受損山體人工植物群落建植研究

楊秉建，杜小姣，文沛玲，葉光明，李 博，黃慧青

(深圳市日昇園林綠化有限公司，深圳 518000)

近年來(lái)科技工作者相繼開(kāi)發(fā)出了多種既能起到良好的邊坡防護(hù)作用，又能改善工程環(huán)境、體現(xiàn)自然環(huán)境美的邊坡植物防護(hù)技術(shù)，與傳統(tǒng)的坡面工程防護(hù)措施共同形成了邊坡工程植物防護(hù)體系[1-6]，并已發(fā)展成為公路、鐵路、水利、采礦(石)等相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分，但其在實(shí)施中也存在一些難點(diǎn)問(wèn)題[7-10]。

一是邊坡人工植被退化問(wèn)題突出，由于邊坡綠化防護(hù)投入資金不足，在低投入、低養(yǎng)護(hù)或無(wú)養(yǎng)護(hù)情況下，邊坡人工植物群落死淘率比例較高，不僅造成重復(fù)建設(shè)、資金浪費(fèi)，而且起不到邊坡綠化防護(hù)效果，最終可能會(huì)引起水土流失、坡面坍塌等不良后果[11-14]。

二是對(duì)植物品種選擇和種子配比問(wèn)題研究不足，①如何通過(guò)植物種子配比快速形成綠化、防護(hù)功能[15，16]；②如何按照當(dāng)?shù)剜l(xiāng)土優(yōu)勢(shì)群落的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行種子配比，保障人工群落的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性?xún)?yōu)勢(shì)[17，18]；③在建植人工植物群落時(shí)，可否通過(guò)對(duì)某些因子控制達(dá)到調(diào)控人工植物群落的發(fā)展方向，并使之盡快融入當(dāng)?shù)刈匀恢参锶郝鋄19，20]。

針對(duì)存在問(wèn)題，于2012年結(jié)合三亞市東環(huán)鐵路隧道口及抱坡嶺受損山體植被恢復(fù)工程，開(kāi)展了試驗(yàn)，旨在通過(guò)試驗(yàn)，指導(dǎo)施工，為后續(xù)研究建立試驗(yàn)基地[21，22]。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)自然概況

三亞市地處海南島最南端，位于N 18°09′34″～18°37′27″、E 108°56′30″～109°48′28″。屬熱帶海洋季風(fēng)氣候，年均氣溫25.4 ℃，7月平均最高氣溫28.3 ℃，1月平均最低氣溫20.7 ℃。年平均降水量1 263 mm，6～10月為雨季，降水量占全年的90.2%。太陽(yáng)投射角大，光照時(shí)間長(zhǎng)，年太陽(yáng)總輻射量110～140 kc/cm2，年日照時(shí)數(shù)1 750～2 650 h，光照率為50%～60%。

試驗(yàn)區(qū)原生植被為季雨林和雨林，有小葉白顏樹(shù)(Gironnieracuspidata)、九丁樹(shù)(Ficusnervosa)、海南菜豆樹(shù)(Radermacherahainanensis)、青皮(GreenTangerine)、雞占(Terminaliahainanensis)、香須樹(shù)(Aibiziaodoratissima)、厚皮樹(shù)(Lanneacoromandelica)、鷓鴣麻(Kleinhoviahospita)、小花五椏果(Dilleniaindica)、木棉(FlosBombacis)和檳榔青(Spondiaspinnata)及一些藤本和蕨類(lèi)植物所組成。

地帶性土壤為熱帶磚紅壤性土，其中，海拔500 m以上多為磚紅壤性紅壤、山地黃壤、及山地草甸土等。受損山地以碎屑巖、碳酸鹽巖為主。

1.2 試驗(yàn)因子及其水平

1.2.1 肥料種類(lèi)及其水平 肥料因子用F代替，F(xiàn)i代表該因子的不同水平。

F1尿素—[CO(NH2)2]，含N46%，外觀為白色或淺黃色的結(jié)晶體。購(gòu)自海南富島(中石油)，用量為120 kg/hm2。

F2磷酸二氫鉀-(KH2PO4)，含量KH2PO4≥ 99% ，P2O5≥ 51% ，K2O≥ 33%；pH 4.3～4.7，外觀為白色結(jié)晶或粉末，規(guī)格為農(nóng)用級(jí)磷酸二氫鉀；購(gòu)自安徽華潤(rùn)農(nóng)化有限公司，用量為150 kg/hm2。

1.1.2 草種組合及其水平 草種組合因子用C代替，Ci代表該因子的不同水平。

C1蛇藤(Celastrushookeri)+馬棘(Indigoferapseudotinctoria)+車(chē)桑子(Dodonaeaviscosa)-地毯草(Axonopuscompressus)+類(lèi)蘆(Neyraudiareynaudiana)+波斯菊(Cosmosbipinnatus)+ 馬尼拉結(jié)縷草(Zoysiamatrella)。

C2胡枝子(Leapedezabicolor) +馬桑(Coriarianepalensis)+龍須藤(Bauhiniachampioni)—狗牙根(Cynodondactylon)+假儉草(Eremochloaophiuroides)+結(jié)縷草(Zoysiasinica)+百喜草(Paspalumnotatum)。

每一種組合均按照種子千粒質(zhì)量以木本，草本以0.01∶1.00比例配制，其中，草本均按種子千粒質(zhì)量以等比例混合。

1.1.3 建植技術(shù)及其水平 建植技術(shù)因子用J代替，Ji代表該因子的不同水平。

J1濕式噴播 將配置好的種子、肥料、覆蓋料、土壤穩(wěn)定劑等加入噴播機(jī)與水充分混合，再用噴槍噴灑到坡面，覆蓋無(wú)紡布，常規(guī)養(yǎng)護(hù)。

J2客土噴播 將客土、穩(wěn)定劑、肥料、種子按一定比例配置，加入專(zhuān)用設(shè)備充分混合，通過(guò)泵硬壓縮空氣噴射到坡面，覆蓋無(wú)紡布，常規(guī)養(yǎng)護(hù)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)?zāi)康模貉芯坎煌参锓N類(lèi)組合、基質(zhì)配置不同肥料即采用不同噴播方法對(duì)人工植物群落的影響。

試驗(yàn)設(shè)計(jì)：按L4(23) 進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，即3個(gè)因子、2個(gè)水平、4個(gè)處理(表1)，每個(gè)處理設(shè)3個(gè)重復(fù)，各重復(fù)編號(hào)依此為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。每一處理按不同因子及其水平進(jìn)行組合，如處理3的表示形式為F2C1J2，進(jìn)行搭配的試驗(yàn)處理。

表1 護(hù)坡人工植物群落的多因素試驗(yàn)方案—L4(23)

注：括號(hào)內(nèi)數(shù)字為對(duì)應(yīng)的因子水平

1.3 人工植物群落建植時(shí)間、數(shù)據(jù)采集與分析

于2012年3月播種，每處理播種面積0.8～4.5 hm2，同年9月各處理的人工植物群落形成時(shí)，在每個(gè)處理中隨機(jī)選取3個(gè)樣地(重復(fù))，每一樣地100 m2，并在每一樣地中隨機(jī)抽去5個(gè)測(cè)產(chǎn)樣方，樣方面積1 m2，進(jìn)行一次性地上植物量鮮重測(cè)產(chǎn)。

1.4 方差分析和差異顯著性測(cè)驗(yàn)

采用SPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和計(jì)算。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同試驗(yàn)處理效果及關(guān)鍵因子的作用

對(duì)2種肥料、2種草種組合和2種噴播建植技術(shù)設(shè)置3個(gè)重復(fù)進(jìn)行L4(23)的試驗(yàn)(表2)。

比較4個(gè)處理的試驗(yàn)結(jié)果可以看出：4個(gè)試驗(yàn)處理的效果排序?yàn)椋篎2C1J2>F1C2J2>F1C1J1>F2C2J1，其中，3號(hào)處理(F2C1J2)的地上生物量最高，平均為0.642 kg/m2(鮮重)，表明用肥料F2與C1蛇藤+馬棘+車(chē)桑子—地毯草+類(lèi)蘆+ 波斯菊+馬尼拉結(jié)縷草和J2客土噴播進(jìn)行搭配建植人工植物群落的效果最好；4號(hào)處理(F2C2J1)的地上生物量最低，平均為0.351 kg/m2(鮮重)，即用肥料F2、草種C2胡枝子+馬桑+龍須藤—狗牙根+假儉草+結(jié)縷草+百喜草和建植技術(shù)J1(濕式噴播)進(jìn)行搭配效果最差。試驗(yàn)中2個(gè)處理分別是最好和最差的極端，在這2個(gè)極端中，作為肥料因子的F2是其共有因子，而草種組合與建植技術(shù)完全不同，說(shuō)明草種組合與建植技術(shù)是決定這2個(gè)處理效果差異性的關(guān)鍵因子；同時(shí)可以判斷出F2對(duì)不同因子組合可能存在加合或拮抗作用。

2.2 同一因子的不同水平效果分析

根據(jù)不同因子及同一因子的不同水平對(duì)地上植物量影響程度作圖(圖1)，可以直觀地看出F(肥料)、C(草種組合)和J(建植技術(shù))等不同因子與建成的人工植物群落地上生物量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，也可以看出F1與F2、C1與C2、J1與J2等同一因子的不同水平與建成的人工植物群落地上生物量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

圖1 各因子的不同水平與地上生物量的關(guān)系

試驗(yàn)結(jié)果表明：在F因子(肥料)中，使用尿素比使用磷酸二氫鉀效果好，但效果不突出；在C因子中，使用C1比使用C2效果更好，差異特別明顯；在J因子(噴播技術(shù))中，用客土噴播明顯地優(yōu)于濕式噴播。

2.3 各因子的重要性排序

2.4 邊坡防護(hù)的人工植物群落多因素試驗(yàn)變量分析

對(duì)表2計(jì)算結(jié)果進(jìn)行方差分析(表3)，并計(jì)算各變異來(lái)源與誤差項(xiàng)的均方比，由F值可知重復(fù)間差異不顯著，但A(F)、B(C)、C(J)3個(gè)因子間差異均達(dá)到顯著水平(P<0.05)。

由于每個(gè)因子只有2個(gè)水平，故無(wú)需再作各水平間的差異顯著性測(cè)驗(yàn)，可直接分析其差異性。

變量分析結(jié)果進(jìn)一步印證了以上對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表述的正確性。

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

表3 試驗(yàn)重復(fù)和試驗(yàn)因子的方差分析及F檢驗(yàn)

受損山體由于所處地理位置和自然環(huán)境條件不同，加之受損害形式、被損害規(guī)模和程度等的不同而表現(xiàn)出極其多樣性和復(fù)雜性，因而修復(fù)受損山體植被應(yīng)根據(jù)各種受損山體的具體情況因地制宜、因害施治。當(dāng)原生植被遭受?chē)?yán)重破壞以后，建立人工植物群落則是比較常見(jiàn)的一種修復(fù)方法。經(jīng)驗(yàn)證明，在受損山體建立人工植物群落會(huì)因?yàn)樗捎弥参锲贩N、品種數(shù)量搭配、基質(zhì)物料配比，以及采用播種方法等的不同，所建人工植物群落在結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性、壽命，以及通過(guò)演替融入當(dāng)?shù)氐貛曰騾^(qū)域性植被的能力和速度也會(huì)有很大差異性。試驗(yàn)采用L4(23)在三亞市抱坡嶺對(duì)受損山地建立人工植物群落進(jìn)行正交試驗(yàn)，在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)針對(duì)當(dāng)?shù)刂脖换謴?fù)與重建找到了最佳因子及其因子水平組合，但由于參試因子和因子水平數(shù)量有限，即使最佳組合仍不能較好反映受損山體人工植物群落建植的最好方法，只能具有一定的相對(duì)意義。

另外，試驗(yàn)中草種組合只有2個(gè)選擇，目的是探求每種組合與其他相關(guān)因子搭配的效應(yīng)。因此，4個(gè)處理效果的排序只能表征各處理的組合效應(yīng)，而不代表某個(gè)因子或水平的單一效應(yīng)。例如F2C1J2是最佳組合，但其中C1所代表的7種植物(蛇藤+馬棘+車(chē)桑子—地毯草+類(lèi)蘆+ 波斯菊+馬尼拉結(jié)縷草)不能說(shuō)是本次試驗(yàn)所選14種植物中的最好者，他們有可能隨試驗(yàn)因子和水平組合的變化而變化。當(dāng)然，如果參試因子和因子水平越多，試驗(yàn)結(jié)果就會(huì)越精細(xì)，同時(shí)試驗(yàn)工作量也會(huì)大大增加。

3.2 結(jié)論

(1)在三亞市抱坡嶺受損山地的石質(zhì)邊坡，用2種化肥、2種草種組合及2種建植方法進(jìn)行人工植物群落的3因子、2水平和4個(gè)處理L4(23)的正交試驗(yàn)，以建植當(dāng)年秋季的地上植物量為測(cè)度值進(jìn)行綜合評(píng)估，得4個(gè)試驗(yàn)處理效果依次為：F2C1J2>F1C2J2>F1C1J1>F2C2J1，表明用磷酸二氫鉀、“蛇藤+馬棘+車(chē)桑子—地毯草+類(lèi)蘆+ 波斯菊+馬尼拉結(jié)縷草”與客土噴播建植技術(shù)進(jìn)行搭配(F2C1J2)效果最好。

(2)主要因子和次要因子分析表明，各因子的重要性排序?yàn)椋簢姴ソㄖ布夹g(shù)>草種組合>肥料種類(lèi)。

(3)對(duì)同一試驗(yàn)因子的不同水平進(jìn)行效果比較發(fā)現(xiàn)，在肥料因子中，尿素比磷酸二氫鉀好，在草種組合因子中，“蛇藤+馬棘+車(chē)桑子—地毯草+類(lèi)蘆+ 波斯菊+馬尼拉結(jié)縷草”比“胡枝子+馬桑+龍須藤—狗牙根+假儉草+結(jié)縷草+百喜草”好，在建植技術(shù)因子中，用客土噴播比濕式噴播好。

(4)變量分析表明，試驗(yàn)重復(fù)間差異不顯著；試驗(yàn)因子F(肥料)、C(草種組合)、J(建植技術(shù))間差異均達(dá)到0.05顯著水平。

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