淺談紅層邊坡植物群落恢復(fù)特征的理論依據(jù)

葉文濤，李旭彪

(中國市政工程西北設(shè)計研究院有限公司貴州分公司，貴州貴陽 550000)

紅色巖層(以下簡稱為“紅層”)是外觀上以紅色為主色調(diào)的陸相碎屑巖沉積地層。我國紅層可以劃分為西北地區(qū)紅層、西南地區(qū)紅層、中南、東南地區(qū)紅層。其中，中國紅層分布最廣的是四川盆地。

植被護(hù)坡是利用植被涵水固土的原理穩(wěn)定巖石邊坡同時美化生態(tài)環(huán)境的一種新技術(shù)，是涉及巖土工程、恢復(fù)生態(tài)學(xué)、植物學(xué)、土壤肥料學(xué)等多學(xué)科于一體的綜合工程技術(shù)［1］。

紅層地區(qū)邊坡植物群落的恢復(fù)研究有著特殊自然地理條件和建設(shè)規(guī)模的特點，決定了其研究價值均具有特殊性和典型性。例如，紅層邊坡開挖后土壤有機(jī)質(zhì)含量低，肥效不足，氮、磷、鉀含量低，屬于非耕植土，需改良才能滿足植物生長。又如，在巖石邊坡上恢復(fù)植被，由于沒有土壤，植物不能生長。因此，在巖石邊坡上噴附土壤，以提供植物生長所需的土壤環(huán)境，才能恢復(fù)巖石邊坡的植被。應(yīng)該指出，由于邊坡植被處于特殊的土質(zhì)上，幾年之后，土壤退化會不會影響植被生長及植物群落的發(fā)育?這些問題還研究的很少。因此，為解決工程建設(shè)和生態(tài)恢復(fù)的重大難題，開展有針對性的科學(xué)研究非常必要。目前，紅層地區(qū)部分高速公路、部分地段邊坡出現(xiàn)綠化苗木成片死亡或生長瘦弱緩慢、草坪退化、邊坡石漠化等現(xiàn)象，因此，有必要從植物群落角度分析造成這些現(xiàn)象的原因及提出適合的治理對策。

1 紅層邊坡坡面植物群落恢復(fù)穩(wěn)定性

穩(wěn)定性概念在生態(tài)學(xué)領(lǐng)域中有許多爭議，不同的學(xué)者根據(jù)自己研究方向和實際情況來使用不同的穩(wěn)定性定義［2］。綜合穩(wěn)定性研究的各種文獻(xiàn)可知，目前公認(rèn)的穩(wěn)定性概念有下列三種基本類型:(1)演替穩(wěn)定性。是指群落在達(dá)到演替頂級后能夠進(jìn)行自我更新和能使群落的結(jié)構(gòu)、功能長期維持在一個較高的水平、波動較小的現(xiàn)象;(2)抵抗力穩(wěn)定性。群落在受到干擾后維持其原來結(jié)構(gòu)和功能狀態(tài)、抵抗干擾的能力;(3)恢復(fù)力穩(wěn)定性。群落受到干擾后回到原來狀態(tài)的能力。

這三種穩(wěn)定性概念既有聯(lián)系又有區(qū)別。由于群落演替是生態(tài)學(xué)中最重要的概念之一，因而演替穩(wěn)定性是最早被廣泛接受和認(rèn)同的穩(wěn)定性概念。其中結(jié)構(gòu)指標(biāo)是群落的物種組成。抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性概念都與干擾有關(guān)，所以也被稱為干擾穩(wěn)定性。

綜上所述，各種穩(wěn)定性的概念都有其一定的意義和應(yīng)用價值。同時，穩(wěn)定性的概念上的差異給研究群落穩(wěn)定性帶來一定的困難，因此，在進(jìn)行穩(wěn)定性研究和討論時，弄清是在何種意義下討論穩(wěn)定性是很有必要的。

2 植物群落分析基本指導(dǎo)思想

2.1 生態(tài)位理論

生態(tài)位是指一個種群在生態(tài)系統(tǒng)中，在時間空間上所占據(jù)的位置及其與相關(guān)種群之間的功能關(guān)系與作用。生態(tài)位理論用于指導(dǎo)在進(jìn)行邊坡植被群落穩(wěn)定分析時，要避免引進(jìn)生態(tài)位相同的物種，盡可能使各物種的生態(tài)位錯開，使各種群中具有各自的生態(tài)位，避免種群之間的直接競爭，保證群落的穩(wěn)定。

在植被恢復(fù)及生育過程中，合理利用生態(tài)位原理，可以構(gòu)成一個具有多樣化種群的穩(wěn)定而高效的生態(tài)系統(tǒng)。目前植被護(hù)坡工程中運(yùn)用的喬木、灌木、草本的層次結(jié)合，實際就是充分利用多層次空間生態(tài)位，最大限度地使用有限的光、氣、熱、水、肥資源，從而提高植物群落的穩(wěn)定性和植被護(hù)坡的防護(hù)效益。

2.2 限制因子原理

生物的生存和繁殖依賴于各種生態(tài)因子的綜合作用，其中限制生物生存和繁殖的關(guān)鍵性因子就是限制因子。在進(jìn)行邊坡植被恢復(fù)時，必須明確其關(guān)鍵限制因子。比如在巖質(zhì)邊坡上恢復(fù)植被，由于沒有植物賴以生長的土壤，植物難以生存，顯然土壤成為了關(guān)鍵的限制因子。所以在進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)時，必須找出該生態(tài)系統(tǒng)的限制因子，才能找準(zhǔn)切入點，進(jìn)而有效進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)工作。再比如，紅層地區(qū)的巖石邊坡坡面表層容易風(fēng)化，剝落，坡體表層的肥力很低，一般植物都不能生長，此時土壤的肥力就是關(guān)鍵因子。如果在紅層地區(qū)的巖石邊坡坡面表層噴附肥力土壤，以提供植物生長需要的肥力，才能更好恢復(fù)紅層地區(qū)的巖石邊坡的植被。

2.3 演替理論

群落演替是指在一定區(qū)域內(nèi)群落隨時間而變化由一種類型轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N類型的生態(tài)過程。典型的陸生植物群落演替序列是從環(huán)境條件極端惡劣的巖石表面或貧瘠的砂地上開始的，主要包括以下幾個演替階段(圖1):地衣植物群落階段、苔蘚植物階段、草本植物群落階段、灌木群落階段、喬木群落階段。

圖1 從巖石露頭上開始的群落演替圖

典型人工坡面植物群落演替序列是從無表土的巖石坡面提供一厚層的植物生長基材上開始的，主要包括以下幾個演替階段(圖2):外來類植物群落階段、混合類植物群落階段、鄉(xiāng)土類植物群落階段。

圖2 從人工護(hù)坡上開始的群落演替

需要說明的是，對于巖質(zhì)邊坡的植被演替，由于人為地已經(jīng)為高等植物的生育創(chuàng)造了良好的環(huán)境，因此，不需要再經(jīng)過地衣群落階段和苔蘚群落階段的礦化土的過程。換句話說，采用巖質(zhì)邊坡的植被恢復(fù)技術(shù)，人為地加速了植被演替進(jìn)程，演替可直接從草本群落階段開始。

目前的植被護(hù)坡技術(shù)，多采用與鄉(xiāng)土植物的生理、生態(tài)等特性相近的且易于大量獲得和栽種的外來草坪類、牧草類及灌木類植物作為先鋒型植物，先在人工坡面建立外來的草本型或草灌型先鋒植物群落，然后再演替為鄉(xiāng)土類的灌木型或森林型的植物群落。

2.4 生物多樣性理論

生物多樣性是指一定范圍內(nèi)多種多樣活的有機(jī)體(動物、植物、微生物)有規(guī)律地結(jié)合所構(gòu)成穩(wěn)定的生態(tài)綜合體。而物種多樣性是指物種水平的生物多樣性。

MacArthur 認(rèn)為，穩(wěn)定的群落是指群落的物種多少保持穩(wěn)定的群落，而不穩(wěn)定的群落是指群落中的物種變化很大的群落。物種的多少對自然群落的穩(wěn)定性的作用是最基本的因素。一個物種較多的群落就可能保持穩(wěn)定。對退化的生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)，應(yīng)增加系統(tǒng)內(nèi)的物種多樣性，促使最終生態(tài)系統(tǒng)的演替趨向于穩(wěn)定的地帶性頂級類型。因此，恢復(fù)和重建人為破壞的巖質(zhì)邊坡生態(tài)系統(tǒng)，就應(yīng)創(chuàng)造條件使植被朝向生態(tài)多樣性的方向發(fā)展，而關(guān)鍵就是朝向植物多樣性的方向發(fā)展，并同時考慮物種間競爭和種間互惠關(guān)系對植物多樣性構(gòu)建的影響。

3 結(jié)束語

植被群落穩(wěn)定與否是衡量植被恢復(fù)是否成功的關(guān)鍵，因此，群落研究也是紅層地區(qū)植被恢復(fù)研究的重要內(nèi)容。但目前相關(guān)研究較少，尤其是在紅層地區(qū)植被恢復(fù)技術(shù)盛行的近十年，缺乏邊坡植被恢復(fù)后期的恢復(fù)情況的相關(guān)跟蹤報道，在一定程度上制約了我國紅層地區(qū)植物恢復(fù)質(zhì)量的提高。

鑒于現(xiàn)狀，有必要從植物群落角度分析造成這些現(xiàn)象的原因及提出適合的治理對策。本文淺談了植物群落的內(nèi)容、植物群落特征分析基本指導(dǎo)思想，結(jié)合紅層山區(qū)自然植物群落和邊坡人工植被特征的基礎(chǔ)上，為紅層地區(qū)邊坡植物群落的恢復(fù)分析打下基礎(chǔ);為促進(jìn)紅層地區(qū)邊坡綠化事業(yè)的健康發(fā)展做出貢獻(xiàn)。另外，研究植物群落特征理論依據(jù)，指導(dǎo)今后的紅層地區(qū)綠化實踐具有重要意義。

［1］周德培，張俊云.植被護(hù)坡工程技術(shù)［M］.北京:人民交通出版社，2003

［2］鄭元潤.植被(植物群落)穩(wěn)定性研究評述［J］.生態(tài)學(xué)雜志，2003，22(4):42－48