陜北高原風(fēng)沙區(qū)電網(wǎng)工程跡地植被定向恢復(fù)模式研究

中圖分類號(hào)：S714 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945(2025)14-0080-04

Abstract:Inorder toeffectivelysolvetheproblemofdisturbed slashbylong-distancepowertransmissonand transformation linesinorthernShanxi，thestudystartedfromtheperspectiveofsimulatingtheconstructionoftheoriginalvegetation ecosystem.StartingfromthelocalgermplasmresourcesinthesandyareaofthenorthernShanxiPlateau，itproposedusing the local germplasmresources torepairanddestroytheslashecosystem.Finally，threegroupsofgrass speciesmixedsowing configurationmodelsandsoilsubstrateimprovementformulassuitableforthesandyareaoftheLoessPlateauofnortheSanxi wereproposedthroughresearch.Theresultsshowthattheformulacannotonlyachieverecoveryefectinashortperiodof time， butalsobeconducivetotheprotectionofbiodiversityandavoidthelossoflocalsuitablebiologicalspecies，soastoprovide practicalexperienceandscientificbasisforsubsequentgudanceontheecologicalprotectionworkofthenewenergytransision project in northern Shaanxi.

Keywords:plateau sandyarea;local germplasm bank；alocationmodel; biodiversity；directional restorationmodel

近年來(lái)國(guó)內(nèi)外有不少學(xué)者針對(duì)施工擾動(dòng)區(qū)域及工程邊坡進(jìn)行過(guò)植被恢復(fù)的相關(guān)研究[-3]，然而研究對(duì)象多為公路工程，其擾動(dòng)坡面多為大面積線性連續(xù)整體；而針對(duì)點(diǎn)狀分布的電網(wǎng)工程擾動(dòng)跡地小范圍內(nèi)的植被恢復(fù)，尚未開(kāi)展過(guò)系統(tǒng)且深入的研究。陜北生態(tài)敏感脆弱區(qū)植被適生環(huán)境較差[4-5]，環(huán)境因子對(duì)植被成活的限制性影響程度研究尚不夠深入，缺乏將脆弱區(qū)小型擾動(dòng)跡地適生植物優(yōu)勢(shì)品種篩選與配置、土壤水肥條件快速提升及長(zhǎng)期穩(wěn)定蓄水保等植被生境改良技術(shù)相結(jié)合的研究。因此，迫切需要開(kāi)展陜北生態(tài)敏感脆弱區(qū)電網(wǎng)工程跡地植被定向恢復(fù)模式與技術(shù)研究。

本次研究以電網(wǎng)工程水土保持存在的主要制約性問(wèn)題為導(dǎo)向，針對(duì)位于片沙黃土梁區(qū)、梁昴溝壑區(qū)和黃土丘陵溝壑區(qū)等立地條件較為困難的電網(wǎng)工程跡地，研究電網(wǎng)工程的擾動(dòng)跡地植被修復(fù)技術(shù)。在傳統(tǒng)植草修復(fù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)合植物種篩選、配置與土壤基質(zhì)改良等其他新技術(shù)及新材料的應(yīng)用，提高定向修復(fù)植被的成活率和覆蓋率，改良土壤理化性質(zhì)，為滿足特殊水土條件下輸變電工程邊坡水土保持植被修復(fù)的需求及提升電網(wǎng)工程水土保持工作效果提供技術(shù)支撐和決策支持，促進(jìn)電網(wǎng)建設(shè)的綠色引領(lǐng)及其與生態(tài)環(huán)境的和諧發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

1.1.1 地理地貌特征

本研究主要選取榆林市（輸變電工程沿線）為主要研究區(qū)。該地區(qū)主要包含比較典型的黃土高原丘陵溝壑區(qū)和陜北高原風(fēng)沙區(qū)，其中，陜北高原風(fēng)沙區(qū)主要選取片沙黃土梁區(qū)和梁昴溝壑區(qū)作為研究地。地理坐標(biāo)為北緯 36^°57^′～39^°35^′ ，東經(jīng) 107^°28^′～111^°15^′ 。該區(qū)域氣候類型屬半濕潤(rùn)氣候向半干旱氣候過(guò)渡，四季冷暖分明，干濕各異。春季干旱多風(fēng)，夏季短促炎熱，冬季冷干，秋季是一年中暴雨產(chǎn)生的集中季節(jié)。年平均水面蒸發(fā) 1 246mm ，年平均日照時(shí)數(shù) 2 593.5～ 2914.4h ，日照時(shí)間較長(zhǎng)，平均日照百分率 59%～66% 年均溫由南向北從 10.04°C 降至 8.84⁸C ，降水量由431.59mm 減少至 379.22mm ，氣候干燥。

1.1.2 生境資源特征分析

1)植物物種組成。本研究通過(guò)對(duì)所選片沙黃土梁區(qū)和梁?jiǎn)T溝壑2個(gè)試驗(yàn)地周邊區(qū)域的原生植物種調(diào)查，發(fā)現(xiàn)主要為草本層植物；灌木層較為稀疏，種類和數(shù)量均較少。以耐旱的沙生和耐鹽的鹽生植物為主，種類組成以豆科、菊科和禾本科的屬、種最多，薔薇科、藜科、十字花科和毛茛科等也占相當(dāng)比重。通過(guò)調(diào)查統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，2個(gè)試驗(yàn)地試點(diǎn)塔基周邊生態(tài)單元范圍內(nèi)共有野生植物54種，分別從屬于12科38屬，其科屬關(guān)系見(jiàn)表1。

2)土壤類型及基本特征分析?，F(xiàn)場(chǎng)土壤指標(biāo)初步調(diào)查結(jié)果見(jiàn)表2?？梢钥闯觯?個(gè)塔基未擾動(dòng)植被區(qū)0～20cm 土層范圍內(nèi)，土壤容重為 1.46～1.56g/cm³ ，土壤 ΔpH 為8.2\\~8.9，土壤有機(jī)質(zhì)含量 0.9～1.6g/kg ，速效氮含量 7～11mg/kg ，速效磷含量 10～14mg/kg ，速效鉀含量 26～31mg/kg 。其中， 0～10cm 土層土壤容重、土壤含水率、土壤有機(jī)質(zhì)含量及土壤速效養(yǎng)分含量高于10～20cm 土層，并且隨著土壤深度的增加，土壤堿性

程度越強(qiáng)。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1不同植被群落演替的配置模式

根據(jù)植被現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果，研究區(qū)域內(nèi)原有植被群落優(yōu)勢(shì)種組成為檸條、達(dá)烏里胡枝子（牛枝子）沙蒿、糙隱子草沙生冰草、草木犀、苜蓿、狗尾草、豬毛蒿和芨芨草等豆科、菊科、禾本科植被群落

人工恢復(fù)1年植被群落優(yōu)勢(shì)種組成為檸條、草木犀、紫光苜蓿、沙打旺及豬毛蒿等以豆科、菊科為主的植被群落。

人工恢復(fù)3年及以上植被群落優(yōu)勢(shì)種組成為檸條、達(dá)烏里胡枝子（牛枝子）冷蒿、沙打和苜蓿等以豆科、菊科為主的植被群落。

1.2.2 指標(biāo)測(cè)定與數(shù)據(jù)處理

1)土壤理化性質(zhì)測(cè)定。 ① 土壤容重及含水率。土壤容重、含水率采用環(huán)刀法測(cè)定。稱取環(huán)刀及新鮮土壤樣品的質(zhì)量 (m₁，g) ，將土壤樣本置于 105^°C 的烘箱中烘干至恒重，稱環(huán)刀與烘干土壤質(zhì)量 (m₂，g) ！環(huán)刀單獨(dú)重量 (m₃，g) 。土壤容重和含水率計(jì)算公式如下

式中： D 為土壤容重， g/cm³ ： W 為土壤含水率， %;V 為環(huán)刀體積， cm³ 。 ② 土壤 pH. 有機(jī)質(zhì)。土壤 pH 采用 pH/ 離子計(jì)測(cè)定，有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法進(jìn)行測(cè)定。 ③ 王壤速效養(yǎng)分。土攘堿解氮含量采用堿解擴(kuò)散法進(jìn)行測(cè)定，有效磷含量采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法進(jìn)行測(cè)定，速效鉀含量采用分光光度計(jì)法進(jìn)行測(cè)定。

2)室內(nèi)試驗(yàn)植物生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定。試驗(yàn)結(jié)束前，將每個(gè)盆栽試驗(yàn)的植物連同根和地上部分完整取出，用清水洗凈根部土壤，待水分晾干后將植物根部與地上部分分離，將所有采集的植物地上莖葉部分和地下根系部分放入烘箱中設(shè)置 60^°C 烘干至恒重，分別稱量烘干后地上部分和地下部分的重量，得出每個(gè)試驗(yàn)組配置植物地上部分和地下部分的干物質(zhì)重量。

3)室外試驗(yàn)植物及群落指標(biāo)測(cè)定。在試驗(yàn)實(shí)施完畢后的3個(gè)月內(nèi)，每隔1個(gè)月進(jìn)行一次植物調(diào)查，統(tǒng)計(jì)各小區(qū)植物出苗情況及植被生長(zhǎng)情況。 ① 植被高度。用卷尺測(cè)量植物頂部與地表的平均距離。 ② 植株密度。在試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)選擇植被分布較為均勻的區(qū)域設(shè)置 1m×1m 的植物樣方，統(tǒng)計(jì)樣方內(nèi)植物種類和數(shù)量，計(jì)算對(duì)應(yīng)植物種類的生長(zhǎng)密度。 ③ Shannon-Wiener物種多樣性指數(shù)(SW）。采用公式(3)進(jìn)行計(jì)算

④ Margalef物種豐富度指數(shù) (Ma) 。采用公式(4)進(jìn)行計(jì)算

⑤ Simpson物種優(yōu)勢(shì)度指數(shù) (Si) 。采用公式(5)進(jìn)行計(jì)算

⑥ Pielou物種均勻度指數(shù) (Pi) 。采用公式(6)進(jìn)行計(jì)算

式中： s 為樣方中植物種類總數(shù)； N 為所有植物種的個(gè)體總數(shù)； Pi 為植物種 i 種的個(gè)體數(shù) Ni 占所有個(gè)體總數(shù)N 的比例。

2 結(jié)果與分析

2.1生境資源特征對(duì)群落植物的反饋調(diào)節(jié)作用分析

如表3所示，通過(guò)將試驗(yàn)區(qū)域原有優(yōu)勢(shì)植被平均蓋度、相對(duì)多度及平均株高與土壤主要理化性質(zhì)進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析，可以發(fā)現(xiàn)植被群落平均蓋度、相對(duì)多度及平均株高與土壤 ΔpH 呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與除土壤 pH 以外的其他土壤理化性質(zhì)指標(biāo)呈正相關(guān)關(guān)系(P<0.05) 。結(jié)果表明，土壤堿性越強(qiáng)，越不利于植被生長(zhǎng)存活，且土壤水分、有機(jī)質(zhì)及養(yǎng)分含量越高，植被生長(zhǎng)情況越好6。此外，從表3中可以看出，植被群落平均蓋度、相對(duì)多度及平均株高與土壤含水率、土壤有機(jī)質(zhì)含量的相關(guān)性較強(qiáng)，表明該區(qū)域植被生長(zhǎng)受土壤水分及有機(jī)質(zhì)的影響較強(qiáng)

2.2不同恢復(fù)演替階段植被群落特征分析

選取研究區(qū)域內(nèi)不同建設(shè)階段的輸變電工程擾動(dòng)恢復(fù)區(qū)域，通過(guò)對(duì)研究區(qū)域內(nèi)原有植被群落、常規(guī)人工恢復(fù)1年的植被群落及常規(guī)人工恢復(fù)3年及以上的植被群落進(jìn)行調(diào)查分析，計(jì)算得到不同恢復(fù)階段的植被群落蓋度及植被Margalef豐富度指數(shù) (Ma) 、Simpson多樣性指數(shù)（sW）Shannon-Wiener多樣性指數(shù) (Si) 及Pielou均勻度指數(shù) (Pi) ，用以表征不同恢復(fù)演替階段植被群落特征。如表4所示，其中，原有植被群落 $M a \\right. W \\left. S i \\ r ， P i$ 和平均蓋度最高，分別為 2.52，0.64，1.78，0.65 和 35% ，遠(yuǎn)高于人工恢復(fù)3年及以上植被群落，以及人工恢復(fù)1年的植被群落，人工恢復(fù)3年及以上植被群落生物多樣性指標(biāo) Ma，Pi 及平均蓋度高于人工恢復(fù)1年的植被群落，但整體看二者差別并不明顯，表明人工恢復(fù)后植被群落未達(dá)到理想的演替狀態(tài)，并沒(méi)有表現(xiàn)出穩(wěn)定群落態(tài)勢(shì)，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，當(dāng)前人工恢復(fù)技術(shù)仍存在短板。

2.3不同恢復(fù)演替階段植被群落土壤入滲效益分析

良好的地表植被覆蓋對(duì)改善土壤入滲性能具有重要意義，不同植被類型對(duì)土壤入滲的影響較大。不同恢復(fù)演替階段植被土壤的初滲速率、穩(wěn)滲速率、平均入滲速率和入滲總量依次為原有植被群落大于常規(guī)人工恢復(fù)3年及以上植被群落大于常規(guī)人工恢復(fù)1年的植被群落。其中，原有植被群落人滲特征明顯優(yōu)于后2個(gè)處于不同恢復(fù)階段的植被群落(圖1)。

由于輸變電工程建設(shè)的擾動(dòng)，影響了土壤空隙度、非毛管孔隙度、土壤容重等土壤指標(biāo)，從而降低了土壤的入滲性能，而植被恢復(fù)3年后的土壤入滲情況要比恢復(fù)1年略高，表明植被恢復(fù)在一定程度上改善了土壤的入滲特性，降低了地表徑流，防止因超滲產(chǎn)流而形成土壤流失[]。但由于常規(guī)恢復(fù)手段可能存在一定問(wèn)題，導(dǎo)致恢復(fù)3年后的植被群落與原有植被群落相比，其植被土壤入滲效益仍遠(yuǎn)低于原有植被群落。

3結(jié)論

本文根據(jù)樣方調(diào)查結(jié)果對(duì)本研究選取的片沙黃土梁區(qū)及梁昴溝壑區(qū)周邊生態(tài)單元范圍內(nèi)的原有植被進(jìn)行了調(diào)查統(tǒng)計(jì)和科屬及區(qū)系特征分析，為后續(xù)植被恢復(fù)配置模式研究提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。同時(shí)，開(kāi)展了未擾動(dòng)土壤的取樣調(diào)查和相應(yīng)理化性質(zhì)測(cè)定，并結(jié)合地上部分植被群落生長(zhǎng)情況，分析了研究區(qū)域土壤生境條件對(duì)地上植被群落的反饋調(diào)節(jié)作用，用以揭示植被生長(zhǎng)與土壤性質(zhì)之間的相關(guān)性，為后續(xù)土壤生境改良方向提供指導(dǎo)。同時(shí)，通過(guò)探究不同恢復(fù)階段植被的土壤入滲特征，分析經(jīng)常規(guī)恢復(fù)技術(shù)構(gòu)建的植被群落土壤人滲特征情況及其產(chǎn)生原因。為本研究后續(xù)人工植被群落土壤入滲效應(yīng)篩選重要土壤特征指標(biāo)，及為本研究中人工植被群落空間設(shè)計(jì)提供重要指導(dǎo)。通過(guò)本次研究，得到以下結(jié)論。

1)研究試驗(yàn)區(qū)域范圍內(nèi)共發(fā)現(xiàn)野生種子植物54種，從屬于12科38屬，優(yōu)勢(shì)科為豆科、菊科、禾本科。

2)研究區(qū)域植被生長(zhǎng)受土壤水分及有機(jī)質(zhì)的影響較強(qiáng)。表現(xiàn)為土壤堿性越強(qiáng)，越不利于植被生長(zhǎng)存活；土壤水分、有機(jī)質(zhì)及養(yǎng)分含量越高，植被生長(zhǎng)情況越好。

3)經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，輸變電工程擾動(dòng)區(qū)內(nèi)常規(guī)人工恢復(fù)后植被群落未達(dá)到理想的演替狀態(tài)，并沒(méi)有表現(xiàn)出穩(wěn)定群落態(tài)勢(shì)，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，當(dāng)前人工恢復(fù)技術(shù)仍存在短板。

4)輸變電工程建設(shè)的擾動(dòng)，影響了土壤孔隙度、非毛管孔隙度、王壤容重等土壤指標(biāo)，從而降低了擾動(dòng)區(qū)域土壤入滲能力，但由于常規(guī)恢復(fù)手段可能存在一定問(wèn)題，導(dǎo)致恢復(fù)3年后的植被群落與原有植被群落相比，其植被土壤入滲效應(yīng)仍遠(yuǎn)低于原有植被群落。

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