè)園區(qū)，是典型的紫色頁巖地貌，邊坡紫色頁巖分化紫色土容易脫離不穩(wěn)定，無土層覆蓋，自然覆綠難度大，長期裸露。平均降雨量1346.7mm，年平均溫度為17.2～18.6℃，無霜期281～297d。

1.2 試驗設置

本研究選用草灌喬植物品種：狗牙根Cynodondactylon(Linn.)Pers.、黑麥草LoliumperenneL.、車軸草TrifoliumrepensLinn.、高羊茅FestucaelataKeng ex E. Alexeev (Gramineae)、紫穗槐AmorphafruticosaLinn.、馬尾松PinusmassonianaLamb.、刺槐RobiniapseudoacaciaLinn.、構樹Broussonetiapapyrifera(Linn.) L′Her.ex Vent.、馬棘IndigoferapseudotinctoriaMatsum.。

根據(jù)邊坡坡度、邊坡高度、邊坡穩(wěn)定性，分別對各試驗路段裸露邊坡進行邊坡綠化試驗(見表1)。

表1 邊坡綠化噴播試驗Tab.1 Spray seeding test of slope greening 地點坡度/(°)地類設計植物綠化模式蔡倫大道30～80紫色頁巖紫穗槐、狗牙根鐵絲網(wǎng)噴播綠化蒸陽北路35～50紫色頁巖紫穗槐、馬棘、高羊茅、狗牙根鐵絲網(wǎng)噴播綠化吉興垃圾場50紫色頁巖馬尾松鐵絲網(wǎng)噴播綠化蒸湘北路35～50紫色頁巖車軸草、黑麥草、狗牙根、刺槐、馬棘、紫穗槐鐵絲網(wǎng)噴播綠化松木工業(yè)園35～45紫色頁巖構樹鐵絲網(wǎng)噴播綠化

1.3 試驗方法和指標調查

1.3.1 外業(yè)觀察 2016年春季2～3月實施邊坡綠化，定期進行邊坡綠化植物生長情況觀察并及時做好表征性指標的觀測，且做好記錄。

1.3.2 調查統(tǒng)計 分路段分小班進行外業(yè)調查統(tǒng)計，主要統(tǒng)計邊坡綠化植物平均地徑(木本)、高度、根系長度、須根或側根(大于5 cm的一級側根)數(shù)、綠期、抗病性、固坡性。

1.3.3 相關指標

(1)綠期：目標植物葉片綠期，為了間接表征目標植物耐寒性、耐旱性，分別于2016年7月、8月、9月、12月和2017年1月、2月中旬分6次集中觀測各試驗點標準地各目標植物保持黃綠以上綠度的天數(shù)(考慮各目標草本種群個體差異，以種群中群體75%為核定標準)。

(2)抗病性：選取1m2大小的單位面積樣方，根據(jù)單個標準地內每個目標草本類別的個體與種群抗細菌性或真菌性病害情況(以發(fā)病病癥有無為界定標準)，分為優(yōu)(未感病植株數(shù)量占該草本種群整體百分數(shù)，簡稱“未感病”≥90%)、良(60%≤未感病<90%)、差(未感病>60%)3個等級。每個目標植物同一試驗點觀測3個標準地，確定樣本株，取平均值，確定抗病性等級，同時注意各個目標植物生命周期的長短差異。2016年夏秋兩季各觀測2次。

(3)固坡性：根據(jù)植物根系分布特點進行邊坡綠化植物根系固坡分析。

1.4 數(shù)據(jù)采集與統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)采集：采用標準地對角線五點取樣法，根據(jù)需要確定樣本株5～13株，每個試驗點取3個樣。2016年7月、12月和2017年7月中旬分3次測量目標植物地徑(木本)、高度、根系長度、須根或側根數(shù)。

統(tǒng)計分析采用描述分級統(tǒng)計法和算術平均值統(tǒng)計法。

2 結果與分析

2.1 邊坡綠化草本植物生長情況

根據(jù)邊坡綠化植物生長情況調查統(tǒng)計進行綜合分析，幾種草本植物都比較耐瘠薄、覆綠快、抗病性都強，根系都比較發(fā)達，狗牙根單株須根數(shù)比較少，但是稈下部匍匐地面蔓延，節(jié)上常生不定根，根系分布廣而深，可形成致密的草皮，再生力很強。車軸草綠期最長，黑麥草綠期較短，夏季高溫季節(jié)地上部分基本枯萎。邊坡草本植物生長情況見表2。

表2 邊坡草本植物生長情況Tab.2 Growth of herbaceous plants on slope植物品種平均高度/cm根系平均長度/cm單株側、須根數(shù)根系類型綠期/d抗病性狗牙根481614須根系270優(yōu)車軸草261320直根系330優(yōu)黑麥草272020須根系240優(yōu)高羊茅221424須根系270優(yōu)

2.2 邊坡綠化木本植物生長情況

對邊坡綠化木本植物生長情況綜合分析，發(fā)現(xiàn)紫穗槐和馬棘長勢最快，根系為主直根型，一年生苗最大根系可達0.5m，可以深入紫色頁巖邊坡縫隙。馬尾松、構樹和刺槐根系為水平根型，主要著生在邊坡表層。馬尾松長勢比較慢，因馬尾松喜光、喜溫，越是與草本植物混播的越受草本植物影響。馬尾松是常綠針葉樹，其他樹種均為落葉樹。

由于紫色頁巖邊坡坡度比較陡，為了通道安全考慮，防止邊坡植物倒伏帶來安全隱患，優(yōu)先選用抗風的主直根型灌木植物。因此，紫穗槐和馬棘是一種邊坡綠化的優(yōu)勢灌木樹種，固坡抗風效果較好；刺槐和構樹雖然適合紫色頁巖生長環(huán)境，但是因為根系淺，樹形高大，抗風性差，不適宜作為邊坡綠化樹種，詳見表3。

表3 邊坡木本植物生長情況Tab.3 Growth of woody plants on cut slope植物品種平均地徑/mm平均高度/cm根系平均長度/cm單株側、須根數(shù)根系特點綠期/d抗病性紫穗槐8.0794515主直根型270好馬尾松2.0191217水平根型365好刺槐2.8192720水平根型270好構樹4.6191416水平根型270好馬棘11.51154415主直根型270好

2.3 邊坡綠化植物組合模式構建

對照灌草綠化植物生長習性，本研究構建幾組最優(yōu)化的紫色頁巖邊坡植物組合綠化模式。研究發(fā)現(xiàn)灌草植物組合綠化模式在紫色頁巖路塹邊坡綠化效果較好，覆蓋度90%以上。植物組合綠化優(yōu)于單一草種和單一樹種綠化，灌草植物正好優(yōu)勢互補，早期草本植物作為地被植物迅速覆綠，減少徑流，保持水土，為灌木生長保水、保肥；后期灌木生長，可以深層固坡，美化邊坡，構建灌草立體生態(tài)防護體系，達到恢復自然植被的目的，適合各種紫色頁巖路塹邊坡綠化，具體見表4。

表4 邊坡綠化植物組合模式分析Tab.4 Analysis on the combination model of slope greening plants模式地段植物組合邊坡地類景觀效果覆蓋度/%根系固坡特性1蒸湘北路紫穗槐+車軸草 紫色頁巖草灌立體景觀100草灌綜合固坡2蔡倫大道紫穗槐+狗牙根紫色頁巖草灌立體景觀95草灌綜合固坡3蒸湘北路馬棘+狗牙根紫色頁巖草灌立體景觀100草灌綜合固坡4蒸陽北路馬棘+高羊茅紫色頁巖草灌立體景觀90草灌綜合固坡

3 結論與討論

紫色頁巖裸露邊坡的治理不是簡單的土建工程，也不是單純的種草復綠，而是需要進行系統(tǒng)的生態(tài)修復[11]。植被恢復不僅可以構建退化生態(tài)系統(tǒng)的初始植被，還可有效改善土壤結構、養(yǎng)分狀況和微生物環(huán)境，從而促進整個生態(tài)系統(tǒng)結構和功能的恢復，因此，植被恢復是退化生態(tài)系統(tǒng)恢復與重建最重要、最有意義和最根本的技術措施[12-15]。草本易退化，并且根系較淺，護坡及抗旱等效果較差，后期澆水、防火等養(yǎng)護工作難度大，因此，邊坡綠化通常以灌木為最終目標植物[16-17]。實踐證明，先種草后植灌建立的灌草帶在調水、保土、聚土、調肥方面效果明顯[18]。因此選擇和配置合適的植物并保證施工質量是邊坡綠化的關鍵所在[19-20]。

本研究表明，邊坡綠化植物以鄉(xiāng)土樹種灌木紫穗槐、馬棘為主，搭配優(yōu)勢草本狗牙根、車軸草和高羊茅，構建灌草植物組合綠化模式，創(chuàng)建一個模擬生態(tài)系統(tǒng)，有利于防止水土流失、保持邊坡的穩(wěn)定性、提高紫色頁巖路塹邊坡生態(tài)效益和社會效益，對湘中丘陵地區(qū)紫色頁巖路塹邊坡綠化具有重要的指導意義。有些偏遠地方裸露邊坡立地條件復雜，施工不便，需要因地制宜創(chuàng)新施工模式、更換綠化植物品種，還可以試著引入一些耐瘠薄的花卉和藤本植物，增強邊坡綠化植物的觀賞性。