胡晉茹，王 潔，伍玉容

（交通運輸部科學(xué)研究院，北京 100013）

高速公路邊坡生態(tài)防護具有良好的生態(tài)、景觀和社會效益，是高速公路建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的重要對策之一。但由于國內(nèi)對邊坡生態(tài)防護技術(shù)開展研究起步較晚，同國外相比，總體上尚處于引進、消化和吸收新技術(shù)的初級階段。因此目前我們所掌握的邊坡生態(tài)防護技術(shù)所營造的植被群落主要是“純草本群落”或“少量灌木點綴的草灌群落”，其植物種類相對單一、植被層次也較貧乏。這種植被群落，不僅保護水土、涵養(yǎng)水源的效果差，且其景觀效果也差，很難與周圍自然的植物景觀相協(xié)調(diào)。我國大規(guī)模的公路路域植被生態(tài)恢復(fù)尚處于起步階段，恢復(fù)重建的理論體系和技術(shù)方法還不成熟，達成初步共識的是應(yīng)盡可能采用鄉(xiāng)土植物進行公路綠化［1-2］。

本研究結(jié)合湖南邵陽至懷化高速公路，通過對沿線植被的調(diào)查，以“本地物種為主，外來優(yōu)良物種為輔”的方針初步篩選出適合本地區(qū)邊坡防護的植物樹種，通過實驗，運用植物的物候期、適應(yīng)性、群落特征和水土侵蝕量等指標(biāo)作為篩選標(biāo)準(zhǔn)，篩選出適合高速公路邊坡的草本植物和木本植物，力求使該路段沿線的植被恢復(fù)獲得最佳效果，也希望能為其他高速公路的生態(tài)綠化、路域生態(tài)環(huán)境恢復(fù)的植被選擇提供有益參考。

1 試驗地概況

邵陽至懷化高速公路是國家重點建設(shè)的“五縱七橫”國道主干線上海至云南瑞麗高速公路中的一段，主線長155.69km，連接線長18.38km，總投資83.6億元，是湖南省首條全面進入山區(qū)的高速公路。

試驗邊坡位于湖南邵陽至懷化高速公路K120+500～800左側(cè)上邊坡，坡比為1∶0.75、1∶0.5。全年降雨量平均大于1300mm，雨季集中于4～6 月份，約占全年降雨量的50%，降雨日數(shù)全年約有120d，降水日雨量小于25mm 的占90%左右，大于50mm以上的暴雨占2%～3%，在海拔大于500m 的地區(qū)，一般有冰雪天。年平均氣溫15.6℃～16.6℃，最高氣溫為39.3℃，最低氣溫為-7.6℃。筆者對該邊坡的土壤狀況作了詳細的測定，具體結(jié)果見表1。

表1 實驗邊坡的土壤養(yǎng)分值

2 材料與方法

2.1 適宜植物的初步篩選

在沿線植被調(diào)查的基礎(chǔ)上結(jié)合湖南邊坡植物的調(diào)查結(jié)果，筆者按照“本地物種為主，外來優(yōu)良物種為輔”原則進行了邊坡生態(tài)防護工程適宜植物的初選。邊坡生態(tài)防護的植物需要滿足以下要求：適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂颍购敌詮?；根系發(fā)達、擴展性強；耐瘠薄、耐粗放管理；種子豐富，發(fā)芽力強，容易更新；苗木或種子易獲?。徊粫诋?dāng)?shù)貝盒陨L，造成生態(tài)危害。

根據(jù)上述植物選擇依據(jù)及當(dāng)?shù)亓⒌貤l件，篩選出10 種草本、12 種灌木和6 種喬木樹種，共28 種植物作為供試植物。草本植物有：狗牙根（Cynodon dactylon）、百喜草（Paspalum notatum）、高羊茅（Festuca arundinacea）、結(jié)縷草（Zoysia japonica）、彎葉畫眉草（Eragrostiscurvula）、假儉草（Eremochloa ophiuroides）、黑麥草（Lolium perenne）、紫花苜蓿（Medicago sativa）、白三葉（Trifolium repens）、金雞菊（Coreopsis basalis）。灌木有：野薔薇（Rosa multiflora）、紫穗槐（Amorpha fruticosa L.）、黃荊（Vitex negundo）、胡枝子（Lespedeza bicolor）、枸杞（Lycium chi-nense）、馬棘（Indigofera pseudotinctoria）、火棘（Pyracantha fortuneana）、傘房決明（Casia tora）、小葉女貞（Ligustrum quihoui）、箬竹（Indocalamus tessellatus）、多花木藍（Indigofera amblyantha）、檵木（Loropetalum chinense）。喬木有：刺槐（Robinia pseudoacacia）、馬尾松（Pinus massoniana）、銀合歡（Leucaena leucocephala）、皂莢（Gleditsia sinensis）、柏木（Cupressus funebris）、山槐（Albizia kalkora）。

2.2 樣方設(shè)置

所有測定的樣方均是由系統(tǒng)抽樣選擇3 個2m2的固定樣方，觀察時間間隔為25～30d，測定指標(biāo)包括植物的生長適應(yīng)性、群落結(jié)構(gòu)等方面。

植物適應(yīng)性試驗的目的是在于選出綜合性狀較好、適宜當(dāng)?shù)馗咚俟愤吰路雷o的植物種類。本研究主要運用植物的物候期、適應(yīng)性、群落特征和水土侵蝕量等指標(biāo)作為篩選標(biāo)準(zhǔn)。實驗采用完全隨機區(qū)組設(shè)計，小區(qū)面積為2m2，設(shè)置3 次重復(fù)，28 種植物中，21種為人工撒播方式，播種量見表2，播種后人工施復(fù)合肥，覆蓋細砂和無紡布，澆水養(yǎng)護到出苗，期間采用相同的養(yǎng)護管理措施。7 種為人工栽植方式，苗木成活直接移植到輪胎固土中，觀察其成活率。

表2 植物適應(yīng)性試驗播種量

2.3 播種量

播種量計算公式為:

式中：W為植物種的播種量（g/m2），指一定的設(shè)計厚度條件下，單位施工面積的播種量；A為期望形成的株數(shù)（株/m2），指實現(xiàn)目標(biāo)群落必要的設(shè)計形成株數(shù)，表示播種后期望的發(fā)芽成苗株數(shù)；C為立地條件校正率，坡面土質(zhì)、坡度、坡向等條件不同，影響植物的發(fā)芽、成苗株數(shù)；E為種子發(fā)芽率，以小數(shù)的形式表示；F為種子的千粒重（g）；P為種子的純凈度。

2.4 生長速率測定方法

植物的生長速率表示植物在生長期積累干物質(zhì)的能力，可以反應(yīng)其對環(huán)境的適應(yīng)性和植物之間競爭能力。通過定株每10d測定植株的生長高度，可計算出植物的生長速率（cm/d）。

3 結(jié)果與分析

3.1 物候期分析

物候期是指植物生長發(fā)育過程中，在形態(tài)上顯著變化的各個時期。通過觀測植物的物候期，可以了解植物的季節(jié)性變化，從而了解植物群落隨季節(jié)性而變化的整體外貌。通過對供試植物的物候期進行系統(tǒng)的觀測和記錄，筆者繪制出這些植物的物候圖譜，如圖1。

圖1 各植物在湖南山區(qū)的物候圖譜

由圖1可知，草本植物中，豆科植物先于禾本科植物進入苗期。豆科草本植物中，紫花苜蓿最早出苗，假儉草播種后半個月開始出苗，而其它的草本植物均在10d 左右進入苗期。禾本科草本植物中，狗牙根和彎葉畫眉草較早進入分蘗期、拔節(jié)期，而枯黃期最短的是假儉草。木本植物中，豆科植物先于其它科植物進入苗期，如多花木藍、紫穗槐、馬棘、傘房決明、刺槐和皂莢等的出苗均良好，生長都較快，其綠化效果也較好，而其余木本植物均在播種后20～30天先后進入苗期。記錄中還發(fā)現(xiàn)火棘等本地常綠植物生長慢，且生長勢差，不適宜邊坡木本群落的建植。

綜上，就物候期而言，本研究認為較適合邊坡木本群落建植的植物如下：

①草本植物

彎葉畫眉草、假儉草、紫花苜蓿、百喜草、狗牙根、黑麥草、白三葉、結(jié)縷草等8種，其中假儉草、狗牙根、結(jié)縷草等3種為鄉(xiāng)土草種。

②木本植物

刺槐、銀合歡、多花木藍、火棘、胡枝子、紫穗槐、野薔薇、馬棘、枸杞、傘房決名等10 種，其中馬棘、多花木藍、火棘、胡枝子、野薔薇、枸杞等6種植物為鄉(xiāng)土植物。

3.2 植物生長速率分析

草本植物在不同生育期生長速率的規(guī)律為：植物進入出苗期后，其生長速率逐漸增大，并于7，8 月份達到最大值，以后則開始逐漸下降。由圖2 可知，彎葉畫眉草的生長最為迅速，其速率最高可達1.53cm/d（7 月中旬時），其植株高度在生長期后可達120cm，而假儉草的生長最為緩慢，其最高速率僅為0.24cm/d（7 月中旬時）。此外還可看出，狗牙根、結(jié)縷草、黑麥草等的生長速率也較高，而白三葉雖出苗快但其生長速率較慢。

圖2 草本植物生長速率變化曲線

木本植物的總體生長規(guī)律為：播種后一個半月，其生長較為緩慢，生長速率較低，6 月份起，其生長逐漸加快。由于各木本植物的生物學(xué)特性和適應(yīng)性不同，其生長速率達到最大值的時期也各不相同。由圖3 可以看出，馬棘于9 月中下旬生長速率達到最大值，為1.45cm/d，其生長速率明顯大于其它植物；多花木藍、刺槐、紫穗槐與銀合歡的生長速率于8月初達到最大值，其中多花木藍、刺槐的生長速率較高，分別為1.40cm/d，1.23cm/d；傘房決明、胡枝子在7 月份生長速率達到最大，但與其它植物相比，其生長速率明顯偏低。

圖3 木本植物生長速率變化曲線

通過比較可以看出，木本植物的平均生長速率要高于草本植物，說明木本植物對邊坡上不利生長環(huán)境的適應(yīng)性比草本植物要好。

3.3 植被覆蓋度分析

通過觀察記錄筆者發(fā)現(xiàn)，禾本科草本的初始覆蓋度明顯高于豆科草本，其均值可達80%以上，進入7、8 月后豆科植物的覆蓋度也迅速提升。具體來說，彎葉畫眉草、百喜草前期覆蓋度高，最高達到100%，但由于植株分蘗能力強，致使植株過于密集，在高溫干旱時期，部分植株干枯萎蔫，其覆蓋度有所下降；狗牙根、白三葉的覆蓋度變化最為平穩(wěn)，最能耐高溫干旱，其中狗牙根的平均覆蓋度達84.4%，白三葉的覆蓋度于6 月中旬達到最大，為91%；黑麥草前期覆蓋度較高，經(jīng)歷高溫干旱后，其覆蓋度下降，但進入10 月份，覆蓋度又開始增加，其綠期較長。

木本植物中，馬棘覆蓋度表現(xiàn)最好，從播種開始到11 月中旬其覆蓋度始終處于增長趨勢，且會達100%。其他木本植物均于9月初至中旬，覆蓋度達到最大值，其中黃荊為65%，多花木藍和刺槐為70%左右，銀合歡為75%。總的來說，相對草本植物而言，木本植物前期生長較慢，覆蓋度較低，但是其生長期長，后期覆蓋度較高。

3.4 植物密度分析

草本植物的初期密度值大小與最初的播種量有一定關(guān)系，但其后期卻與演替、競爭及適應(yīng)性密切相關(guān)。供試草本植物的密度(除假儉草外)均于6 月中下旬達到最大，之后隨著雜草的入侵和高溫干旱，其密度開始下降，具體見圖4。

由圖4還可以看出：禾本科草本密度高于豆科草本的密度，其中百喜草、彎葉畫眉草、狗牙根的密度均較高（最高達4789 株/m2）。狗牙根由于是當(dāng)?shù)匾吧莘N，適應(yīng)性相對較強，其密度變化相對比較平穩(wěn)。假儉草由于種子硬實率高、發(fā)芽率低、生長緩慢，前期密度值低于豆科草本，于7月中旬密度達到最高，其值與白三葉的密度值相差不大。豆科草本中，紫花苜蓿密度最高，為3644 株/畝，其次是白三葉。但在經(jīng)歷7月底高溫干旱后，白三葉有部分萎蔫死亡，其密度迅速下降，至11 月全部死亡。

圖4 草本植物密度月動態(tài)

木本植物的密度值要小于草本植物，這是因為木本植物本身體量大、出苗期晚、生長較慢。由圖5 可以看出，豆科植物的密度高于其它科植物的密度。在灌木中，馬棘、多花木藍、紫穗槐和胡枝子的密度值較大，這可能是由于它們是當(dāng)?shù)刂参锓N，其適應(yīng)性較強。在喬木中，刺槐的密度值最高，其密度值明顯大于銀合歡的密度值。

圖5 木本植物密度月動態(tài)

4 結(jié)論

通過對邵懷高速公路沿線植被的系統(tǒng)調(diào)查，通過相應(yīng)的初選指標(biāo)我們初步選擇了10 種草本、12 種灌木和6 種喬木樹種為供試植物，草本植物有：狗牙根（Cynodon dactylon）、百喜草（Paspalum notatum）、高羊茅（Festuca arundinacea）、結(jié) 縷 草（Zoysia japonica）、彎 葉 畫 眉 草（Eragrostiscurvula）、假儉草（Eremochloa ophiuroides）、黑麥草（Lolium perenne）、紫花苜蓿（Medicago sativa）、白三葉（Trifolium repens）、金雞菊（Coreopsis basalis）。灌木有：野薔薇（Rosa multiflora）、紫穗 槐（Amorpha fruticosa L）、黃荊（Vitex negundo）、胡枝子（Lespedeza bicolor）、枸杞（Lycium chinense）、馬棘（Indigofera pseudotinctoria）、火棘（Pyracantha fortuneana）、傘房決明（Casia tora）、小葉女貞（Ligustrum quihoui）、箬 竹（Indocalamus tessellatus）、多花木藍（Indigofera amblyantha）、檵木（Loropetalum chinense）。喬木有：刺槐（Robinia pseudoacacia）、馬尾松（Pinus massoniana）、銀合歡（Leucaena leucocephala）、皂莢（Gleditsia sinensis）、柏木（Cupressus funebris）、山槐（Albizia kalkora）。并通過進一步的實驗和分析，成功篩選出適合邵懷高速公路邊坡的8 種草本植物和10種木本植物。

在本研究中，綜合表現(xiàn)最為優(yōu)良的草本植物為狗牙根，其次為結(jié)縷草，這兩種植物可作為草本混播的優(yōu)勢物種；而紫花苜蓿、白三葉等植物由于其出苗率高前期生長迅速等特點，可以作為草本混播的先鋒植物。木本植物中，綜合表現(xiàn)最為優(yōu)良的是刺槐、多花木藍、馬棘。在湖南西部山區(qū)，冬季氣溫較低的氣候條件下，熱帶、亞熱帶速生豆科木本植物不能正常越冬，如傘房決明等在南亞熱帶區(qū)域表現(xiàn)較為優(yōu)秀的護坡植物均被淘汰。

此外，在植物選擇時主要傾向于速生型植物、鄉(xiāng)土植物。在本次研究中，刺槐、銀合歡、紫穗槐等是速生植物；馬棘、多花木藍、胡枝子、野薔薇、狗牙根、結(jié)縷草等是鄉(xiāng)土植物，其適應(yīng)性和綜合均表現(xiàn)優(yōu)秀。

本文僅對適合本地區(qū)邊坡防護工程適宜的植物種類做初步篩選，為下一步混播實驗提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，能為其他高速公路的生態(tài)綠化、路域生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)的植被選擇提供有益參考。

［1］石東楊，熊忠臣，金代鈞，等.高速公路邊坡綠化的研究［J］.中國園林，2002（3）：10-12.

［2］李長平.高速公路綠化樹種的選擇和利用［J］.山西交通科技，2004，168（增刊1）：68-69.