1、基于石质边坡生态修复的植物调查作者：陈龙雨，裴宗平 时间：2011-12-27摘 要 ： 本 论 文 在 充 分 了 解 植 物 和 立 地 的 基 础 上 ,根 据 徐 州 地 区 岩 石 边 坡 植 物 修 复 的 实 际 情况 和要达到的目标， 通过室内查阅资料分析和野外调查， 以筛选出最佳适宜的植物材料。 本次 研究野外调查选取的六个典型山体分别为：拉犁山、韩山、九里山、王山、泉山、云龙山。 按不的山体和山体的坡向，选择典型的群落设置样方。样方大小为 20X20 平方米。调查内 容为 :乔木， 灌木等的种类和数量 ; 其它如观察植物的生长状况 ， 植物标本的采集， 树高和盖 度及照相等
2、工作同时进行。其中灌丛未设置样方，只调查记载植物种类，估计其盖度。 根据植物选择与配置的原则， 通过调查结果分析， 本文最终得出三种徐州地区岩石边坡生态 修 复 的 植物 配 置 方 案 ， 分 别 为 ： 第 一 ： 刺 槐 、 构 树 、 女 贞 +紫 穗 槐 、 海 桐 、 荆 条 +狗 牙 根 、 早 熟 禾 。第 二 ： 紫 穗 槐 、 海 桐 、 火 棘 +白 三 叶 、 紫 花 苜 蓿 。 第 三 ： 侧 柏 、 构 树 、 紫 叶 李 +紫 穗槐、海桐+ 葎草、爬山虎 。关键 词： 生态修复；岩石边坡；物种多样性；植物选择0 引 言随着经济的发展， 资源开发与环境建设的矛盾越来
3、越受到人们的关注。 如何让岩石边坡 恢复植被， 已成为我国生态环境建设中面临的一个重大难题。 目前在技术方面存在引进、 模 仿的居多， 进行科研开发、 本地化的研究较少， 造成在实施过程中某些项目失败。 究其原因在项目具体实施前施工单位未对周边的立地、 植被、 土壤等进行调查， 没有科学进行植物种类选配和建植方式的选择 1。 如何结合当地生态环境， 大力开发乡土灌木甚至小乔木和草本 植物进行岩石边坡的生态修复,与当地自然植被景观构成一体,并创造自然演替的植物群落条 件, 成为岩石 边坡生态修复研究的关键点和难点。 坡面植被恢复技术的成功实施， 需要科学 地进行植物品种的选配和建植方式的选择。生
4、态演替理论、生物多样性理论、生态位理论、 生态适应性理论、 景观生态学理论等为生态修复奠定了理论基础 2。 本项研究在总结、 借鉴 国内外有关研究成果的基础上， 对徐州地区的几个典型的山体边坡进行生态调查， 重点研究 植被恢复过程中的植物群落特征、 生物多样性变化以及植物对干旱逆境的生态适应性等， 探 讨不同生态恢复技术措施的恢复效果，筛选适应性强的徐州地区岩石边坡生态修复的物种， 以期恢复和重建稳定的生态系统。1 研 究 方 法1.1 考查方法按不的山体和山体的坡向，选择典型的群落设置样方。样方大小为 20X20 平方米 。调 查内容为:乔木， 灌木等的种类和数量 ; 其它如观察植物的生长状
5、况， 植物标本的采集， 树高 和盖度及照相等工作同时进行。 其中灌丛未设置样方， 只调查记载植物种类， 估计其盖度 3。 按考查的先后顺序对这几座典型的山体进行编号，分别为：A（拉犁山）、B（韩山）、C（九里山）、D（王山）、E（泉山）、F （云龙山）。1.2 物种多样性分析方法物种多样性指数反映群落结构和功能的复杂性以及组织化水平， 能比较系统和清晰地表 现各群落的一些生态学习性，利用物种丰富度指数(S) 、反 映群落多样性高低的 Shannon 一 Weiner 指数( H)、 度量群落 优势度的 Simpson 指数(D)和反映 群 落中不同物种多度分布均匀程4度的 Pielou 均匀度
6、指数( J sw )作为样地物种多样性的测度指标采用如下测度公式(1)丰富度指数(S) S=出现在样地中的物种数(2) Shannon 一 Weiner 指 数(H)SH = Pi LnPii =1。不同植物类型物种多样性式中:S 为丰富度指数， 即标准样地所有物种数;Pi = NiN ， 代表第 i 个 物种的相对多度或相对显著度;N 为所有物种的个体数之和，N i 为第 i 个 物种的个体数。下面出现的多样性公式中同名变量的意义均是相同的，故仅在此次出现时加以说明。(3) Simpson 指数(D)D = 1 S2 Pii =1(4) Pielou 均 匀度指数( J sw )J sw =
7、 H LnS2 考 查 结 果 分 析 及 植 物 选 择 研 究2.1 群落结构、物种种类组成物种种类组成及结构是决定群落性质最重要的因素，也是鉴别不同群落类型的基本特 征， 群落的优势种与建群种对群落结构和环境的形成有明显的控制作用 5。 因此， 调查不同 生态恢复技术类型的植物群落优势物种种类组成及结构配置， 对了解群落特性、 分析群落生 物多样性具有重要意义 6。 生态学上的优势种对整个群落具有控制性影响， 对生态系统的稳 定起着举足轻重的作用， 若把群落中的优势种去除， 必然导致群落性质和环境的变化。 群落 的不同层次可有各自的优势种 7。表1 不同样地类型群落优势物种种类组成样地群
8、落号 群落优势种 群落总盖度样地A样地 B 样地 C 样地 D 样地 E 样地F侧柏,构树,紫穗槐,狗牙根侧柏,榔榆,构树,爬山虎,狗尾巴草 紫穗槐,刺槐,构树,紫花苜蓿,海桐 湿地松,刺槐,紫花苜蓿,紫穗槐,早熟禾 侧柏,构树,高羊茅,爬山虎,海桐 侧柏,构树,紫穗槐,白三叶,狗牙根75%70%90%85%80%95%从表 1 可看 出， 各类型样地的群落优势种均较丰富， 群落总盖度以样地 F(云龙山)最高，为 95%，其 次是样地 C(九里山), 样地 D(王山)。样 地 A(拉犁山) 的草本层优势种为狗牙根， 灌木层优势种为紫穗槐， 乔木层优势种为侧柏； 样地 B（韩山） 的草本层优势种
9、为狗尾巴草 ， 无灌木层优势种， 乔木层有侧柏， 构树， 但覆盖度较低且长势一般， 尚不能成为整个群落的 建群种，表明群落演替还处于初期阶段； 样地 E（泉山） 的群落组成主要有海桐、 火棘两种 种常绿灌木，受到上层树种影响的草本层植物草草， 其长势依然旺盛， 表明野生的牧草生 态恢复中是一种重要的群落物种。综合来看，样地 F（云龙山）的群落物种种类最为丰富， 群落结构也最完善， 表明在人工生态恢复过程中， 人为进行科学、 合理的植物选择可以加快 形成良好的植物群落，加速岩石边坡的生态恢复进程。2.2 植物物种多样性分析物种多样性在群落学研究中得到广泛的应用， 是通过度量群落中植物种的数目、
10、个体总 数以及各种多度的均匀程度来表征群落的组织水平， 而物种多样性指数是表征群落特性的重 要指标， 在反映群落的生境差异、 群落的结构类型、 演替阶段和稳定程度等方面均有一定的 意义 8。本文采用较为普遍的 4 个植 物多样性指数衡量不同修复措施群落植物物种多样性， 即物种丰富度指数(S)、 Shannon 一 wiener 指数(H)、 Simpson 指数(D) 和 Pielou 均匀度指数 (J)。指 标 类表2 不同样地类型植物物种丰富度与多样性指数型样 地 类型A B C D E F物种丰富度指数 17 20 17 18 21 30Shannon-weiner指数 1.1544 1
11、.0212 0.9876 1.2320 1.3720 1.544Simpson指数 1.3420 1.2586 1.2024 1.4032 1.5234 1.789Pielou均匀度指数 1.1012 1.0876 1.0230 1.1986 1.3024 1.520- 3 -中 国 科 技 论 文 在 线 http:/图1 不同样地类型的物种多样性指数由图 1 可知， 不同样地按物种丰富度排序为 FEBDC=A,不 同样地按 Shannon-weiner 指数排序为 FEDABC,按 Simpson 指数排序 为 FEDABC, 按 Pielou 均匀度指 数 排序为 FEDABC。由上述排
12、序可以看出，A、B、C 三地 的物种丰富度和生物多样性指数均较小，这主要 是因为这些样地的植物层次不够丰富。而 D、E、F 三地的物种丰富度和生物多样性都比较 大， 这说明从人工生态恢复到自然恢复形成的植物群落， 植物物种多样性有增大的趋势， 表 明在岩质边坡人工实施不同生态恢复技术措施， 可重建人工森林生态系统并促进植物群落不 同程度地朝向更高阶段演替。 群落的物种组成及结构对生态恢复的效果影响较大， 人为采取 生态恢复技术措施后， 群落层次明显增加， 林下植物生长的水肥热等条件变好， 植物种类逐 渐增多， 植物生长与分布趋向稳定， 群落朝演替的高级阶段发展， 稳定性增强， 抗干扰能力 变强
13、， 对立地的适应能力也加强， 植物多样性和均匀度变化幅度相对减小， 群落生态系统趋 于稳定。3 植 物 的 选 择 与 配 置为了尽快恢复生态系统， 首先应选择速生的先锋植物， 为后续生长的植物创造条件， 然 后选择耐热、 耐寒 、 耐旱 、 耐湿等生性粗放的优良植物组合， 以确保在极端不利条件下仍能 保持良好的坡面植被覆盖。 在边坡生态恢复的植被中， 草本植物具有生长速度快、 覆盖率高 的优点; 而灌木具有生长周期长、根系发达的优点。草本护坡在初期因有较高的覆盖率，能 减缓雨水对坡面造成的面蚀及沟蚀 9。 然而单纯草本护坡， 养护成本较高， 且难于维持四季 常绿的景观效果， 且生态群落单一，
14、 层次结构简单， 对于恶劣气候抵抗能力差， 容易引起大 面积退化， 不适合边坡生物防护的可持续发展。 灌木护坡， 植株充分发育后， 冠幅扩张， 能 达到有效的坡面覆盖， 根系深入坡面土层或岩石缝隙中， 起到生物锚杆的作用， 且用豆科灌 木护坡，其根瘤菌具有固氮作用，能逐步增加坡面土壤肥力，从而逐步改善坡面土壤结构， 有利于其他植物的生长 10。但单纯的灌木护坡存在绿化初期植被覆盖率较低、植物层次单 一等问题。 灌草结合的护坡形式， 充分利用草本植物速生、 覆盖率高及灌木植株较高、 灌幅大、 根系深的优点， 形成灌草结合的混合植物护坡结构， 发挥植物间的互补、 依存关系， 逐渐改善坡面微环境，实
15、现植物护坡的可持续发展。 根据徐州地区的气候特征和边坡特征， 通过本次生态考查和查阅有关资料， 本着因地制宜的原则，选择以下物种作为徐州地区岩石边坡生态修复的候选植物。表3 徐州地区岩石边坡生态修复的候选植物类别名称乔 木侧柏，刺槐，构树，女贞，紫叶李，青枫灌 木紫穗槐，海桐，迎春，火棘，杜鹃，荆条藤 本葎草，爬山虎，常春藤草 本狗牙根，早熟禾，狗尾巴草，白三叶，紫花苜蓿关于植物的搭配问题， 应该尊重植被群落生态演替的自然规律， 遵循生物多样性原则和生态系统稳定性原则、 适应性原则和物种共生原则， 进行科学配置， 形成最佳植物群落， 构 建一种自养型生态系统。 前期用生长迅速的禾本科或豆科植物
16、作为先锋草， 并引入较原始的、 能耐受恶劣环境条件的生物， 后期逐步引种灌木、 乔木， 形成在恶劣条件下稳定的植物群落 。 用生物手段人为加快坡面植物群落的演替速度， 利用较低成本在陡峭的岩石坡面构建具有自 生长能力的生态系统， 最终使坡面与当地生态环境融为一体。 过对六个典型的样地进行调查， 发现岩石边坡植物群落结构可以归纳为三种类型： 第一种是 :灌木(常绿、 落叶)+草本(一年生 、 多年生)的结构类型，如样地 C（九 里山）; 第二种是 :乔木( 常绿)+灌木(落叶)+藤本(常绿) 的 结构类型， 如样地 D（王山） ;第三种是 :乔 木 （ 落叶） +灌木(常绿)十草本( 一年生、
17、多年生) 的结构类型，如样地 F（云龙山）。4 结论与建议根据植物选择与配置的原则， 通过调查结果分析， 本文最终得出三种徐州地区岩石边坡 生态修复的植物配置方案，分别为：第一：刺槐、构树、女贞+紫穗槐、海桐、荆条+狗牙根、早熟禾 第二：紫穗槐、海桐、火棘+白三叶、紫花苜蓿 第三：侧柏、构树、紫叶李+紫穗槐、海桐+葎草、爬山虎 本论文仅是半年内的研究成果， 时间很短， 由于野外条件和干扰因素的限制， 未能对植物、 土壤中其它一些重要的生态指标进行全面的观测， 所以试验结论有待于在实践中进一步 检验。针对本研究的不足之处，还需做到以下研究工作: (1)对生态恢复过程中的土壤侵蚀状况和植物生物量的
18、变化情况进行调查研究，以便更全面、准确地进行景观评价和研究生态恢复效果；(2)不同恢复技术措施土壤性状的差异在较长的演替序列中如何引起群落植被的变化， 还需要进一步研究；(3)建立生态修复景观评价的模型，将定性和定量的方法相结合，量化计算部分生态学指标，并将之应用于建立的生态修复模型中。参 考文献 (References)1 张俊云， 李 绍才，周德培. 岩石边坡护坡技术J .路基工 程，2000,24 （5 ）：1-32 赖世桂 .漳龙高速公路砂溪石质边坡的生态治理技术J .草业科学， 2002,14（7）：58 -603 许文年， 王 铁桥，叶建军. 岩石边坡护坡绿化技术应用研究J .水利
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