類蘆綠化對(duì)邊坡土壤肥力的影響

傅衛(wèi)民，許建新

(深圳技師學(xué)院，廣東 深圳 518116)

類蘆(Neyraudiareynaudiana)作為邊坡綠化先鋒草本植物，與其他植物混合配置或者單一種植，已成為我國長江以南地區(qū)邊坡生態(tài)修復(fù)的一種重要技術(shù)方法[1]。類蘆綠化邊坡效果較為顯著，在貧瘠、干旱、土層薄的邊坡環(huán)境中既可以快速定植，為其他植物的侵入、生長創(chuàng)造良好條件，又可以防治水土流失和改善土壤環(huán)境，為邊坡植被恢復(fù)與重建作出重要貢獻(xiàn)[2]。

到目前為止，國內(nèi)專家學(xué)者更多關(guān)注的是類蘆的物種特性(如生物學(xué)特性、抗逆特性等)、生態(tài)價(jià)值、經(jīng)濟(jì)價(jià)值以及邊坡修復(fù)后植物群落、生物多樣性等方面的研究[3-5]，對(duì)該植物應(yīng)用于邊坡修復(fù)后的土壤理化性質(zhì)變化研究相對(duì)較少[6-7]。因此，本研究選取深圳地區(qū)類蘆綠化邊坡恢復(fù)8年、20年的樣地以及坡面與自然山地交界處的樣地作為研究對(duì)象，分析類蘆綠化邊坡坡面、坡底種植槽和坡頂自然山地的土壤肥力變化情況，同時(shí)分析坡面類蘆等草本植物刈割對(duì)土壤肥力的影響，以期為邊坡修復(fù)植物配置、邊坡土壤改良和后期邊坡綠化養(yǎng)護(hù)管理提供重要參考。

1 研究材料和方法

1.1 樣地概況

深圳市位于廣東省中南沿海地區(qū)，屬亞熱帶海洋性氣候，常年平均氣溫23.0 ℃，平均年降雨量1 935.8 mm。在深圳市龍崗區(qū)深圳技師學(xué)院校園道路邊坡(22°44′38.93″N，114°13′23.03″E)和大鵬新區(qū)坪西公路邊坡(22°36′36.75″N，114°25′52.28″E)，通過分析自然環(huán)境特征、邊坡修復(fù)措施、植被恢復(fù)年限和植物群落組成等，選取了6個(gè)典型樣地進(jìn)行土壤取樣分析和植物種類調(diào)查。樣地具體情況見表1。

表1 樣地基本情況

1.2 研究方法

1.2.1 土壤采樣

由于邊坡人工噴播植被土層較薄(8～12 cm)，因此不做分層采樣。參照深圳市農(nóng)業(yè)地方標(biāo)準(zhǔn)《園林綠化種植土質(zhì)量》[8]，對(duì)6個(gè)樣地進(jìn)行土壤取樣，每個(gè)樣地選取3個(gè)位置，分別挖取土樣后混合成一個(gè)待檢測(cè)的土樣，同時(shí)在每個(gè)位置用土壤環(huán)刀隨機(jī)取3個(gè)土樣，帶回室內(nèi)進(jìn)行土壤理化性質(zhì)測(cè)定分析。

1.2.2 土壤理化指標(biāo)測(cè)定方法

參照深圳市農(nóng)業(yè)地方標(biāo)準(zhǔn)《園林綠化種植土質(zhì)量》進(jìn)行測(cè)定[8]，其中pH值采用電位法(NY/T 1377—2007)，土壤電導(dǎo)率采用電極法(HJ 802—2016)，有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法(NY/T 1121.6—2006)，全氮采用半微量開氏法(NY/T 53—1987)，全磷采用分光光度法(NY/T 88—1988)，全鉀采用火焰光度法(NY/T 87—1988)，有效磷采用比色法(LY/T 1232—2015)。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理分析

采用Excel 2010和SPSS 19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析。所有數(shù)值以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 類蘆綠化邊坡不同位置的土壤肥力特征

對(duì)坡頂自然山地(SP1)、邊坡坡面(SP2)和坡底種植槽(SP4)的土壤理化指標(biāo)分析(表2)表明：邊坡坡面和坡底種植槽的土壤pH值、電導(dǎo)率都高于坡頂自然山地，呈堿性，且坡底種植槽的電導(dǎo)率與邊坡坡面、坡頂自然山地之間差異顯著(P<0.05)；土壤有機(jī)質(zhì)含量表現(xiàn)為SP4>SP1>SP2，即坡面土壤有機(jī)質(zhì)含量最低，坡底種植槽土壤有機(jī)質(zhì)含量最高，三者之間的差異呈顯著水平(P<0.05)；全氮、全磷、全鉀含量，三個(gè)位置(SP1、SP2和SP4)之間差異不顯著(P>0.05)，但有效磷含量表現(xiàn)為SP1>SP4>SP2，坡頂自然山地的有效磷含量明顯高于其他兩個(gè)位置的含量，差異顯著(P<0.05)。

表2 邊坡不同位置的土壤理化特性

2.2 類蘆綠化邊坡不同恢復(fù)年限土壤肥力變化

對(duì)類蘆綠化邊坡不同恢復(fù)年限樣地的土壤肥力進(jìn)行分析(表3)，結(jié)果表明，隨著恢復(fù)年限的增加，邊坡土壤肥力總體呈明顯改善狀態(tài)?；謴?fù)20年的兩個(gè)樣地SP5、SP6的土壤pH值較恢復(fù)8年的樣地SP2明顯降低(P<0.05)，且各樣地的電導(dǎo)率(EC值)≤1.3 mS/cm，達(dá)到了園林綠化種植土質(zhì)量要求[8]；恢復(fù)20年的兩個(gè)樣地SP5和SP6的有機(jī)質(zhì)、全氮含量均高于恢復(fù)8年的樣地SP2，特別是恢復(fù)20年樣地的有機(jī)質(zhì)含量顯著增加(P<0.05)，是恢復(fù)8年樣地的6～7倍；全磷含量隨恢復(fù)年限的增加變化不明顯，但土壤全鉀和有效磷含量呈相反情況，恢復(fù)20年的樣地全鉀和有效磷含量顯著下降(P<0.05)。

表3 坡面不同植物群落的土壤理化特性

2.3 類蘆綠化邊坡草本植物刈割對(duì)土壤肥力的影響

從表4可看出，邊坡植被刈割對(duì)土壤肥力的影響較為明顯，其中pH值和有機(jī)質(zhì)、全氮、全鉀、有效磷含量均表現(xiàn)為SP2>SP3，容重、全磷含量表現(xiàn)為SP3>SP2。方差分析表明，對(duì)邊坡草本植物進(jìn)行全面刈割情況下，邊坡土壤有機(jī)質(zhì)、有效磷含量顯著下降(P<0.05)，其他土壤理化指標(biāo)差異不顯著(P>0.05)。邊坡上主要生長的植物種類為類蘆和芒草，它們屬于多年生草本植物，適應(yīng)性較強(qiáng)，春夏季生長旺盛，秋冬季時(shí)地上部分枯萎，每年枯萎掉落的地上部分(莖和葉)在坡面上積累，并通過自然發(fā)酵分解和養(yǎng)分循環(huán)進(jìn)入土壤，使得土壤有機(jī)質(zhì)及速效養(yǎng)分含量增加，同時(shí)有利于改善土壤的透氣性、透水性及保水性，使土壤容重值減小。

表4 類蘆及其他草本刈割對(duì)土壤肥力的影響

3 結(jié)論與討論

從類蘆綠化邊坡坡面、坡底種植槽、坡頂自然山地等位置的土壤理化指標(biāo)可看出，總體上坡面土壤肥力較差，邊坡坡面和坡底種植槽的土壤pH值、電導(dǎo)率都高于坡頂自然山地。這一方面可能與自然山地、邊坡的植被不同有關(guān)，類蘆綠化邊坡主要植物是類蘆、芒草等草本植物，而坡頂自然山地植被主要由檸檬桉、臺(tái)灣相思、黃牛木、崗松、桃金娘、芒萁、烏毛蕨(Blechnumorientale)等喬灌草植物組成，種類比較豐富，土壤表層根系分布較多，根系分泌的有機(jī)酸、氫離子及凋落物分解過程中產(chǎn)生的酸性物質(zhì)等會(huì)降低土壤pH值；另一方面可能是SP2、SP3樣地所在的格構(gòu)梁邊坡和坡底種植槽都采用混凝土作為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)建設(shè)主要材料，混凝土對(duì)邊坡土壤pH值影響較大[9]。對(duì)于有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷等指標(biāo)，坡頂自然山地、坡底種植槽的含量明顯比坡面的高，這可能與邊坡的坡位相關(guān)[9]，華南地區(qū)雨水多，長期的雨水沖刷導(dǎo)致了營養(yǎng)元素向下坡位、坡腳遷移并匯集。

以類蘆為建群種的各邊坡植物群落類型，如類蘆+芒草群落、類蘆+野牡丹+桃金娘群落、臺(tái)灣相思+類蘆群落等，土壤肥力情況基本上達(dá)到了園林綠化種植土的質(zhì)量要求。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著恢復(fù)年限的增加，類蘆綠化邊坡土壤pH值明顯下降，有利于邊坡植物的生長，這與周明濤等[10]的研究結(jié)果一致，即土壤pH值變化主要由植被自然演替時(shí)間和群落結(jié)構(gòu)的不同引起；同時(shí)有機(jī)質(zhì)、全氮含量增加，這可能與類蘆的生物學(xué)特性及群落凋落物分解有關(guān)，據(jù)丁瑜等[11-12]研究發(fā)現(xiàn)，邊坡植被恢復(fù)過程中，裸露邊坡經(jīng)過長時(shí)間的演變，地上生物量增大，植被種類和數(shù)量增多，隨著草灌植被的生長、凋落、分解，有機(jī)質(zhì)來源不斷增多，土壤有機(jī)質(zhì)增加更加明顯，進(jìn)一步改善了土壤理化性質(zhì)，增強(qiáng)了土壤緩沖能力，從而提高了坡面的土壤肥力，達(dá)到一定恢復(fù)年限后甚至可促進(jìn)植物群落的順行演替發(fā)展。

類蘆綠化邊坡植物群落常以類蘆和芒草為優(yōu)勢(shì)建群種，但由于這兩種植物在秋冬季出現(xiàn)嚴(yán)重的干枯現(xiàn)象，影響景觀并存在嚴(yán)重的火災(zāi)隱患，因此在公園、校園和建筑周邊等人為活動(dòng)頻繁區(qū)域，每年都會(huì)定期進(jìn)行一次枯草清理。本研究結(jié)果表明，枯草清理后，土壤pH值和有機(jī)質(zhì)、全氮、全鉀、有效磷含量均降低，全磷含量和容重增加，可見枯草清理后坡面土壤肥力明顯下降。這是因?yàn)榭莶萸謇碓斐善旅嬖俅温懵?，土壤表層枯落物減少，淋溶作用加劇，土壤微生物分解能力降低等，最終影響了土壤結(jié)構(gòu)和肥力。

有研究表明，森林砍伐后也出現(xiàn)類似現(xiàn)象。在森林砍伐后，地表裸露程度增加，地面光照增加，土壤溫度上升，土壤微生物及酶活性增加，同時(shí)地表徑流、淋溶作用加強(qiáng)，不易被植物吸收的養(yǎng)分淋失量增大，最終會(huì)造成土壤總營養(yǎng)庫含量降低[13-14]?？梢?，坡面植被和森林植被一樣，無論是枯草清理還是森林砍伐，都能影響土壤養(yǎng)分庫和物理性質(zhì)的變化。因此，對(duì)于坡面草本植物的清理，需要控制刈割頻度，使坡面具備可自我循環(huán)的土壤腐殖質(zhì)來源，補(bǔ)充土壤有機(jī)質(zhì)，當(dāng)土壤有機(jī)質(zhì)含量加大時(shí)，土壤氮素含量相應(yīng)增加，可為植物的健康生長、植物群落的演替發(fā)展和土壤生態(tài)系統(tǒng)的改善提供重要基礎(chǔ)保障。