沪宁高铁沿线句容境内废弃宕口植被恢复的调查研究

张波　吴文浩　万福绪等

摘要 近年来废弃宕口在全球特别在我国迅速增加，已经对地质结构和生态环境造成了损害或者潜在危险正在发生中。以沪宁高铁句容境内沿线的废弃宕口为研究区，选取横山西部宕口（A）、东二宕口（B）、横山东部宕口（C）和东一宕口（D）为研究对象，调查分析了4处废弃宕口植被恢复情况，研究了其土壤理化性质，并提出句容地区废弃宕口植被恢复的措施。

关键词 废弃宕口；土壤理化性质；植被恢复；植物多样性

中图分类号S181.3文献标识码A文章编号0517-6611（2015）07-272-04

Study on Recovery Condition of Vegetation at Discarded Pits in Jurong Section of Shanghai-Nanjing High-speed Railway

ZHANG Bo1， WU Wen-hao2， WAN Fu-xu1* et al

（1. Nanjing Forestry University， Nanjing， Jiangsu 210037； 2. Jurong Forestry Science and Technology Promotion Center， Jurong， Jiangsu 212400）

AbstractIn recent years， discarded pits have increased rapidly in the world， especially in China， accordingly， the special environmental and geologic disasters are happening or in potential developing. In this paper， the pits of the west and east of Hengshan Mountain and East One and Two are selected as objects of studies in Jurong Section of Shanghai-Nanjing High-speed Railway， the recovery condition of discarded pits were investigated and analyzed， soil physical and chemical properties were studied， and measures of vegetation restoration of discarded pits in Jurong City were put forward.

Key words Discarded pits； Soil physical and chemical properties； Vegetation restoration； Plant diversity

宕口是由人类活动对自然山体进行有目的的开发，如采石、挖砂后所废弃的荒山坡地与洼地[1]。废弃宕口作为一种遭受严重人为破坏的土地类型，其土壤的理化性质发生了巨大改变，宕口上的植被种类及数量都较周围未被破坏的土壤要少很多。由于植物在废弃宕口的自然定居过程极其缓慢，为了加速废弃宕口的植被恢复，开展人工修复，特别是根据宕口的具体条件，利用一定的技术措施开展人工修复工作，则是十分必要的[2]。句容区位优势明显，沪宁高铁横穿境内，文化与生态旅游是其经济发展的亮点。废弃宕口的产生，不仅严重破坏了当地森林资源和自然景观，还由于宕口几乎没有挡土墙等防止水土流失的措施，大多也未进行复垦绿化，造成水土流失、滑坡、河道堵塞等生态问题。可见，为了有效遏制宕口对城乡环境的不利影响和破坏，有效规划管理宕口环境和采取植被恢复措施已迫在眉睫。然而，对于废弃宕口植被恢复工程的进行，植被自然演替规律是非常重要的第一手资料[3]，特别是物种多样性对生态系统的稳定和功能的发挥有积极作用[4-5]。笔者

选取横山西部宕口（A）、东二宕口（B）、横山东部宕口（C）和东一宕口（D）为研究对象，对其近年来人工恢复植被状况以及土壤理化性质进行研究，并为句容废弃宕口植被恢复的进一步实施提供参考。

1 背景介绍

1.1 研究区概况

研究区位于江苏省句容市境内，笔者选取横山西部宕口（119°04′46″ E，32°06′03″ N）、东二宕口（119°13′43″ E，32°04′56″ N）、横山东部宕口（119°05′20″ E，32°04′31″ N）和东一宕口（118°48′40″ E，32°04′58″ N）为研究对象。研究区属于北亚热带湿润气候区，四季分明，雨水充沛、集中，日照充足。全年平均气温 14.6～16.4 ℃，最热月平均温度 28.1 ℃，最冷月平均温度-2.9 ℃，年平均降水量 800～1 100 mm，夏季多雨，冬春干旱，无霜期 237d，每年6月下旬到 7 月中旬为梅雨季节。属于江南平原丘陵区，由宁镇山脉和太湖沿岸丘陵组成，为江苏省北亚热带地区，土壤类型为发育在各种岩石基质上的黄棕壤[6]。

1.2宕口基本情况

横山西部宕口地表土壤具有一定土层厚度，但土壤表面多为碎石碴等尾矿。通过削坡、客土复垦等措施改善土壤状况后，种植麻栎（Quercus acutissima）、刺槐（Black locust）等。目前形成的植被群落中，乔木层主要有麻栎、枫杨（Pterocarya stenoptera）、刺槐及人工种植的水杉（Metasequoia glyptostroboides）。林下灌木主要有女贞（Ligustrum lucidum）、构骨（Ilex cornuta）、枫杨幼苗、胡颓子（Elaeagnus pungens）等。草本层主要有络石（Trachelospermum jasminoides）、老鸦瓣（Tulipa edulis（Miq.）Baker.）、延胡索（Rhizoma corydalis）等，藤本植物有菝葜（Smilax china）。山地路旁、林缘及其他部分空地上种植的狗牙根（Cynodondactylon（Linn.）Pers）、三叶草（Trifolium）等，不仅减少了绿地水分的蒸发，同时保持了地温的均衡性。

东二宕口坡面内地形起伏不大，稍加平整坡面、填客土后，种植构树（Papermulberry）、刺槐、刚竹（Phyllostachys）等。目前植被几乎分布于整个山体，生长状况良好，形成了除采石造成的较陡坡以外的明显群落结构，乔木层树种较单一，以灌木和草本居多。乔木层主要有刺槐、构树、广玉兰（Magnolia grandiflora）等。林下灌木主要有金樱子（Cherokee rose）、胡颓子、五叶木通（Lardizabalaceae）、野蔷薇（Rosa multiflora Thunb.）等。草本植物以集群形式分布在坡面凹陷或稍缓有土壤聚集处[7]，主要有络石、猪殃殃（Galium aparine Linn.var.tenerum（Gren.et Godr）Rchb）、华东唐松草（Thalictrum fortunei S.Moore）、梓木草（Lithospermum zollingeri DC.）等。

横山东部宕口地表土壤状况较差，主要通过削坡、添加客土修整坡面。坡面上植被分层明显，种类较单一，地被物不多。乔木层主要有朴树（Celtis sinensis Pers）、构树、椴树（Tiliatuan Szysz.）等。间或有少量灌木植物斑块状分布在立地条件较好的区域，包括女贞、黄连木（Pistacai chinensis）幼苗、卫矛（Pterocarya stenoptera）等。草本层主要有络石、二月兰（Orychophragmus ciolaceus）等，还有少许藤本植物。

东一宕口为石灰岩石型宕口，采取人工措施对宕口露岩局部喷浆播种复绿，通过水泵将河水提升到山顶，浇灌喷浆的区域使草种得以生长。目前形成的植被群落结构较明显，植被生长状况良好。乔木层主要有朴树、构树、杉木（Cunninghamia lanceolata（Lamb.）Hook.）等。林下灌木有长势良好的乡土树种臭椿（Ailanthus altissima）幼苗和野蔷薇等。草本植物有二月兰和老鸦瓣等。

2 研究方法

2.1 样地设置

根据宕口的实际面积，设置面积为20 m×20 m、10 m×10 m等不同类型的样方。对于20 m×20 m的样方，把大样方划分为4个10 m×10 m的样方，再在每个10 m×10 m的样方中4个角落划出2 m×2 m的样方。灌木按2 m×2 m的小样方进行调查，草本在每个2 m×2 m样方中划出1个1 m×1 m的样方进行调查；对于10 m×10 m的样方，直接在此样方内调查乔灌木，然后再设置4个1 m×1 m的样方进行草本调查。最后统一换算成20 m×20 m标准面积样方。

2.2植被群落调查及土壤样品采集

记录树高≥4.0 m的乔木种名、胸径、树高、冠幅、枝下高，同时记录林下更新树种的幼苗和伴生灌木的种名、高度、胸径等。该研究中灌木层指所有高度（H）符合4.0 m>H≥1.5 m的植株；幼苗或幼树指高度H<1.5 m 的木本植株[8]。详细调查灌木、地被、草本（包括蕨类）和层间植物种类、高度及生长情况等。

土壤剖面单点分层取样。取样地点选择在能代表整个宕口土壤的地点，不取路边或肥堆旁的土壤。每层进行多点取样，均匀混合，使土样有代表性。每个点垂直挖土壤剖面至60 cm处，分别在0～20 cm（上层）、20～40 cm（中层）、40～60 cm（底层）用土壤环刀取样，每层均匀采集土壤样品1 000 g作为土壤养分含量测定的样品。将采集到的土壤样品带回实验室风干后过筛，进行各项指标的测定。

2.3植被调查指标的选定

2.3.1

重要性。

重要值（IV）=（相对频度+相对盖度+相对密度）/3。

2.3.2

多样性。

①Margalef丰富度指数：Ma=（S-1）/lnN；

②Simpson 多样性指数：D=1-

∑Si=1Pi2；

③Shannon-Wiener多样性指数：H=-

∑Si=1PilnPi；

④Pielou 均匀度指数：Jsw=H/lnS。

式中，H为Shannon-Wiener指数；S为样方内物种总数；N为全部植物个体数总和；Pi为第i种植物个体数占全部植物总数的百分比。

2.4数据处理

试验数据采用EXCEL、SPSS统计软件处理。

3 结果与分析

3.1 土壤理化性质分析

3.1.1

土壤容重。

研究表明（图1），宕口B、C和D随着土层的加深，土壤容重大致呈现增大趋势。而宕口A中土壤容重呈现低-高-低的变化趋势，由于在采石过程中，尾泥持续排入低洼地，水分不断蒸发和下渗，在自然条件长期影响下，上层土壤的孔隙度大而疏松，土壤容重小；随着尾泥逐渐转入下层，孔隙度小而紧实，土壤密度增大；在土层40～60 cm处，容重又变小了。在废弃宕口，由于废弃矿石不断风化，不同层次土壤容重呈现波动趋势是正常情况。

图14处宕口土壤容重

表14处宕口不同土层厚度土壤化学性质

宕口名称土层厚度∥cmpH有机质（MO）g/kg全氮（TN）g/kg全磷（TP）mg/kg有效磷（AP）mg/kg速效钾（AK）mg/kg

表2不同土层厚度土壤化学性质方差分析

注：**为差异极显著，*为差异显著。

3.1.2

土壤pH。

研究表明，不同宕口和不同土层厚度的土壤pH差异极显著，而地点和土层交互影响下土壤pH没有显著差异。大体上随土壤深度的加深，土壤pH减小。4处宕口pH介于7.16～7.61，平均为 7.40，土壤呈偏碱性。

3.1.3

土壤有机质。由表1可知，4处宕口各层土壤之间有机质含量都呈现明显规律。土壤上层有机质含量最高，20～40 cm土层次之，底土层最低。这可能是随着土壤加深，枯落物和腐殖质层对土壤的影响减弱，深层土壤的理化性质主要受母质层影响，化学形质比较稳定。各林分土壤有机质含量B>D>C>A。由表2可知，不同宕口和不同土层厚度的土壤有机质差异极显著，而地点和土层交互影响下土壤有机质没有显著差异。

3.1.4

土壤全氮。

研究表明，4处宕口各层土壤之间全氮含量都呈现明显规律。全氮含量的变化趋势与有机质含量的变化相吻合。不同宕口和不同土层厚度的土壤全氮差异极显著，而地点和土层交互影响下土壤全氮没有显著差异。

3.1.5

土壤全磷。

研究表明，不同宕口和不同土层厚度的土壤全磷差异极显著，而地点和土层相互影响下土壤全磷没有显著差异。4处宕口随着土壤深度的增加，土壤磷素含量逐渐降低，这可能是由于土壤生物的富集迁移导致磷素不断向表层富积所致。

3.1.6

土壤有效磷。

由表1可知，4处宕口各层土壤之间有效磷含量都呈现明显规律。土壤上层有效磷含量最高，20～40 cm土层次之，底土层最低，这可能是因为部分组织凋落于地面和地下部分根系死亡直接留存于土壤之中，使土壤上层养分较富集。由表2可知，不同宕口和不同土层厚度的土壤有效磷差异极显著，而地点和土层交互影响下土壤有效磷没有显著差异。

3.1.7

土壤速效钾。

研究表明，不同宕口和不同土层厚度的土壤速效钾差异极显著，而地点和土层交互影响下土壤速效钾没有显著差异。大体上，4处宕口表层土壤速效钾高于中层和底层。

3.2植物多样性分析

3.2.1

4处宕口植物群落优势树种组成分析。

重要值是一项综合指标，其大小可反映物种在整个群落中的地位和作用，其值一般介于0～300之间。以综合数值表示植物物种在群落中的相对重要值。林下植被生长情况是林分环境的综合体现，植被的优势种能反映生境的基本特征[9]。由表3～6得出，4处宕口乔木层的优势种分别为麻栎、构树、构树和朴树，其重要值分别为0.557 3、0.715 2、0.643 6和0.528 8。4处宕口乔木层植物优势度均超出同宕口其他植物，主要是因为麻栎、构树和朴树的成熟植株较高，当其生长起来以后，逐渐对其他植物产生一定的荫蔽，从而使被荫蔽植物的生长受到影响。4处宕口灌木层的优势种分别为构骨、野蔷薇、野蔷薇和臭椿幼苗，其重要值分别为0.400 1、0.304 5、0.215 1和0.502 0。在D宕口中，由于臭椿幼苗是乡土树种，对当地环境适应能力强，易成活，因此，相比其他3处宕口灌木层优势种有一定优势度。

表3横山西部宕口乔木层和灌木层树种的重要值

序号植物种名（乔木层）重要值植物种名（灌木层）重要值

1麻栎0.557 3 构骨0.400 1

2刺槐0.262 1 枫杨幼苗0.398 7

3水杉0.229 8 小蜡0.365 1

4黄檀0.216 3 女贞0.303 2

5枫杨0.184 2 胡颓子0.287 8

注：只列出重要值前5位的植物种类。

表4东二宕口乔木层和灌木层树种的重要值

序号植物种名（乔木层）重要值植物种名（灌木层）重要值

1构树0.715 2野蔷薇0.304 5

2刺槐0.275 1绣球绣线菊0.287 7

3紫叶李0.191 1 金樱子0.280 9

4广玉兰0.113 2 紫穗槐0.263 0

5泡桐0.107 4 胡颓子0.255 5

注：只列出重要值前5位的植物种类。

表5横山东部宕口乔木层和灌木层树种的重要值

序号植物种名（乔木层）重要值植物种名（灌木层）重要值

1构树0.643 6野蔷薇0.215 1

2朴树0.587 3女贞0.192 4

3椴树0.240 5竹叶椒0.136 4

4樟树0.146 8黄连木0.136 4

5青桐0.095 3卫矛0.128 0

注：只列出重要值前5位的植物种类。

表6东一宕口乔木层和灌木层树种的重要值

序号植物种名（乔木层）重要值植物种名（灌木层）重要值

1朴树0.528 8臭椿幼苗0.502 0

2杉木0.510 6野蔷薇0.466 8

3构树0.422 0构骨0.331 7

4苦楝0.275 4 紫穗槐0.242 0

5小叶青冈0.256 4 石楠0.227 6

注：只列出重要值前5位的植物种类。

安徽农业科学2015年

3.2.2

4处宕口物种丰富度分析。

Margalef丰富度指数是指在一定大小的样方中的物种数目，它是基于物种存在与否，不考虑种间个体数量，忽略富集种和稀疏种对群落多样性贡献的差异[10]。由图2可知，A宕口和C宕口乔木层Margalef丰富度指数明显高于灌木层，反映了这两宕口乔木层树种较灌木层丰富。由于木本层植物树龄较小，植被恢复还处于初期阶段。B宕口灌木层Margalef丰富度指数高于乔木层，反映了此宕口灌木层树种较乔木层丰富，呈现良好恢复状态。宕口D乔灌木层Margalef丰富度指数差异不明显，说明D宕口物种均匀化程度较为一致，群落处于植被建植中。

图24处宕口物种丰富度

3.2.3

4处宕口植物多样性分析。物种多样性指数相对于物种丰富度是一项能更加全面反映多样性的指标，物种多样性指数是把物种数、个体数、分布特性等信息结合起来的一个统计量，能定量反映林分中物种的丰富度、变化程度及均匀性[11]。4处宕口植物多样性指数见表7。

表74处宕口植物多样性指数

宕口名称植物SimpsonShannon-WienerPielou

横山西部宕口乔木0.480 82.665 50.996 6

灌木0.372 81.821 30.899 2

东二宕口乔木0.342 31.624 90.906 9

灌木0.580 42.056 20.893 0

横山东部宕口乔木0.113 62.228 30.996 3

灌木0.030 91.747 90.839 0

东一宕口乔木0.152 71.442 20.857 5

灌木0.863 11.454 30.904 4

（1）Simpson指数是反映群落优势度的较好指标，还可以反映各物种种群数量的变化情况，值越小表示优势度物种地位越突出，群落内数量分布越不均匀。由表7可知，在A和C宕口中，Simpson指数的顺序是乔木>灌木，这是由于两宕口原有土壤贫瘠，土层薄，立地条件差，适生的植被稀少，经过一段时间恢复，目前还处于植被恢复的初期，植物种类比较单一，数量少。在B和D宕口中， Simpson指数的顺序是灌木>乔木，说明这两处宕口均具有较大自身恢复的潜力，接近理想的植被群落发展类型。但由于在整治恢复过程中，栽植的树种较为单一，尤其表现在乔木上，构树和麻栎的表现较为突出，导致群落中植被多样性不足。

（2）Shannon-Wiener指数是一种较好反映个体密度、生境差异、群落类型、演替阶段的指数[12]。Shannon-Wiener指数的变化趋势同Simpson指数基本一致[13]。Shannon-Wiener指数表明经过初步生态恢复后，群落朝着复杂化方向发展，尤其是B和D宕口，虽然群落中植被多样性单一，还是能看出植被恢复收到了一些效果。而对于A和C宕口，植被建植需要一些时间，必要时还需采取人工措施加快植被恢复过程。

（3）Pielou均匀度指数描述的是一个群落或生境中全部物种个体数目的分配状况。4处宕口Pielou指数的变化趋势同Shannon-Wiener指数和Simpson指数没有明显相关性。4处宕口乔灌木层间Pielou指数差异不大，A、B和C宕口中Pielou指数大小比较结果是灌木略大于乔木，D宕口中Pielou指数大小比较结果是乔木略大于灌木，反映了各宕口乔灌木层间各植物种的分配均匀程度基本一致。由于通过人工集约化营林模式栽植树种，所以各宕口间植物分配及目前生长的均匀程度较一致。另外，4处宕口Margalef丰富度指数的变化趋势与Pielou均匀度指数的变化趋势并不完全一致，这可能是由于均匀度指数与物种数目无关，而与物种的个体数有关。

4结论与讨论

4.1结论

通过对沪宁高铁沿线句容境内4处废弃宕口周边区域林下植被的调查分析，得出以下结论：

（1）由于废弃宕口表土层薄，甚至无表土，在种植技术措施上应有别于山地一般性造林，需要通过集约化的营林措施如异地取土回填或下客土，并通过引进植物种子、微生物、氮素等方法对土壤理化特性进行改良，才能适合植物栽植和生长。

（2）在植被恢复初期，4处宕口林相草本物种较为丰富，乔灌木树种则较为单一，木本层植物树龄较小。B和D宕口相对A和C宕口恢复情况较好，A和C宕口需要采取积极的人工措施加快植被建植进程。

（3）不同宕口的植被生长情况直接受到土壤养分状况的影响。在废弃宕口植被恢复方面，需要注意土壤各养分之间的均匀性和平衡性，以提供植物生长的适宜环境，从而使得被恢复宕口植物生态群落稳定。

（4）树种选择方面要选适应性强，抗干旱，耐瘠薄，易成活的树种，尽量选择乡土树种，可明显增加群落物种优势度。然而，优势种也会对植物群落产生不利的影响，4处宕口的乔木层优势种生长起来后会对林下植物产生荫蔽，影响林下植物生长，从而影响群落演替。调查中还发现，C宕口林下缺乏地被植物覆盖，在陡坡地段易造成水土流失，还需人工对其进行修补。

4.2讨论

废弃宕口的植被恢复是非常缓慢和困难的，应采取积极的人工办法来加快植被建植及植被恢复过程。植被恢复工作的第一步就是对宕口土地进行整改，将宕口的整体生态环境纳入考虑，合理利用原有的土质，合理改善土壤。研究区内4处宕口均在坡面整改后，以异地取土回填或下客土的方式平整坡面，为植物生长创造可行性土壤条件。物种多样性的增加有利于土壤理化性质的改善，而良好的土壤环境又有利于植物的生长，增加物种的种类和数量[14]。

种群配置和树种选择主要由功能要求、种间关系、立地条件、地理位置、栽植技术及管理水平等而定。一般为达到快速绿化、整体景观美丽，先锋种、建群种和造景品种应紧密结合，绿化后层次分明、景色秀美。所以品种配置中宜混交、混种、互为带状，点、穴、线互配为宜，且具有一定造型，如品字、十字、矩形、菱形者均为可灵活运用，并注意不要过度增加施工难度。在充分考虑适生性的前提下，可选择用构树、朴树、马尾松、刺槐、杉木、麻栎、枫杨、广玉兰、泡桐、黄檀、紫穗槐、臭椿、葛藤、菝葜等植物种类。

从尽快恢复植被角度出发，对宕口开展植被恢复尽量选择适应性较广且生长快的树种如刺槐、广玉兰、女贞，同时引进臭椿等乡土树种。根据地形地势等环境条件，还可以种植彩叶树种乌桕、红叶石楠等，以及能在较短时间内覆盖地表的爬藤植物。要达到废弃宕口植被恢复的目标，还要注意不

同生长习惯的植物可能会产生相互抑制的作用，从而影响植被的恢复效果。必要时还应辅以适当的工程措施，在种植时间上必须选择在雨天进行，才有可能达到植被尽快恢复和提高绿化效果的目的。

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