山西中南部工程邊坡綠化的植物選擇

郭 婷，張志強，謝寶元

（北京林業大學水土保持學院，北京100083）

近幾十年來，由于經濟快速發展，大量的施工、建設項目不可避免地出現了一些人工坡面。由于人工坡面極易造成水土流失以及滑坡，同時人們對生活環境質量的要求提高，希望擁有一個覆蓋率高的綠色空間。進行裸露工程邊坡綠化，不僅可以防止水土流失、美化環境，而且可以凈化空氣，因此勢在必行[1-3]。

工程邊坡多為墊方或挖方，坡陡土緊，土壤多為混雜母質，植物生長條件差，進行植物材料選擇尤為緊要。目前，我國在高速公路綠化中應用到了激流林業、蘸漿造林、激素與高分子化合物輔助造林等技術[4]。護坡方法主要有片石砌護護坡法、六角形預制砼塊護坡法、土工網植被護坡法、土工格室植草護坡法、三維網植被護坡法等[5]。也有的采用了生態修復措施，以植草、掛網噴混植生等生物工程措施結合一些穩定工程措施，同時在植被品種選擇方面，應用到了喬灌草結合的配置模式[6]。黃啟堂等[7]運用層次分析法對福建省351種藤本植物構建了福建省高速公路邊坡綠化的選擇體系，并據此得到適用的藤本植物。龔琴等[8]研究鄉土植物在廣梧高速公路生態綠化中的應用，以利用鄉土植物為原則，模擬自然生態系統的組成和結構，并結合實際的自然生境條件以及植物本身的生物、生態學特征，篩選出適宜的鄉土樹種。這些技術和方法在我國的工程邊坡綠化中起到了很大的作用。無論哪種方法，植物材料的選擇是不可缺少的，應用綠色植物材料護坡，不僅可以起到美化環境、緩解司機視覺疲勞的作用，還能夠有效地防止坡面裸露、水土流失以及由于雨水沖積造成路面和路基的損壞。但是，工程邊坡綠化在植物材料選擇方面存在盲目選擇植物材料、靜態化設計、大密度栽植、大量使用外來植物和草本等問題[9]。因此，針對性地選擇植物材料，是目前提高工程邊坡綠化效果的關鍵措施。

1 研究地區概況

本研究以高速公路、工程建設邊坡及自然坡面為客體，其中高速公路邊坡是主要對象。路線為太長高速、大運高速、太原環城高速，區域地理位置為北緯35°36′～38°01′，東經111°20′～113°15′；海拔介于350～1 300m之間，典型地貌為太原盆地、長治盆地、臨汾盆地。本區域為大陸性季風氣候，屬于暖溫帶輕半干旱地區，作物栽培制度有以下2種類型。（1）2年3熟栽培植被區。它包括太原盆地和長治盆地，年均氣溫8.8℃，無霜期170 d，年降雨量450～550mm。土壤為在黃土和紅色黏土母質上發育的淡褐土性土和碳酸鹽褐土性土。天然植被多見散生的側柏、荊條、酸棗等灌叢和白羊草等草本植物；栽培植物有楊、柳、榆、槐、椿，還有核桃、棗、梨、蘋果、葡萄；農作物有玉米、冬小麥、谷子、高粱、豆類等。（2）1年2熟栽培植被區。其主要是臨汾盆地，年均氣溫12.6℃，無霜期190 d，年降雨量500mm。土壤為在黃土母質上發育的碳酸鹽褐土。天然植被有狼牙刺、荊條、酸棗等灌叢和白羊草、蒼耳等草本植物；栽培植物有楊、柳、桐、槐、椿，還有核桃、棗、桃、蘋果、葡萄；農作物有棉花、冬小麥、玉米、谷子、甘薯、花生等。

2 研究方法

應用實地調查的方法，調查地點選擇太長高速、大運高速、太原環城高速，調查內容為不同坡向邊坡的土壤水分、土壤緊實度、植被覆蓋度、植物種類、樹高、植物的胸徑、地徑等。應用EM-50土壤水分測量儀對邊坡5，10，15 cm這3個深度的土壤水分進行測量；應用硬度測量計測量邊坡的緊實度；用GPS定位樣地，采用常規方法，調查植物的種類、密度、覆蓋度、高、徑、冠等等；應用SPSS軟件分析評價立地類型。

3 結果與分析

3.1 立地類型劃分

任何植物都有其適生的空間、時間等多維環境。在一個氣候植被區內，工程邊坡宜林相似性主要體現在坡向、坡度、坡位、土壤緊實度等方面。這些因素都是通過影響土壤水分，引起植物分布、生長發育的分異規律。

3.1.1 坡向與土壤水分 選擇黃土母質坡度為25°～30°間的49塊樣地，分析它們之間的水分差異性。結果表明，在陽坡、半陽坡和陰坡3個坡向間的土壤水分差異極顯著。

進一步確定差異來源，分別對半陽坡、陽坡、陰坡之間進行多重比較。陽坡、陰坡之間和陰坡、半陽坡之間土壤水分含量差異極顯著；半陽坡、陽坡之間土壤水分含量差異不顯著，將黃土坡半陽坡與陽坡合并稱為陽坡。

3.1.2 坡度與土壤水分 調查中發現，土壤水分與坡度之間存在相關性。特別是在陽坡條件下，可以用二次方程式來描述二者之間的關系。用SPSS處理，得到自然黃土坡條件下坡度階（X）與平均植被覆蓋度（Y）的方程式：

Y=19.727-0.111X-0.001X2

隨著坡度的增加，土壤含水量呈明顯的下降趨勢。這是由于坡度增加導致了坡體受雨面減小，土壤獲得水分驟然減少。同時，隨著坡度的增加，土壤水分獲得了更多的重力勢能，導致土壤水分更多的流失。而土壤水分的減少也必然會導致植物生長的減弱，從而制約植物在陡坡的分布。

3.1.3 母質與土壤水分 山西中南部的丘陵及二階臺地，土壤母質主要有3種類型，即黃土、紅色黏土和土石堆積物，其上分布的植被也有明顯不同。通過土壤水分調查的方差分析，3種類型母質間有顯著差異，表明土壤母質也是影響植物分布和生長的重要因素。

采用相同的方法，對坡位和土壤緊實度與土壤水分的關系進行了方差分析，結果顯示，它們之間差異不顯著。

3.1.4 立地類型劃分 根據立地因素差異性分析可以看出，土壤母質、坡向、坡度對工程坡面的立地質量影響顯著，則以它們作為主要因素，劃分工程坡面立地類型如表1，2所示。

3.1.4.1 黃土母質（表1）

表1 黃土母質類型劃分

3.1.4.2 其他土壤母質 其他母質在調查區較少，特別是土石母質坡面更少，設置坡向調查樣地困難，土壤水分和植被覆蓋度在坡面上的差異性主要反映在坡度上（表2）。

表2 其他土壤母質類型劃分

3.2 植物分布

任何植物的發生、發育甚至消亡，都有其相適宜的環境。一般環境條件下都會有植物定居、發展。為了篩選適宜工程邊坡栽培的植物，對該區域自然坡面的天然植被和工程坡面的人工植被分別進行了調查。

3.2.1 晉南盆地

3.2.1.1 自然坡面 在坡面下部較緩的部位分布的植物主要有荊條、山桃、繡線菊、青蒿、鐵桿蒿、白羊草、苦荬菜、白首烏、地黃等，在較陡的坡面分布的植物主要有臭椿、刺槐、酸棗、狼牙刺、白羊草、菅草等。

3.2.1.2 工程坡面 人工栽培的植物有側柏、旱柳、火炬樹、丁香、黃金柏、紫穗槐、膠東衛矛、金葉女貞、五葉地錦、紅葉小檗、苜蓿、山蕎麥等。其中，黃金柏、紫穗槐、苜蓿、膠東衛矛、金葉女貞、五葉地錦生長旺盛，綠化效果好?；鹁鏄湓谙逻吰律L，根蘗都很旺盛，遮蔽了原來同植的側柏和苜蓿，樹根甚至穿過混凝土水槽在農田形成了根蘗苗，容易入侵為害，值得注意。

3.2.2 晉中、晉東南盆地

3.2.2.1 自然坡面 在坡面下部較緩的部位分布的植物主要有白榆、沙棘、山野豌豆、黃刺玫、荊條、杠柳、青蒿、鐵桿蒿、白羊草、苦荬菜、白首烏、地黃等，在較陡的坡面分布的植物主要有臭椿、刺槐、酸棗、白羊草、菅草等。

3.2.2.2 工程坡面 人工栽培的植物有側柏、圓柏、臭椿、旱柳、火炬樹、丁香、紫穗槐、檸條、山桃、連翹、膠東衛矛、爬地柏、五葉地錦、紅葉小檗、苜蓿、山蕎麥、早熟禾等。

在70°左右的工程坡面，栽植的檸條效果最好，其植株生長旺盛，已經郁閉；爬地柏、五葉地錦覆蓋坡面也有很好的效果；人工種植的苜蓿覆蓋度很低；噴播的草坪第1年水土流失嚴重，第2，3年有一定效果，后期退化嚴重。

3.3 植物材料選擇

按照前述植被區和不同立地類型，總結植被分布規律和人工栽培經驗，提出了不同立地類型區可選擇的植物材料（表3～6）[10]。

表3 晉南盆地工程邊坡的植物材料選擇（一）

表4 晉南盆地工程邊坡的植物材料選擇（二）

表5 晉中盆地工程邊坡的植物材料選擇（一）

表6 晉中盆地工程邊坡的植物材料選擇（二）

以上4個表分別按晉南和晉中不同母質、坡度條件下將適合的植物篩選出來，在35°以下的邊坡適宜種植高大喬木結合草本和灌木；在35°～55°的邊坡適合種植灌木，配合草本種植；在55°～69°的邊坡適合種植草本；70°以上的邊坡不適合植物生長，不要強求綠化。

4 結論

土壤母質、坡向、坡度是影響工程邊坡植被恢復的主要環境因素，依據這些主要因素，在植被區的基礎上進行了立地類型劃分；總結自然植被分布規律和人工栽培經驗，為不同立地類型區提出了可選擇的植物材料。

火炬樹在晉南盆地的下邊坡生長，根蘗都很旺盛，遮蔽了原來同植的植物，樹根穿過混凝土水槽在農田形成了根蘗苗，易入侵為害，值得注意。在較陡的工程坡面，栽植檸條的效果最好，植株生長旺盛，可郁閉；爬地柏、五葉地錦覆蓋坡面也有很好的效果；人工種植的苜蓿覆蓋度很低；噴播的草坪第1年水土流失嚴重，第2，3年有一定效果，后期退化嚴重。

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