不同岩质边坡复绿植物多样性与土壤特性

黄 月，鲁小珍，胡海波，胡国长，马 冰

(1.南京林业大学，江苏 南京 210037； 2.江苏省山水生态环境建设工程有限公司，江苏 南京 210001)

不同岩质边坡复绿植物多样性与土壤特性

黄 月1，鲁小珍1，胡海波1，胡国长2，马 冰1

(1.南京林业大学，江苏 南京 210037； 2.江苏省山水生态环境建设工程有限公司，江苏 南京 210001)

选择在南京、苏州废弃宕口岩质边坡上采用挂网喷播和鱼鳞坑围堰方式建立6个植物配置模式共18个群落观察试验组，分析恢复4 a后不同岩质边坡复绿植物多样性与土壤特性指标。结果表明：花岗岩质边坡，刺槐+紫穗槐+紫花苜蓿群落多样性指数和丰富度较高；灰岩岩质边坡，刺槐+马棘等植物具有极强的生态位优势。植物多样性指数之间相关性显著，多样性指数、丰富度指数与有机质含量、土壤孔隙度的相关性较强，丰富度与最大持水量相关性明显，均匀度指数与最大持水率、孔隙度的相关性较差。

岩质边坡；土壤特性；植物多样性

20世纪中期以来，国内兴建了许多采石场以满足城市基础建设对于各种石材的旺盛需求[1]。江苏省矿产资源虽不丰富，但露采矿业一度成为丘陵山区的支柱产业[2]，露采宕口对生态环境存在着不同程度的影响与破坏[3]，由此引发了一系列严峻的环境和社会问题，如水土流失、地质灾害、环境污染、破坏自然景观等，对社会经济的可持续发展构成了严重威胁[4]。

目前，不同岩质类型有多种生态修复方法[5]。挂网喷播是削缓岩面坡度挂网作为载体，再将客土、种子、肥料、保水剂和粘合剂等按比例搅拌均匀后喷射到坡面，形成10～15 cm的复合客土层[6]；鱼鳞坑围堰是在坡度较陡地上修筑半圆形坑穴排列似鱼鳞状，其具有较强的水土保持作用，有利于恢复生态植被[7]。本文调查研究苏州、南京具有代表意义的已复绿宕口，分析不同岩质边坡复绿植物多样性与土壤特性指标，以期为类似条件下边坡复绿提供参考[8]。

1 研究区概况

江苏省位于30°46′—35°07′N、116°22′—121°55′E。年均温为13.6～16.1 ℃，气候温和、四季分明。全省年均降水量704～1250 mm，降水分布南部多于北部，沿海多于内陆[9]。苏州、南京这2处废弃矿山点多面广，跨越2个温度带，结合植物对气候的适应性及植物的耐贫瘠和耐旱能力，选定喷播植物乔木有刺槐(Robiniapseudoacacia)、合欢(AlbizziajulibrissinDurazz)、女贞(Ligustrumlucidum)、盐肤木(Rhuschinensis)；灌木为马棘(Indigoferapseudotinctoria)、紫穗槐(Amorphafruticosa)、紫花苜蓿(Indigoferapseudotinctoria)、胡枝子(Lespedezabicolor)、火棘(Pyracanthafortuneana)；草本包括三叶(Trifoliumrepens)、结缕草(Zoysiamatrella)、狗牙根(Cynodondactylon)、高羊茅(Festucaarundinacea)等。

2 调查项目和方法

2.1 调查内容

依据苏州、南京母岩及土壤类型的不同，于2009年6月采用挂网喷播和鱼鳞坑围堰方式建立A～F 6个植物配置模式，每种植物群落均设试验组3个，共18个群落观察试验组。试验组面积灌木类为2 m×2 m，草本类为1 m×1 m，测定其恢复4 a后植物种类、株数、高度、覆盖度。2013年7—9月进行植被调查和土样的采集。土壤物理学方法测定样方容重、孔隙度、最大持水率[10]，重铬酸钾容量法测定土壤有机质含量[11]。

Shannon-Weiner多样性、Margalef丰富度和Pielou均匀度计算公式如下[12]：S-W多样性：H=-∑(PilnPi)(i=1，2，…，S)；Margalef丰富度：R=(S-1)/ln(n)；Pielou均匀度：E=H/ln(S)。式中：S为群落总物种数；n为全部种总个体数；ni为各个物种个体数；Pi=ni/n。

表1 各调查区域立地情况

2.2 数据处理

采用SPSS 19.0对数据进行Pearson相关分析。

3 结果与分析

3.1 植物物种多样性分析

根据表2不同试验组植物群落物种多样性指数得知，6个植物配置S-W平均指数由大到小排列表现为F>E>A>B>D>C，结合观测记录得知植物生长状况较好的为A、B的刺槐+紫穗槐+紫花苜蓿群落，C、D的刺槐+马棘+胡枝子群落以及E、F的刺槐+马棘群落。Margalef指数，试验组A表现为A1>A3>A2，试验组B表现为B2>B3>B1，试验组C表现为C2>C1>C3，试验组D表现为D1>D2>D3，试验组E表现为E1>E3>E2，试验组F表现为F1>F3>F2。对于Pielou指数，试验组A表现为A1>A3>A2，试验组B表现为B2>B1>B3，试验组C表现为C2>C1>C3，试验组D表现为D1>D2>D3，试验组E表现为E1>E3>E2，试验组F表现为F1>F2>F3。

3.2 植物多样性及其土壤特性关系

根据18个试验组的植物多样性与土壤特性Pearson相关分析(表3)得知，植物物种多样性指数之间相关性较高，具体表现为多样性和丰富度的相关系数为0.952(P<0.01)，多样性和均匀度相关度系数为0.883(P<0.01)，丰富度和均匀度的相关系数为0.864(P<0.01)。

土壤有机质与植物多样性、丰富度相关性达到显著水平，相关系数为0.610、0.601(P<0.01)；土壤容重、孔隙度与多样性相关性较高，相关系数分别为0.608(P<0.01)、-0.493(P<0.05)；孔隙度、最大持水量与多样性和丰富度关联性较强，而与均匀度指数与容重、孔隙度的相关性较差；最大持水度与孔隙度直接相关数明显系数为0.651(P<0.01)。

4 讨论

4.1 不同岩质边坡植物群落物种多样性

观测18个试验组均发生不同程度退化现象，根据地表草本枯死物，认为草本在初期能够生长，但当灌乔木郁闭以后，草本层在水、肥、阳光等方面的竞争逊于乔灌层，草本开始退化，直至完全消失。

苏州试验组喷播种子多为乔木如合欢、盐肤木和女贞，但由于很多植株不适应边坡立地条件，生长较为缓慢，只有少部分可以在灌木或草本荫庇下存活[13]。苏州金山浜花岗岩边坡岩质坚硬，坡度陡峭，采取挂网喷播与鱼鳞坑围堰相结合的方式。该试验组多采用豆科植物刺槐+紫穗槐+紫花苜蓿，固氮能力强，喷播后植物多样性高于苏州灰岩质边坡藏书硅砂厂。南京青龙山灰岩质边坡试验组刺槐+马棘+紫花苜蓿+紫穗槐的配置灌草根系发达，交织成稳定植物群落结构，生态位优势明显。总体而言，试验组多样性指数高，其均匀度指数也较高，群落表现趋于稳定。

表2 植物群落物种多样性关系

4.2 土壤有机质与植物多样性指数关系

一般认为自然植物群落土壤有机质与植物多样性有显著相关性[14]，但边坡复绿工程中基质是经客土、种子、肥料等按比例调配，复合土层厚度有限且有机质含量、养分相对低，对植物多样性影响较小。边坡复绿后期管理应注重适量控制肥料，适时浇水，促进植物的发育生长，实现对群落演替方向的调控。

表3 植物多样性指标与土壤特性Pearson相关分析比值

*：**为在0.01水平(双侧)上显著相关；*为在0.05 水平(双侧)上显著相关。

4.3 土壤因子与植物多样性指数关系

土壤容重、孔隙度可粗略估计土壤结构的松紧状况，土壤机械阻力主要对植物根系生长产生影响，所以这2个因子与植物多样性指数相关性明显[15]。植物多样性主要体现在灌木类型上，而土壤质地和结构决定最大持水率。客土喷播基质厚度不均匀，草本植物退化而灌木根系分布较广，最大持水率与植物多样性的相关性相对不明显。

5 结论

不同边坡类型而言，花岗岩质边坡刺槐+紫穗槐+紫花苜蓿群落，灰岩岩质边坡刺槐+马棘+紫花苜蓿+紫穗槐群落表现出较高的多样性指数和丰富度指数；就6个试验组而言，豆科植物灌草组合有利于受损生态系统边坡恢复[16]，鱼鳞坑围堰有利于水土保持，这些措施都有助于植物根系的生长，这表明植物多样性指数、丰富度指数与有机质、土壤孔隙度的相关性较强。

本研究对不同岩质边坡复绿过程中植物多样性和土壤特性指标进行了初探，还需要通过长期观测及大量试验进一步证明植物群落多样性演替方向和土壤因子之间相互影响机制。

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Revegetation Plant Diversity and Soil-property of Different Rock Slope

HUANG Yue1，LU Xiao-zhen1，HU Hai-bo1，HU Guo-zhang2，MA Bing1

(1.NanjingForestryUniversity，Nanjing210037，Jiangsu，China； 2.ShanshuiEco-environmentalConstructionEngineeringCompany，Nanjing210001，Jiangsu，China)

This paper were established 6 plant configuration modes，a total of 18 observation groups in the abandoned rock slope of Nanjing and Suzhou，which using net-suspended spray seeding and scale-hole cofferdam.After 4 years later，we analyzed and compared species diversity indices with different soil type.Meanwhile，the relationship between vegetation factors and species diversity were studied.The results showed that the Shannon-Weiner index，Margalef index and Pielou index ofRobiniapseudoacacia+Amorphafruticosa+Medicagosativacommunities were relatively high in granite slope，however，Robiniapseudoacacia+Indigoferapseudotinctoriain limestone with stronger niche advantage.The diversity indices have a significant relation with the content of organic matter，soil porosity.The maximum moisture capacity correlate markedly with Margalef index，while having no significant difference with Pielou index as well as the porosity.

rock slope；soil property；plant diversity

2014-10-22；

2014-11-24

江苏省地质矿产勘查局科研项目([2012]14号)

黄月(1988—)，女，江苏南京人，南京林业大学生物与环境学院硕士研究生，从事城市生态学研究。E-mail：617843126@qq.com。

鲁小珍，南京林业大学生物与环境学院副教授。E-mail：188089555@qq.com。

10.13428/j.cnki.fjlk.2015.03.015

S718.57

A

1002-7351(2015)03-0070-04