苗春玲，陳子平，王小軍，彭賢鋒

(廣東省水利水電科學(xué)研究院，廣東 廣州 510635)

生態(tài)環(huán)境因子的變化會(huì)使森林生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生相應(yīng)的演化[1]。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，以高速公路為主的基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目不可避免地破壞了原有的植被和土壤，使地面形成再塑的、幾乎沒有種源的母質(zhì)層或巖石[2]。森林生態(tài)系統(tǒng)有著較強(qiáng)的自我修復(fù)能力，通過封禁、人工補(bǔ)種等措施可以實(shí)現(xiàn)退化的森林生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)[3]。然而在開展水土保持監(jiān)理和監(jiān)測(cè)工作中發(fā)現(xiàn)，一是在廣東雨量充沛的地區(qū)，種源充足的情況下存在無(wú)需人工措施重建植被的植被自然恢復(fù)現(xiàn)象；二是在高速公路取土場(chǎng)、棄渣場(chǎng)存在很多裸露坡面長(zhǎng)年植被難以自然恢復(fù)的現(xiàn)象。針對(duì)以上問題，我們結(jié)合包頭至茂名粵境段高速公路工程的監(jiān)測(cè)成果資料，粗淺分析監(jiān)測(cè)區(qū)植被自然恢復(fù)情況和影響植被自然恢復(fù)的因素，以期為同類項(xiàng)目提供借鑒。

1 項(xiàng)目及項(xiàng)目區(qū)概況

包頭至茂名粵境段高速公路工程起點(diǎn)位于茂名信宜市朱砂鎮(zhèn)粵桂交界處的陳金頂，途經(jīng)信宜市朱砂鎮(zhèn)、池洞鎮(zhèn)、懷鄉(xiāng)鎮(zhèn)、信宜市城區(qū)、丁堡鎮(zhèn)、水口鎮(zhèn)，高州市東岸鎮(zhèn)、高州市城區(qū)、泅水鎮(zhèn)、根子鎮(zhèn)、分界鎮(zhèn)，終點(diǎn)位于茂名市電白區(qū)林頭鎮(zhèn)，與沈海高速公路相接，全長(zhǎng)122.3 km，工期29個(gè)月。其水土流失防治責(zé)任范圍為1 291.27 hm2，土石方移動(dòng)量達(dá)554.62萬(wàn)m3，擾動(dòng)面積較大，是擾動(dòng)地表較強(qiáng)的高速公路建設(shè)項(xiàng)目。

包頭至茂名粵境段高速公路地跨信宜、高州、茂名等市，屬亞熱帶季風(fēng)氣候類型區(qū)。信宜市多年平均氣溫22.3 ℃，極端最高氣溫37.4 ℃，極端最低氣溫0.5 ℃，多年平均降水量1 941 mm；高州市多年平均氣溫22.8 ℃，極端最高氣溫37.6 ℃，極端最低氣溫-1.5 ℃，多年平均降水量1 892.7 mm；茂名市多年平均氣溫21.8 ℃，極端最高氣溫37.5 ℃，極端最低氣溫-1.3 ℃，多年平均降水量1 942 mm。

包頭至茂名粵境段高速公路位于低山丘陵區(qū)，項(xiàng)目占地面積比較大，由低山丘陵和濱海平原組成。土壤主要為花崗巖、砂頁(yè)巖母質(zhì)發(fā)育而成的赤紅壤。植被類型屬亞熱帶常綠闊葉林，植被覆蓋度在48%～80%之間，土壤平均侵蝕模數(shù)12 000 t/(km2·a)。

2 研究方法

2.1 植物監(jiān)測(cè)樣地的設(shè)置與植被調(diào)查

在未采取人工植被恢復(fù)措施的1#取土場(chǎng)、2#棄渣場(chǎng)、3#臨時(shí)堆土場(chǎng)和保留原地貌植被的1#對(duì)照樣地(取土場(chǎng)鄰近區(qū))、2#對(duì)照樣地(棄渣場(chǎng)鄰近區(qū))、3#對(duì)照樣地(臨時(shí)堆土場(chǎng)鄰近區(qū))分別設(shè)置固定的植物監(jiān)測(cè)樣地，各樣地內(nèi)設(shè)置5個(gè)2 m×2 m的樣方。2015—2017年每年于3、6、9、12月對(duì)樣地進(jìn)行群落調(diào)查，調(diào)查內(nèi)容包括植物種類、株數(shù)、叢高、蓋度等，喬、灌、草分類記錄。

2.2 數(shù)值計(jì)算方法

優(yōu)勢(shì)度表示一個(gè)種在群落中的地位與作用，可用重要值(I)表示物種在群落中的優(yōu)勢(shì)程度，計(jì)算公式為

I=D+T+F

(1)

式中：D為相對(duì)多度，指群落中某種植物的個(gè)體數(shù)量占群落中所有植物總個(gè)體數(shù)量的百分比；T為相對(duì)蓋度，指群落中某種植物的蓋度占總蓋度的百分比；F為相對(duì)頻度，指群落中某種植物出現(xiàn)的頻度占群落植物出現(xiàn)頻度總和的百分比。

相似性指兩個(gè)樣地或群落之間的相似程度，可用Sorenson指數(shù)表示，計(jì)算公式[4]為

CS=2j/(a+b)

(2)

式中：CS為相似性系數(shù)；j為兩樣地或群落共有的物種數(shù)；a和b分別為比較的兩樣地或群落的物種數(shù)。

當(dāng)CS為0.00～0.25時(shí)為極不相似，0.25～0.50時(shí)為中等不相似，0.50～0.75時(shí)為中等相似，0.75～1.00時(shí)為極相似。

2.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2013和SPSS 16.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 取土場(chǎng)植被自然恢復(fù)情況

取土場(chǎng)植被自然恢復(fù)監(jiān)測(cè)結(jié)果見表1。取土場(chǎng)樣地經(jīng)3年的植被自然恢復(fù)，形成了由鷓鴣草、鋪地黍等組成的草本植物群落，其中鷓鴣草為群落優(yōu)勢(shì)種(重要值252.34%)，群落平均叢高為53 cm，平均蓋度為20.54%；對(duì)照樣地為桉樹、馬纓丹、鋪地黍、類蘆等組成的喬灌草植物群落，群落優(yōu)勢(shì)種為桉樹(重要值103.54%)，群落平均叢高574 cm，平均蓋度達(dá)86.34%。

表1 包頭至茂名粵境段高速公路工程取土場(chǎng)植被自然恢復(fù)監(jiān)測(cè)結(jié)果

經(jīng)比較，取土場(chǎng)樣地群落平均叢高和平均蓋度均低于對(duì)照樣地。從物種組成來(lái)看，前者為草本群落，物種的數(shù)量少于后者，兩樣地為中等不相似(CS值為0.33)。說(shuō)明相比于未擾動(dòng)地貌，擾動(dòng)后的地貌再塑過程中部分原有植物種源丟失，自然恢復(fù)植被以草本植物為主，植被自然恢復(fù)面積達(dá)到可綠化面積的20.54%。

3.2 棄渣場(chǎng)植被自然恢復(fù)情況

棄渣場(chǎng)區(qū)植被自然恢復(fù)監(jiān)測(cè)結(jié)果見表2。棄渣場(chǎng)樣地經(jīng)3年的植被自然恢復(fù)，只出現(xiàn)了鷓鴣草，鷓鴣草為群落優(yōu)勢(shì)種(重要值300%)，群落平均叢高為48 cm，平均蓋度為18.12%；對(duì)照樣地為夾竹桃、鷓鴣草、鋪地黍、馬纓丹等組成的灌草植物群落，群落優(yōu)勢(shì)種為夾竹桃(重要值121.17%)，群落平均叢高68 cm，平均蓋度達(dá)85.66%。

表2 包頭至茂名粵境段高速公路工程棄渣場(chǎng)植被自然恢復(fù)監(jiān)測(cè)結(jié)果

經(jīng)比較，棄渣場(chǎng)樣地群落平均高度低于對(duì)照樣地，平均蓋度遠(yuǎn)低于對(duì)照樣地。從物種組成來(lái)看，2#棄渣場(chǎng)樣地為單一草本群落，物種的數(shù)量少于對(duì)照樣地，兩樣地為中等不相似(CS值為0.40)。棄渣場(chǎng)堆渣后，原有植被遭到嚴(yán)重的破壞，種源流失嚴(yán)重，自然恢復(fù)植被植株較矮，植被自然恢復(fù)面積只占可綠化面積的18.12%。

3.3 臨時(shí)堆土場(chǎng)植被自然恢復(fù)的情況

臨時(shí)堆土場(chǎng)植被自然恢復(fù)監(jiān)測(cè)結(jié)果見表3。臨時(shí)堆土場(chǎng)清運(yùn)后，跡地自然恢復(fù)形成了鋪地黍、狗牙根、鷓鴣草等組成的草本群落，其中鷓鴣草為群落優(yōu)勢(shì)種(重要值186.33%)，群落平均叢高為51 cm，平均蓋度達(dá)80.54%。對(duì)照樣地為鷓鴣草、鋪地黍、狗牙根、馬纓丹等組成的灌草植物群落，群落優(yōu)勢(shì)種為鷓鴣草(重要值110.53%)，群落平均叢高72 cm，平均蓋度達(dá)85.32%。

表3 包頭至茂名粵境段高速公路工程臨時(shí)堆土場(chǎng)植被自然恢復(fù)監(jiān)測(cè)結(jié)果

經(jīng)比較，臨時(shí)堆土場(chǎng)植株平均高度和平均蓋度基本接近對(duì)照樣地。從物種組成來(lái)看，臨時(shí)堆土場(chǎng)物種數(shù)量較多，植物種類較豐富，兩樣地為極相似(CS值為0.85)，群落優(yōu)勢(shì)種相同。表土堆放在臨時(shí)堆土場(chǎng)，大量的種源在表土清運(yùn)后保留了下來(lái)，且臨時(shí)堆土場(chǎng)對(duì)原地表的破壞是暫時(shí)的，地貌恢復(fù)力強(qiáng)，植被生長(zhǎng)茂盛，植被自然恢復(fù)面積達(dá)到可綠化面積的80.54%。

3.4 監(jiān)測(cè)區(qū)植被自然恢復(fù)中的先鋒物種

根據(jù)2015—2017年對(duì)包頭至茂名粵境段高速公路工程擾動(dòng)區(qū)域樣地自然植被恢復(fù)的監(jiān)測(cè)結(jié)果，擾動(dòng)區(qū)監(jiān)測(cè)到的植物種有：禾本科的鷓鴣草、鋪地黍、狗牙根等。上述3種植物中，鷓鴣草所占比例較大，為監(jiān)測(cè)區(qū)的先鋒草種。

3.5 土壤母質(zhì)對(duì)植被自然恢復(fù)的影響

監(jiān)測(cè)區(qū)坡面物質(zhì)組成為含礫紅壤土，下部有含土礫石層分布，人工挖土主要在礫石層的上部進(jìn)行。根據(jù)2015—2017年的植被監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，一定量的礫石能夠促進(jìn)植被的自然恢復(fù)。在水力侵蝕作用下，比較細(xì)的土粒隨著流水搬運(yùn)到了監(jiān)測(cè)區(qū)外，而較大的礫石保存了一部分種源，同時(shí)減少了其下部土壤的水分蒸發(fā)，使礫石下部較濕潤(rùn)，有利于植物生長(zhǎng)。取土場(chǎng)植被相比較棄渣場(chǎng)自然恢復(fù)蓋度較高的原因與地表含有大量的礫石有關(guān)。

4 討 論

(1)在廣東省雨量充沛的地區(qū)，高速公路等開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目若重視表土的保留并覆蓋地表，可使植被得到很大程度的自然恢復(fù)，如3年監(jiān)測(cè)期內(nèi)臨時(shí)堆土場(chǎng)自然恢復(fù)的面積達(dá)可綠化面積的80.54%。

(2)3年的監(jiān)測(cè)期內(nèi)，取土場(chǎng)、棄渣場(chǎng)等在自然恢復(fù)初期植被生長(zhǎng)較差，若要完全覆蓋裸露區(qū)域需要更長(zhǎng)的時(shí)間，因此在高速公路人為擾動(dòng)的前3年內(nèi)，如取土場(chǎng)、棄渣場(chǎng)水土流失十分嚴(yán)重，僅靠植被的自然恢復(fù)來(lái)減輕水土流失是不可行的。

(3)草本植物作為先鋒種，在植被自然恢復(fù)中占有十分重要的位置，因此因地制宜地選擇鄉(xiāng)土草本植物對(duì)人工植被重建有著重要的意義。

(4)礫石覆蓋能夠保存種源，降低土壤水分蒸發(fā)，有利于植物生長(zhǎng)。