以表層土壤作為客土噴播基材的公路邊坡綠化初期效果研究

曹子龍，陳 兵

（交通運(yùn)輸部科學(xué)研究院，北京100029）

0 引言

公路建設(shè)清表施工產(chǎn)生的表層土壤中，含有大量的腐殖質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀等養(yǎng)分，除此之外往往還含有豐富的鄉(xiāng)土植物種子資源和土壤微生物資源。因此，表層土壤是可以重復(fù)再利用的寶貴資源。表土資源的利用在公路建設(shè)植被恢復(fù)中越來越得到重視，并且在部分公路建設(shè)過程中進(jìn)行了簡單的利用，如對(duì)公路擾動(dòng)區(qū)域利用剝離的表土進(jìn)行覆蓋或回填復(fù)墾利用等[1-3]。客土噴播技術(shù)自20世紀(jì)90年代引入我國，現(xiàn)已成為比較成熟的邊坡綠化技術(shù)[4-6]。本研究以在建的廣州至樂昌高速公路工程為依托，以表層土壤作為主要客土基材，結(jié)合客土噴播施工工藝，通過開展對(duì)比試驗(yàn)研究，為進(jìn)一步探索表土利用技術(shù)在高速公路邊坡綠化中的應(yīng)用進(jìn)行了有益的嘗試。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于廣東省英德市黎溪鎮(zhèn)，處于南亞熱帶向中亞熱帶的過渡地區(qū)，屬亞熱帶季風(fēng)氣候;該區(qū)域平均降水量為2 400mm，蒸發(fā)量為1 718mm，年平均日照時(shí)數(shù)為1 631.7h，年平均氣溫為21.1℃；土壤類型主要為赤紅壤。

2 研究方法

2.1 試驗(yàn)邊坡設(shè)置

本研究以在建的廣州至樂昌高速公路（樁號(hào)為K206+143～K206+250）右側(cè)邊坡作為試驗(yàn)邊坡，并以該路段相對(duì)應(yīng)的左側(cè)邊坡作為對(duì)照邊坡。試驗(yàn)邊坡高度為7m，坡比為1∶1，屬于土質(zhì)邊坡；對(duì)照邊坡高度為11m，坡比為1∶1，屬于土質(zhì)邊坡。

2.2 試驗(yàn)材料

本研究試驗(yàn)邊坡客土基材所用土壤材料為附近路段路基清表施工過程中收集的表層土壤，對(duì)照邊坡客土基材所用土壤材料為非表層土壤。

2.3 試驗(yàn)方案

2.3.1 施工工藝

本次試驗(yàn)所選定的試驗(yàn)邊坡及對(duì)照邊坡均采用客土噴播施工工藝進(jìn)行施工。

2.3.2 材料配比方案

為增強(qiáng)試驗(yàn)邊坡與對(duì)照邊坡的對(duì)比性，試驗(yàn)邊坡客土基材土壤完全為表層土壤，對(duì)照邊坡客土基材土壤完全為非表層土壤，配比方案見表1。

表1 試驗(yàn)邊坡及對(duì)照邊坡客土噴播基材中表層土壤與非表層土壤配比方案

2.3.3 植物種配比方案

為增加試驗(yàn)邊坡與對(duì)照邊坡的可比性，試驗(yàn)邊坡與對(duì)照邊坡噴播植物種選擇相同的配比方案，植物種配比方案見表2。

表2 試驗(yàn)邊坡及對(duì)照邊坡客土噴播植物種配比方案

2.3.4 施工時(shí)間

試驗(yàn)邊坡施工時(shí)間為2011 年12 月22 日開始，12月23日完工；對(duì)照邊坡施工時(shí)間為2011年12月15 日開始，12 月16 日完工。施工時(shí)間基本相同，均為2011年12月中下旬。

2.4 邊坡植物觀測(cè)

2.4.1 樣方設(shè)置

采用隨機(jī)抽取樣方，然后固定樣方的觀測(cè)方法。試驗(yàn)邊坡和對(duì)照邊坡各隨機(jī)設(shè)置3個(gè)固定觀測(cè)樣方，每個(gè)樣方的規(guī)格為1m×1m，四角用小木樁固定，用細(xì)繩形成四邊。

2.4.2 觀測(cè)時(shí)間和觀測(cè)內(nèi)容

客土噴播施工完畢后，對(duì)試驗(yàn)邊坡和自然邊坡所設(shè)置的固定觀測(cè)樣方每月觀測(cè)一次，觀測(cè)內(nèi)容包括植物種類、株數(shù)、蓋度、高度、生長情況等。

3 結(jié)果與分析

3.1 試驗(yàn)邊坡綠化效果整體評(píng)價(jià)

試驗(yàn)邊坡于2011年12月22日開始進(jìn)行客土噴播施工，于12 月23 日施工完畢。至2013 年8 月下旬，試驗(yàn)邊坡坡面穩(wěn)定，無水土流失情況發(fā)生，坡面植被已形成以蕨類植物鐵芒萁為主，伴生有當(dāng)?shù)匾吧s草的鄉(xiāng)土植物群落景觀，邊坡植被覆蓋率為91%，植被覆蓋度較高，邊坡整體綠化效果較好。

3.2 試驗(yàn)邊坡與對(duì)照邊坡綠化效果對(duì)比分析

圖1、圖2 分別為2012 年4 月下旬及2013 年8月下旬試驗(yàn)邊坡及對(duì)照邊坡植被平均蓋度對(duì)比土。從圖1和圖2可看出，客土噴播綠化初期，試驗(yàn)邊坡和對(duì)照邊坡植被平均蓋度較為相似。至2012年4月下旬，試驗(yàn)邊坡和對(duì)照邊坡植被平均蓋度分別為72%和70%。經(jīng)過一個(gè)生長季后，試驗(yàn)邊坡和對(duì)照邊坡植被平均蓋度發(fā)生了較明顯的變化。至2013 年8 月下旬，試驗(yàn)邊坡和對(duì)照邊坡植被平均蓋度分別為91%和80%，前者明顯高于后者。

圖1 邊坡植被平均蓋度（2012年4月下旬）

圖2 邊坡植被平均蓋度（2013年8月下旬）

圖3 邊坡植物種相對(duì)蓋度（2012年4月下旬）

圖4 邊坡植物種相對(duì)蓋度（2013年8月下旬）

圖3、圖4 分別為邊坡植物種相對(duì)蓋度對(duì)比圖。從圖3和圖4可看出，客土噴播綠化初期，試驗(yàn)邊坡與對(duì)照邊坡植被群落組成相似。至2012年4月下旬，試驗(yàn)邊坡和對(duì)照邊坡植被均以狗牙根群落為主，伴生有多花木蘭、鹽膚木、多花胡枝子等植物種的人工草本植物群落。經(jīng)過一個(gè)植物生長季后，試驗(yàn)邊坡植被群落開始逐漸發(fā)生演替。群落中植被蓋度最大的植物種狗牙根，逐漸被鄉(xiāng)土植物種鐵芒箕代替。至2013 年8 月下旬，試驗(yàn)邊坡植被群落已演替成為以蕨類植物鐵芒萁為主，伴生有當(dāng)?shù)匾吧s草的鄉(xiāng)土植物群落。而對(duì)照邊坡經(jīng)過一個(gè)植物生長季后，植物群落未發(fā)生明顯的群落演替。至2013 年8 月下旬，對(duì)照邊坡植被群落仍為以狗牙根群落為主，伴生有多花木蘭、鹽膚木、多花胡枝子和極少量野生雜草種的人工草本植物群落。

上述研究結(jié)果表明，采用表層土壤作為主要客土基材進(jìn)行客土噴播綠化，可有效促進(jìn)邊坡植被向著鄉(xiāng)土化植物群落演替。

3.3 試驗(yàn)邊坡綠化效果與自然邊坡植被效果對(duì)比分析

截止2013 年8 月下旬，通過對(duì)試驗(yàn)邊坡綠化效果與附近地段以蕨類植物為主的自然邊坡植被進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)邊坡經(jīng)過一個(gè)生長季后，其植被群落特征與自然邊坡已經(jīng)較為相似，均表現(xiàn)為以蕨類植物鐵芒萁為絕對(duì)優(yōu)勢(shì)植物種的鄉(xiāng)土植物群落。從圖5和圖6可看出，試驗(yàn)邊坡和自然邊坡植被平均蓋度和優(yōu)勢(shì)植物種相對(duì)蓋度均較為相似，試驗(yàn)邊坡和自然邊坡植被平均蓋度分別為90%和98%，前者略低于后者；作為群落絕對(duì)優(yōu)勢(shì)植物種的鄉(xiāng)土植物種鐵芒萁的相對(duì)蓋度分別為91%和95%，前者略低于后者。

圖5 邊坡植被平均蓋度（2013.08.20）

圖6 邊坡植物種相對(duì)蓋度（2013.08.20）

另外，截止2013 年8 月下旬，試驗(yàn)邊坡和自然邊坡植被平均高度分別為21cm和44cm。試驗(yàn)邊坡經(jīng)過一個(gè)生長季后，其植被平均高度明顯低于自然邊坡。這說明試驗(yàn)邊坡客土噴播綠化后，在短時(shí)間內(nèi)，邊坡植被在生長高度上同自然邊坡尚有一定的差距。

上述研究結(jié)果表明，公路邊坡采用表層土壤作為主要客土基材進(jìn)行客土噴播，可顯著促進(jìn)邊坡植被向著鄉(xiāng)土化植物群落演替，并使邊坡植被逐漸與周邊自然邊坡植被群落趨同。

4 結(jié)論

（1）通過試驗(yàn)邊坡與對(duì)照邊坡對(duì)比研究表明，采用表層土壤作為主要客土基材進(jìn)行客土噴播，可有效地促進(jìn)邊坡植被向鄉(xiāng)土化植物群落演替，且植被蓋度明顯高于采用非表層土壤作為主要客土基材進(jìn)行客土噴播的對(duì)照邊坡。

（2）試驗(yàn)邊坡經(jīng)過一個(gè)植物生長季后，邊坡植被特征與以蕨類植物為主的自然邊坡已較為相似，表明采用表層土壤作為主要客土基材進(jìn)行客土噴播，可顯著促進(jìn)邊坡植被向著鄉(xiāng)土化植物群落演替，并使邊坡植被逐漸與周邊自然邊坡植被群落趨同。

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