類蘆綠化對邊坡土壤肥力的影響

傅衛民，許建新

(深圳技師學院，廣東 深圳 518116)

類蘆(Neyraudiareynaudiana)作為邊坡綠化先鋒草本植物，與其他植物混合配置或者單一種植，已成為我國長江以南地區邊坡生態修復的一種重要技術方法[1]。類蘆綠化邊坡效果較為顯著，在貧瘠、干旱、土層薄的邊坡環境中既可以快速定植，為其他植物的侵入、生長創造良好條件，又可以防治水土流失和改善土壤環境，為邊坡植被恢復與重建作出重要貢獻[2]。

到目前為止，國內專家學者更多關注的是類蘆的物種特性(如生物學特性、抗逆特性等)、生態價值、經濟價值以及邊坡修復后植物群落、生物多樣性等方面的研究[3-5]，對該植物應用于邊坡修復后的土壤理化性質變化研究相對較少[6-7]。因此，本研究選取深圳地區類蘆綠化邊坡恢復8年、20年的樣地以及坡面與自然山地交界處的樣地作為研究對象，分析類蘆綠化邊坡坡面、坡底種植槽和坡頂自然山地的土壤肥力變化情況，同時分析坡面類蘆等草本植物刈割對土壤肥力的影響，以期為邊坡修復植物配置、邊坡土壤改良和后期邊坡綠化養護管理提供重要參考。

1 研究材料和方法

1.1 樣地概況

深圳市位于廣東省中南沿海地區，屬亞熱帶海洋性氣候，常年平均氣溫23.0 ℃，平均年降雨量1 935.8 mm。在深圳市龍崗區深圳技師學院校園道路邊坡(22°44′38.93″N，114°13′23.03″E)和大鵬新區坪西公路邊坡(22°36′36.75″N，114°25′52.28″E)，通過分析自然環境特征、邊坡修復措施、植被恢復年限和植物群落組成等，選取了6個典型樣地進行土壤取樣分析和植物種類調查。樣地具體情況見表1。

表1 樣地基本情況

1.2 研究方法

1.2.1 土壤采樣

由于邊坡人工噴播植被土層較薄(8～12 cm)，因此不做分層采樣。參照深圳市農業地方標準《園林綠化種植土質量》[8]，對6個樣地進行土壤取樣，每個樣地選取3個位置，分別挖取土樣后混合成一個待檢測的土樣，同時在每個位置用土壤環刀隨機取3個土樣，帶回室內進行土壤理化性質測定分析。

1.2.2 土壤理化指標測定方法

參照深圳市農業地方標準《園林綠化種植土質量》進行測定[8]，其中pH值采用電位法(NY/T 1377—2007)，土壤電導率采用電極法(HJ 802—2016)，有機質采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法(NY/T 1121.6—2006)，全氮采用半微量開氏法(NY/T 53—1987)，全磷采用分光光度法(NY/T 88—1988)，全鉀采用火焰光度法(NY/T 87—1988)，有效磷采用比色法(LY/T 1232—2015)。

1.2.3 數據處理分析

采用Excel 2010和SPSS 19.0進行數據處理和統計分析。所有數值以平均值±標準誤表示。

2 結果與分析

2.1 類蘆綠化邊坡不同位置的土壤肥力特征

對坡頂自然山地(SP1)、邊坡坡面(SP2)和坡底種植槽(SP4)的土壤理化指標分析(表2)表明：邊坡坡面和坡底種植槽的土壤pH值、電導率都高于坡頂自然山地，呈堿性，且坡底種植槽的電導率與邊坡坡面、坡頂自然山地之間差異顯著(P<0.05)；土壤有機質含量表現為SP4>SP1>SP2，即坡面土壤有機質含量最低，坡底種植槽土壤有機質含量最高，三者之間的差異呈顯著水平(P<0.05)；全氮、全磷、全鉀含量，三個位置(SP1、SP2和SP4)之間差異不顯著(P>0.05)，但有效磷含量表現為SP1>SP4>SP2，坡頂自然山地的有效磷含量明顯高于其他兩個位置的含量，差異顯著(P<0.05)。

表2 邊坡不同位置的土壤理化特性

2.2 類蘆綠化邊坡不同恢復年限土壤肥力變化

對類蘆綠化邊坡不同恢復年限樣地的土壤肥力進行分析(表3)，結果表明，隨著恢復年限的增加，邊坡土壤肥力總體呈明顯改善狀態。恢復20年的兩個樣地SP5、SP6的土壤pH值較恢復8年的樣地SP2明顯降低(P<0.05)，且各樣地的電導率(EC值)≤1.3 mS/cm，達到了園林綠化種植土質量要求[8]；恢復20年的兩個樣地SP5和SP6的有機質、全氮含量均高于恢復8年的樣地SP2，特別是恢復20年樣地的有機質含量顯著增加(P<0.05)，是恢復8年樣地的6～7倍；全磷含量隨恢復年限的增加變化不明顯，但土壤全鉀和有效磷含量呈相反情況，恢復20年的樣地全鉀和有效磷含量顯著下降(P<0.05)。

表3 坡面不同植物群落的土壤理化特性

2.3 類蘆綠化邊坡草本植物刈割對土壤肥力的影響

從表4可看出，邊坡植被刈割對土壤肥力的影響較為明顯，其中pH值和有機質、全氮、全鉀、有效磷含量均表現為SP2>SP3，容重、全磷含量表現為SP3>SP2。方差分析表明，對邊坡草本植物進行全面刈割情況下，邊坡土壤有機質、有效磷含量顯著下降(P<0.05)，其他土壤理化指標差異不顯著(P>0.05)。邊坡上主要生長的植物種類為類蘆和芒草，它們屬于多年生草本植物，適應性較強，春夏季生長旺盛，秋冬季時地上部分枯萎，每年枯萎掉落的地上部分(莖和葉)在坡面上積累，并通過自然發酵分解和養分循環進入土壤，使得土壤有機質及速效養分含量增加，同時有利于改善土壤的透氣性、透水性及保水性，使土壤容重值減小。

表4 類蘆及其他草本刈割對土壤肥力的影響

3 結論與討論

從類蘆綠化邊坡坡面、坡底種植槽、坡頂自然山地等位置的土壤理化指標可看出，總體上坡面土壤肥力較差，邊坡坡面和坡底種植槽的土壤pH值、電導率都高于坡頂自然山地。這一方面可能與自然山地、邊坡的植被不同有關，類蘆綠化邊坡主要植物是類蘆、芒草等草本植物，而坡頂自然山地植被主要由檸檬桉、臺灣相思、黃牛木、崗松、桃金娘、芒萁、烏毛蕨(Blechnumorientale)等喬灌草植物組成，種類比較豐富，土壤表層根系分布較多，根系分泌的有機酸、氫離子及凋落物分解過程中產生的酸性物質等會降低土壤pH值；另一方面可能是SP2、SP3樣地所在的格構梁邊坡和坡底種植槽都采用混凝土作為基礎結構建設主要材料，混凝土對邊坡土壤pH值影響較大[9]。對于有機質、全氮、有效磷等指標，坡頂自然山地、坡底種植槽的含量明顯比坡面的高，這可能與邊坡的坡位相關[9]，華南地區雨水多，長期的雨水沖刷導致了營養元素向下坡位、坡腳遷移并匯集。

以類蘆為建群種的各邊坡植物群落類型，如類蘆+芒草群落、類蘆+野牡丹+桃金娘群落、臺灣相思+類蘆群落等，土壤肥力情況基本上達到了園林綠化種植土的質量要求。本研究發現，隨著恢復年限的增加，類蘆綠化邊坡土壤pH值明顯下降，有利于邊坡植物的生長，這與周明濤等[10]的研究結果一致，即土壤pH值變化主要由植被自然演替時間和群落結構的不同引起；同時有機質、全氮含量增加，這可能與類蘆的生物學特性及群落凋落物分解有關，據丁瑜等[11-12]研究發現，邊坡植被恢復過程中，裸露邊坡經過長時間的演變，地上生物量增大，植被種類和數量增多，隨著草灌植被的生長、凋落、分解，有機質來源不斷增多，土壤有機質增加更加明顯，進一步改善了土壤理化性質，增強了土壤緩沖能力，從而提高了坡面的土壤肥力，達到一定恢復年限后甚至可促進植物群落的順行演替發展。

類蘆綠化邊坡植物群落常以類蘆和芒草為優勢建群種，但由于這兩種植物在秋冬季出現嚴重的干枯現象，影響景觀并存在嚴重的火災隱患，因此在公園、校園和建筑周邊等人為活動頻繁區域，每年都會定期進行一次枯草清理。本研究結果表明，枯草清理后，土壤pH值和有機質、全氮、全鉀、有效磷含量均降低，全磷含量和容重增加，可見枯草清理后坡面土壤肥力明顯下降。這是因為枯草清理造成坡面再次裸露，土壤表層枯落物減少，淋溶作用加劇，土壤微生物分解能力降低等，最終影響了土壤結構和肥力。

有研究表明，森林砍伐后也出現類似現象。在森林砍伐后，地表裸露程度增加，地面光照增加，土壤溫度上升，土壤微生物及酶活性增加，同時地表徑流、淋溶作用加強，不易被植物吸收的養分淋失量增大，最終會造成土壤總營養庫含量降低[13-14]。可見，坡面植被和森林植被一樣，無論是枯草清理還是森林砍伐，都能影響土壤養分庫和物理性質的變化。因此，對于坡面草本植物的清理，需要控制刈割頻度，使坡面具備可自我循環的土壤腐殖質來源，補充土壤有機質，當土壤有機質含量加大時，土壤氮素含量相應增加，可為植物的健康生長、植物群落的演替發展和土壤生態系統的改善提供重要基礎保障。