魏 冬，楊 陽，鄭玉瑩，王得祥，王 睿，師文俊

(西北農(nóng)林科技大學(xué) 林學(xué)院，陜西 楊陵 712100)

近年來，隨著滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的不斷發(fā)生和人們生活對環(huán)境要求的提高，陡坡及人工立面的綠化與防護越來越受到重視[1]。道路建設(shè)過程中，由于人為開挖、工程填方所形成的裸露邊坡一直是道路沿線水土流失的主要源頭，也是路域景觀建設(shè)中亟需解決的問題。借助護坡植物的生態(tài)優(yōu)勢，在裸露邊坡上重建邊坡植被的生態(tài)護坡技術(shù)是改善路域景觀、減少水土流失的重要途徑[2]。護坡植物要求生長快，耐貧瘠，對土壤環(huán)境要求不高，是保護環(huán)境和維持生態(tài)平衡的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，不但能有效防止坡面裸露、風(fēng)化及斷裂變形，減緩徑流，降低雨水沖刷，保護坡腳和路基，還能減少汽車尾氣、噪音污染，凈化路域大氣[3-5]。研究自然群落植物種類及其配置結(jié)構(gòu)，可以為建立較高生態(tài)防護效果人工群落提供依據(jù)和參考[6]，因此，我們進行了寶雞市城鎮(zhèn)(郊)不同坡度護坡植物群落組成及物種多樣性調(diào)查研究。

1 研究區(qū)域概況與研究方法

1.1 研究區(qū)域概況

研究區(qū)位于陜西省寶雞市蔡家坡鎮(zhèn)，該區(qū)地理位置為東經(jīng)107°33′48.3″～107°43′6.3″，北緯34°19′0.6″～34°20′38.7″，平均海拔為610 m，本調(diào)查區(qū)氣候?qū)倥瘻貛Т箨懶詺夂?，夏季炎熱多雨，冬季寒冷干燥，春暖秋涼。降水有明顯的季節(jié)性，降水主要集中在6-9月，最大年降水量935.2 mm，最小年降水量396.4 mm，年均降水量704.6 mm，多年平均蒸發(fā)量為805.5 mm。年平均氣溫13.0℃，最熱月份為7月，平均氣溫24.9℃，極端最高氣溫40.2℃，最冷月為1月，平均溫度-13.4℃，極端最低氣溫-20.5℃。年平均相對濕度68% ，年日照時間為2 051.1 h。主導(dǎo)風(fēng)向為偏東風(fēng)，次導(dǎo)風(fēng)向為偏西風(fēng)。年最大風(fēng)速為24·s-1。

1.2 研究方法

在陜西省寶雞市蔡家坡鎮(zhèn)，選擇坡度20°～30°、30°～40°、40°～50°、50°以上自然陡坡及人工立面各3塊(樣地)(每樣地面積不小于20 m×20 m),對每樣地內(nèi)喬木逐個進行測定記錄，項目有種名、樹高、胸徑、冠幅；在每個樣地四周及中心各設(shè)置1個灌木樣方(樣方面積2 m×2 m)，調(diào)查記錄灌木種類、樹高、蓋度、鮮重、植株數(shù)量等；之后再在每個灌木樣方中心設(shè)置1個草本樣方(面積1 m×1 m)，調(diào)查記錄草本植物種類、植株數(shù)量、高度、蓋度、鮮重等；樣地植物調(diào)查的同時，測定記錄樣地環(huán)境條件，包括坡度、坡向、土壤類型、土層厚度、海拔等。

1.3 數(shù)據(jù)處理方法

1.3.1 重要值的計算 重要值能夠比較客觀地反映某種植物在整個群落中所處的地位及對整個群落所起到的影響作用[7-9]，計算公式為:

相對多度=(某一種植物的個體總數(shù)/同一生活型植物個體總數(shù))×100%

相對蓋度=(某個種的蓋度/所有種蓋度之和)×100 %

相對頻度=(一個種的頻度/所有種的頻度總和)×100%

·kg-1相對顯著度=(該種所有個體胸面積之和/所有種個體胸面積總和)×100%

重要值IV(喬)=(相對蓋度+相對頻度+相對顯著度)/3

重要值IV(灌、草)=(相對蓋度+相對頻度+相對多度)/3

1.3.2 物種多樣性的計算 本研究主要選取以下多樣性指數(shù)來測度和分析邊坡物種多樣性特征[10-16]。

(1) 物種豐富度

以樣地中物種的數(shù)目表示物種豐富度指數(shù)(S)。

(2)物種多樣性指數(shù)[17-19]

Simpson指數(shù)(D)又稱優(yōu)勢度指數(shù)，計算公式為:

Shannon-Wiener指數(shù)(H)計算公式:

Brillouin指數(shù)(H′)，公式為：

H′=-∑PilnPi

Mclntosh指數(shù)(Dmc)，其公式為：

(3) 均勻度指數(shù)

植物群落均勻度是指群落中各個種的多度均勻程度，計算公式為：

1.3.3 數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)采用DPS數(shù)據(jù)處理統(tǒng)計軟件和Excel進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同坡度坡面植物種類

2.1.1 不同坡度坡面的喬木種類 由表1可知，調(diào)查區(qū)域內(nèi)在坡度50°以下喬木樹種主要有：構(gòu)樹、刺槐、側(cè)柏、圓柏、火炬樹、五角楓、大葉女貞、油松、毛白楊、榆樹、臭椿、柿樹、君遷子及銳齒櫟等14種，分屬12科13屬；50°以上區(qū)域僅存在構(gòu)樹、刺槐、側(cè)柏及圓柏。

表1 不同坡度喬木物種組成

注：1表示有，0表示無。

2.1.2 不同坡度坡面的灌草植物種類 由表2看出，調(diào)查區(qū)不同坡度坡面灌木植物主要有5種，分屬5科5屬；草本植物9科17屬19種，種類較為豐富，其中菊科種類最多，占總種數(shù)的28.1%，菊科中蒿屬種數(shù)較多，這是由于菊科蒿屬的鐵桿蒿 (Artemisiagmelinii)、青蒿(A.carvifolia)、豬毛蒿(A.scoparia)等根系發(fā)達、分布較深，莖、枝萌蘗力強，耐干旱、耐貧瘠，可以適應(yīng)陡坡環(huán)境。

不同坡度坡面護坡植物群落各層次物種組成和優(yōu)勢種不同。坡度20°～30°、30°～40°坡面的灌木優(yōu)勢種均為酸棗和枸杞。坡度40°～50°坡面優(yōu)勢種為酸棗、枸杞、葛藤和扶芳藤，當(dāng)坡度在50°以上時優(yōu)勢種為為酸棗、葛藤和扶芳藤。不同坡度坡面的灌木層優(yōu)勢種均有酸棗，建議在護坡植物種植中可以選擇酸棗為骨干樹種。

表2 不同坡度坡面灌草的重要值

續(xù)表2

層次 科屬種名坡度20°～30°30°～40°40°～50°50°以上地膚屬地膚Kochiascoparia15.5211.1814.228.06禾本科早熟禾屬早熟禾Poaannua13.5014.449.463.92狗尾草屬狗尾草Setariaviridis4.264.7514.47.38馬鞭草科馬鞭草屬馬鞭草Verbenaofficinalis5.252.4811.1410.09白花丹科補血草屬二色補血草Limoniumbicolor3.922.554.094.61茜草科茜草屬茜草Rubiacordifolia2.3802.150傘形科峨?yún)俣雲(yún)nthriscussylvestris7.122.885.680桑科葎草屬葎草Humulusjaponicus1.1501.377.85酢漿草科酢漿草屬酢醬草Oxaliscorniculata18.169.1158.810

2.2 護坡植被物種多樣性

由表3可看出，5種植物多樣性指標(biāo)值隨坡度變化的趨勢一致，即坡度在50°以下，5種植物多樣性指標(biāo)都隨著坡度增加而升高，超過50°以上又下降。Simpson(J)指數(shù)在20°～50°之間從0.924 2上升到0.947 2，到50°以上降為0.917 5。Shannon(H)指數(shù)在20°～50°之間從4.136 2上升到4.453 3，到50°以上降為3.864 2。均勻度指數(shù)在20°～50°之間從0.860 4上升到0.907 6，到50°以上降為0.894 1。Brillouin指數(shù)在20°～50°之間從3.900 5上升到4.1794，到50°以上降為3.643 7。Mclntosh(Dmc)指數(shù)在20°～50°之間從0.764 1上升到0.812 4，到50°以上降為0.756。坡度50°以下，隨著坡度增大，坡面的水肥條件、土壤穩(wěn)定性等條件變差，水土流失加大，植物生長環(huán)境變差，灌木種類降低，草本植物種類增多，而草本植物種類在影響物種多樣性方面的作用較大，物種多樣性指數(shù)增大；50°以上，植物生長所需的土壤養(yǎng)分、水分及根系分布空間條件更差，只有少數(shù)抗性極強的草本和灌木植物以及串根、萌蘗能力強的樹種如刺槐、構(gòu)樹等可以生存，因此，物種多樣性指數(shù)顯著下降。

表3 不同坡度植物多樣性指數(shù)

3 結(jié)論與討論

經(jīng)調(diào)查，寶雞市城鎮(zhèn)(郊)陡坡及人工立面護坡主要植物有38種，隸屬于26科35屬，草本植物種類較為豐富，灌木層物種組成比較單一，草本層對物種多樣性的貢獻最大。不同坡度下護坡植物群落各層次物種組成和優(yōu)勢種不同。優(yōu)勢種喬木層是構(gòu)樹，灌木層優(yōu)勢種在坡度20°～30°、30°～40°時為酸棗、枸杞和迎春花，40°～50°為葛藤和扶芳藤，坡度在50°以上時為迎春花。不同坡度邊坡植被植物優(yōu)勢種不同，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r，以鄉(xiāng)土樹種為主，合理選擇配置護坡植物，使邊坡植被趨于穩(wěn)定性。在20°～40°之間建議物種植酸棗和枸杞，40°～50°栽種葛藤和扶芳藤等藤本作為護坡植物。草本層根據(jù)坡度選擇適宜種類，20°～30°種植酢醬草，30°～40°種植早熟禾，地膚可以在40°～50°坡度上栽種，50°以上最好選擇蒿屬的鐵桿蒿作為護坡植物。

不同坡度的邊坡植被多樣性指數(shù)發(fā)生規(guī)律性變化，可以說明群落的穩(wěn)定性[20-22]。不同坡度邊坡植物物種組成不同，各多樣性指數(shù)值出現(xiàn)變化：50°以下，隨著坡度的增加，植物物種多樣性增大；50°以上，植物物種多樣性明顯下降。邊坡水土流失治理中，還應(yīng)根據(jù)不同坡度植物生長立地條件的變化，注意植物種類的搭配，采取喬灌草結(jié)合，充分發(fā)揮藤本植物作用，調(diào)節(jié)植物組成結(jié)構(gòu)，營造物種多樣性水平高、群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、整體功能發(fā)揮良好的群落環(huán)境，使護坡植物群落發(fā)揮最優(yōu)護坡效果，體現(xiàn)其生態(tài)功能[23-27]。

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