困難立地條件下的贛北地區(qū)高速公路邊坡植物調(diào)查及研究

郭永亮，杜 昊，袁平成

（江西農(nóng)業(yè)大學(xué)·林學(xué)院，江西 南昌330045）

目前，高速公路的整體綠化基本上達(dá)到了“路旁有樹、普遍綠化”的要求，但綠化水平較低，部分路段上綠化模式單一，綠化樹種種類單調(diào)。隨著高速公路快速發(fā)展以及人們對高速公路生態(tài)環(huán)境愈發(fā)重視，逐漸開始圍繞著公路生態(tài)建設(shè)的理論研究[1]。如何做好公路邊坡的綠化設(shè)計(jì)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)公路邊坡的可持續(xù)發(fā)展，成為一個(gè)迫切需要解決的問題[2]。國內(nèi)學(xué)者對邊坡生態(tài)建設(shè)的研究主要集中于邊坡的植被調(diào)查以及邊坡綜合性評價(jià)提升。劉強(qiáng)等[3]研究了福建省高速公路邊坡建設(shè)問題，找出其生態(tài)修復(fù)存在的問題，如福建省邊坡生態(tài)恢復(fù)工法復(fù)雜，鄉(xiāng)土樹種少，針對這種情況提出了大規(guī)模應(yīng)用抗侵蝕材料、培育鄉(xiāng)土樹種種子等生態(tài)修復(fù)對策理念。季貴斌等[4]研究廣河高速公路邊坡植物群落的生態(tài)適應(yīng)性并利用AHP層次分析法進(jìn)行評價(jià)，發(fā)現(xiàn)草灌混播是比較適合當(dāng)?shù)貧夂虻闹脖换謴?fù)方式。但目前依然缺乏對高速公路困難立地邊坡植被群落特征的調(diào)查研究，這在一定程度上制約了植被恢復(fù)質(zhì)量的提高。本文旨在以贛北地區(qū)的困難立地條件下的邊坡為例，實(shí)地調(diào)查邊坡植物群落的種類和數(shù)量特征，對邊坡植物數(shù)量特征進(jìn)行分析，為江西省高速公路邊坡的規(guī)劃、建設(shè)、管理與可持續(xù)發(fā)展研究提供參考。

1 研究區(qū)概況

贛北地區(qū)為鄱陽湖盆地，地勢較低，屬于楊子淮地臺江南臺隆[5]，贛北的地勢向北嚴(yán)重傾斜，形成南高北低的走向。而北部地區(qū)巖石的巖性多為礫巖和花崗巖[6]。贛北地區(qū)土壤類型主要為紫砂巖與紅砂巖，紫砂巖分布較廣，其中一些低洼丘陵含有少量的泥炭土[7]。贛北地區(qū)多年平均降水量為1 341～1 943 mm，年均氣溫16.3℃～19.5℃[8]。贛北的邊緣山區(qū)氣溫較低，而鄱陽湖的大量冷空氣長驅(qū)直入，使得贛北地區(qū)雨雪天氣較多[9]。

2 研究對象和方法

2.1 研究對象

贛北地區(qū)的困難立地邊坡根據(jù)立地因子進(jìn)行劃分，立地因子包括坡度、坡向、巖性等。石質(zhì)邊坡坡度一般大于45°；坡向有南北走向和東西走向；邊坡按巖性性質(zhì)分為砂巖邊坡、礫巖邊坡和花崗巖邊坡等。本次調(diào)查結(jié)合坡度、巖性、走向等因子分為12種邊坡類型。在劃分12種邊坡類型的基礎(chǔ)上，根據(jù)江西省地質(zhì)圖找出巖性的分布區(qū)域，結(jié)合江西省交通圖所展示的高速公路位置，找到符合類型要求的邊坡樣地，最終確定贛北地區(qū)10條高速公路34個(gè)困難立地邊坡樣方。陽坡有12個(gè)，陰坡有12個(gè)；半陽坡有5個(gè)，半陰坡有5個(gè)；坡度大于45°的邊坡有6個(gè)，坡度小于45°的邊坡有28個(gè)；礫巖邊坡12個(gè)，砂巖邊坡22個(gè)（見表1）。

表1贛北地區(qū)樣方分布情況Tab.1 The quadrant distribution in northern Jiangxi Provice

2.2 研究方法

樣地調(diào)查前，先記錄邊坡的樁號和邊坡的陰陽面，并運(yùn)用RTK測量邊坡的經(jīng)緯度。邊坡上采用典型樣方法設(shè)置樣方，喬木調(diào)查樣方面積為10 m×10 m，灌木樣方為5 m×5 m，草本樣方為1 m×1 m。喬灌木需要調(diào)查植物的種類、冠幅、數(shù)量，草本需要調(diào)查植物的種類、蓋度、頻度等信息。群落中物種多樣性的研究不僅可以用個(gè)體的數(shù)量來描述，還可以用一定的指標(biāo)來確定群落中每一種植物的重要性和多樣性。各個(gè)指標(biāo)的計(jì)算公式[10]：

相對密度=單個(gè)物種的密度÷群落總密度×100%

相對頻度=單個(gè)物種的頻度÷群落總頻度×100%

相對蓋度=單個(gè)物種的蓋度÷群落總蓋度×100%

喬灌層植物相對重要值=（相對密度+相對頻度+相對蓋度）÷3×100%

草木層植物相對重要值=（相對頻度+相對蓋度）÷2×100%

3 結(jié)果與分析

3.1 贛北地區(qū)邊坡植物種類組成

群落基本的特征是植物的種類組成，數(shù)量特征、生長型等。研究植物的種類組成及數(shù)量特征，可以更好地了解植物在群落中的重要地位[11]。對贛北地區(qū)10條高速公路34個(gè)邊坡樣方進(jìn)行植物調(diào)查，得出以下幾個(gè)結(jié)論：

1）德昌高速公路邊坡植物種類有喬木8種、灌木11種、草本14種；昌銅高速喬木層種類有7種，灌木層14種，草本層17種；喬木層種類最多的是昌栗高速，為18種，種類最少的是都九高速，為9種；灌木層種類最多的是景婺黃高速，為21種，種類最少的是都九高速，為9種；草本層種類最多的是九景高速，為21種，最少的是德昌高速，為14種。

2）調(diào)查的樣方內(nèi)植物共有43科75屬86種，菊科（Asteraceae）共有12種，種類最多；其次是禾本科（Poaceae）、豆科（Fabaceae）和木犀科（Oleaceae）各6種；薔薇科（Rosaceae）、柏科（Cupressaceae）和無患子科（Sapindaceae）各4種；鳳尾蕨科（Pteridaceae）3種；松科（Pinaceae）、大戟科（Euphorbiaceae）、黃楊科（Buxaceae）、木 蘭 科（Magnoliaceae）、錦 葵 科（Malvaceae）、酢漿草科（Oxalidaceae）均2種，其余的29科只有1種。

3）由表2可知，贛北地區(qū)邊坡的植物種類主要以草本植物居多，有35種，占調(diào)查種類的40.7%，其中多年生有22種，一年生有13種。喬木類植物有26種，常綠有11種，落葉有15種，常綠的占12.79%，落葉的占17.44%。灌木類植物有25種，常綠有9種，落葉有16種，常綠的占10.47%，落葉的占18.6%。

表2贛北地區(qū)物種數(shù)量組成Tab.2 Species composition table in northern Jiangxi Province

3.2 贛北地區(qū)邊坡植物數(shù)量特征分析

3.2.1喬木層物種數(shù)量特性

物種的組成和物種的結(jié)構(gòu)是影響群落綜合特征發(fā)展的關(guān)鍵因子，而重要值是反映植物群落綜合特征的重要指標(biāo)，研究重要值具有重要的意義[12]。喬木類植物共有3 590株，有18科23屬26種，其中被子類植物有15科19屬20種，裸子類只有3科4屬6種，被子類植物和裸子類植物的比值為20∶6。由表3可知，馬尾松Pinusmassoniana、香樟Cinnamomumcamphora、龍柏Juniperus chinensis、扁柏Chamaecyparis obtusa、杜英Elaeocarpus decipiens等11種為常綠喬木，15種為落葉喬木。分析相對頻度可知，馬尾松和香樟在這26種植物中數(shù)值最高，馬尾松和香樟的相對頻度都為8.59%，其次構(gòu)樹Broussonetia papyrifera為7.07%，鹽膚木Rhus chinensis的為6.57%；馬尾松的相對密度為17.75%，香樟為13.39%,說明了馬尾松在數(shù)量上比香樟多；根據(jù)重要值排序，馬尾松的重要值是23.43%，香樟的重要值是20.77%，馬尾松的重要值最高說明了馬尾松在贛北地區(qū)高速公路邊坡的喬木層占有主要的地位。重要值排在第三、第四位的植物是泡桐Paulownia fortunei和鹽膚木，泡桐為15.91%，鹽膚木15.21%，兩個(gè)數(shù)值相差不大。但是鹽膚木的出現(xiàn)頻率為76.47%，泡桐為58.82%，說明了鹽膚木出現(xiàn)的次數(shù)比泡桐多。排第五、第六的植物是濕地松P.elliottii和構(gòu)樹，濕地松是14.45%，構(gòu)樹為14.27%，相差也不大，但構(gòu)樹的相對頻度和相對顯著度都比濕地松高，這表明構(gòu)樹在群落中的密度和顯著面積比濕地松大。重要值低于10%的植物有刺柏Juniperus formosana、龍柏、杜英、四季桂Osmanthus fragrans、五角楓Acer pictumsubsp.mono、栗Castanea mollissima、苦楝Melia azedarach等。刺柏、五角楓、苦楝等植物為定點(diǎn)栽植的植物，前期噴播中沒有及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，導(dǎo)致成活率不高，在邊坡群落中生長較差，數(shù)量較少[13]。馬尾松、濕地松、香樟、泡桐、鹽膚木、構(gòu)樹等6種重要值排前的植物為贛北地區(qū)邊坡優(yōu)勢種。

3.2.2灌木層物種數(shù)量特性

表3群落喬木層物種數(shù)量特征Tab.3 Quantitative characteristics of arbor species in community

灌木類植物共有14科19屬25種，灌木層總蓋度為7 388.86 m2，由表4可知，多花木藍(lán)Indigofera tinctoria的蓋度為648.53 m2，面積最大；其次為迎春Jasminum nudiflorum的蓋度483.76 m2。常綠灌木有含笑Michelia figo、金森女貞Ligustrum lucidum、柞木Xylosma congesta、地菍Melastoma odecandrum等9種，其余16種為落葉灌木。對比重要值可知，多花木藍(lán)最高，為11.64%，其次是迎春，為10.52%，表明了這兩種植物應(yīng)用的頻度比較高，在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，這兩種植物有較強(qiáng)的耐旱性并適合生長在邊坡上，給行車司機(jī)帶來很大色彩沖擊，緩解司機(jī)的疲勞駕駛。從應(yīng)用頻率看，其中多花木藍(lán)、迎春、小葉女貞為100%，植物的蓋度比其它灌木要高出許多，其原因可能是建設(shè)初期廣泛種植在邊坡上，適應(yīng)性較強(qiáng)，在邊坡的自然條件下生長良好，植物的高度多數(shù)在1.2 m以上，冠幅也多數(shù)在1.3 m以上，蓋度也就大很多，植物重要值靠前，表明是贛北地區(qū)高速公路邊坡植物群落的優(yōu)勢種植物。重要值低于10%的植物有23種，其中人工栽植的有12種，野生植物有11種。邊坡灌木種類以人工栽植為主，其重要值較大，而野生灌木的重要值較小，是因?yàn)橐吧参镒匀环敝?，入侵緩慢，?shù)量少，體積小，對植物群落的影響也較小[14]。多花木藍(lán)、迎春、小葉女貞、金邊黃楊等4種植物為灌木層優(yōu)勢種。

表4群落灌木層物種數(shù)量特征Tab.4 Quantitative characteristics of shrub species in community

3.2.3草本層物種數(shù)量特性

由表5可知，草本植物有16科33屬35種。狗牙根Cynodon dactylon的重要值最高，為10.87%，假儉草Eremochloa phiuroides、大花金雞菊Coreopsis grandiflora位居第二第三，這3種植物均在調(diào)查樣方內(nèi)出現(xiàn)，出現(xiàn)頻率為100%。3種植物投影面積高達(dá)4 233.62 m2，說明邊坡上草本地被層主要以這3種植物為主，主要原因可能是植物入侵再生、抗惡劣環(huán)境能力強(qiáng)，植物根系發(fā)達(dá)能夠很快占據(jù)原有的灌木地被，完成入侵。狗牙根能很好地應(yīng)用在邊坡惡劣的環(huán)境中，起到固土和護(hù)坡的作用。而假儉草具有強(qiáng)壯的匍匐莖，蔓延能力強(qiáng)，是固土護(hù)坡、綠化施工的優(yōu)良草種[15]。大花金雞菊、馬棘Indigofera pseudotinctoria、芭茅Miscanthus floridulus等為多年生草本植物,廣泛分布各地，耐干旱貧瘠，適應(yīng)各種土壤，適應(yīng)性、再生能力、傳播能力很強(qiáng),競爭力尤為強(qiáng)勁，在江西許多地區(qū)形成的草本植物群落都是以這3種植物為主。重要值在10%以下的有芭茅、馬尼拉Zoysia matrella、鐵芒萁Dicranopteris pedata、酢漿草Oxalis rubra、艾Artemisia argyi、腎蕨Nephrolepis cordifolia、白花車軸草Oxalis acetosella等32種植物。雖然這些植物的重要值不大,但馬棘的相對頻度和相對蓋度較高，表明馬棘在邊坡上分布廣泛,覆蓋面積較廣，一定程度上影響邊坡綠化。更多的野生草本植物繁育能力強(qiáng),與原生植物形成競爭關(guān)系，不利于原生植物的生長[16]。狗牙根、假儉草、大花金雞菊、馬棘、芭茅等為草本層優(yōu)勢種植物。

4 結(jié)論

贛北地區(qū)高速公路邊坡喬木類植物有26種，灌木類植物有25種，草本類植物有35種。喬木∶灌木∶草本的比為26∶25∶35。喬木種類共有18科23屬26種；灌木種類共有14科19屬25種；草本種類共有16科33屬35種。馬尾松、濕地松、香樟、泡桐、鹽膚木、構(gòu)樹等為贛北地區(qū)邊坡喬木層優(yōu)勢種；多花木藍(lán)、迎春、小葉女貞、金邊黃楊等為灌木層優(yōu)勢種；狗牙根、假儉草、大花金雞菊、馬棘、芭茅等為草本層優(yōu)勢種。邊坡植物以灌木和草本植物為主，灌木類植物以薔薇科、菊科為主，草本類植物多以禾本科、蕨類植物為主[17]。調(diào)查結(jié)果顯示，贛北地區(qū)高速公路邊坡植物以自然野生植物為主，其原因是雖然在初期公路邊坡會人工種植植被，但后期較長時(shí)間得不到維護(hù)和管理，而野生植物繁殖能力和適應(yīng)性較強(qiáng)，與人工種植植物形成競爭關(guān)系，導(dǎo)致人工種植植被沒有野生植物生長得好。馬尾松、大花金雞菊、狗牙根等根系較強(qiáng)的植物能很好地起到固土和護(hù)坡的作用，達(dá)到防止邊坡水土流失、形成沖刷溝和地表徑流等作用。但也有不足之處，邊坡綠化樹種種類偏少，大面積種植先鋒樹種馬尾松，缺乏美觀性，景觀性不足；植物長勢不夠理想，大部分邊坡植物冠幅較小，嚴(yán)重影響沿路美觀，土壤酸堿度偏酸性，需要對其進(jìn)行土壤改良。

表5群落草本層物種數(shù)量特征Tab.5 Quantitative characteristics of herbaceous species in community

5 建議

1）以植被恢復(fù)為主，形成贛北地區(qū)高速公路邊坡綠化特色景觀。邊坡綠化必須根據(jù)不同道路區(qū)域的氣候、地質(zhì)、地形、地貌、植被、土壤等場地條件與周圍植被環(huán)境相適應(yīng)。

2）以鄉(xiāng)土植物為主，加大喬木類植物的種植比例。在調(diào)查的邊坡植物中，喬木類植物占的比例很少，常綠植物也偏少，冬季景觀差，也降低了防護(hù)效益。只有增加常綠樹木的比例，才能提高坡面綠化的防護(hù)功能[18]。

3）堅(jiān)持生態(tài)恢復(fù)理念。高速公路邊坡植物生長需要堅(jiān)持生態(tài)理念，高速公路本身就是一種破壞當(dāng)?shù)丨h(huán)境的建設(shè)項(xiàng)目。因此，高速公路的生態(tài)恢復(fù)必須從現(xiàn)在做起，建設(shè)者都必須加強(qiáng)環(huán)保理念，為江西高速公路綠色健康發(fā)展提供理論參考。