衡阳紫色页岩路堑边坡绿化植物配置的研究

周树良，段 炼，曾崇奇，曾 臻，胡 蔚

(衡阳市林业局，湖南 衡阳 421000)

紫色页岩吸热性强，昼夜温差大，易受热胀冷缩影响而物理分解，剥落形成碎屑状物质，分化成紫色土，尤其在高温多雨季节，物理风化更为强烈[1-4]。以紫色页岩为主要类型的裸露边坡植被恢复难度大、成活率低，严重影响城市绿化景观和城市品位，同时存在安全隐患。

自20世纪90年代以来，各级政府在衡阳紫色页岩地区进行生态恢复，经多年检验，保留了一些生态恢复模式[5]。植被恢复是生态恢复的重要环节，退化生态系统的恢复与重建是以植被恢复为前提[6]。紫色页岩自然恢复模式下，植被生长主要受制于土壤条件，草地、灌草、灌丛和乔灌模式长期作用可改善区域环境，促进新物种增加，对植被恢复有积极作用[7]。本研究采用目前效果比较明显的“三维植被网护坡喷植技术”[8-10]进行紫色页岩路堑边坡绿化，对衡阳地区裸露边坡自然覆绿植被和紫色页岩植被进行调查和分析，结合测土配方查询结果，筛选几种常见的绿化草本和乡土树种进行边坡喷播试验，然后对边坡绿化植物生长情况进行调查研究，根据绿化植物生长情况结合植物根系固坡分析，构建最优化的紫色页岩边坡绿化植物组合模式。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地选择衡阳市城区蔡伦大道、蒸阳北路、蒸湘北路、吉兴垃圾场、松木工业园区，是典型的紫色页岩地貌，边坡紫色页岩分化紫色土容易脱离不稳定，无土层覆盖，自然覆绿难度大，长期裸露。平均降雨量1346.7mm，年平均温度为17.2～18.6℃，无霜期281～297d。

1.2 试验设置

本研究选用草灌乔植物品种：狗牙根Cynodondactylon(Linn.)Pers.、黑麦草LoliumperenneL.、车轴草TrifoliumrepensLinn.、高羊茅FestucaelataKeng ex E. Alexeev (Gramineae)、紫穗槐AmorphafruticosaLinn.、马尾松PinusmassonianaLamb.、刺槐RobiniapseudoacaciaLinn.、构树Broussonetiapapyrifera(Linn.) L′Her.ex Vent.、马棘IndigoferapseudotinctoriaMatsum.。

根据边坡坡度、边坡高度、边坡稳定性，分别对各试验路段裸露边坡进行边坡绿化试验(见表1)。

表1 边坡绿化喷播试验Tab.1 Spray seeding test of slope greening 地点坡度/(°)地类设计植物绿化模式蔡伦大道30～80紫色页岩紫穗槐、狗牙根铁丝网喷播绿化蒸阳北路35～50紫色页岩紫穗槐、马棘、高羊茅、狗牙根铁丝网喷播绿化吉兴垃圾场50紫色页岩马尾松铁丝网喷播绿化蒸湘北路35～50紫色页岩车轴草、黑麦草、狗牙根、刺槐、马棘、紫穗槐铁丝网喷播绿化松木工业园35～45紫色页岩构树铁丝网喷播绿化

1.3 试验方法和指标调查

1.3.1 外业观察 2016年春季2～3月实施边坡绿化，定期进行边坡绿化植物生长情况观察并及时做好表征性指标的观测，且做好记录。

1.3.2 调查统计 分路段分小班进行外业调查统计，主要统计边坡绿化植物平均地径(木本)、高度、根系长度、须根或侧根(大于5 cm的一级侧根)数、绿期、抗病性、固坡性。

1.3.3 相关指标

(1)绿期：目标植物叶片绿期，为了间接表征目标植物耐寒性、耐旱性，分别于2016年7月、8月、9月、12月和2017年1月、2月中旬分6次集中观测各试验点标准地各目标植物保持黄绿以上绿度的天数(考虑各目标草本种群个体差异，以种群中群体75%为核定标准)。

(2)抗病性：选取1m2大小的单位面积样方，根据单个标准地内每个目标草本类别的个体与种群抗细菌性或真菌性病害情况(以发病病症有无为界定标准)，分为优(未感病植株数量占该草本种群整体百分数，简称“未感病”≥90%)、良(60%≤未感病<90%)、差(未感病>60%)3个等级。每个目标植物同一试验点观测3个标准地，确定样本株，取平均值，确定抗病性等级，同时注意各个目标植物生命周期的长短差异。2016年夏秋两季各观测2次。

(3)固坡性：根据植物根系分布特点进行边坡绿化植物根系固坡分析。

1.4 数据采集与统计分析

数据采集：采用标准地对角线五点取样法，根据需要确定样本株5～13株，每个试验点取3个样。2016年7月、12月和2017年7月中旬分3次测量目标植物地径(木本)、高度、根系长度、须根或侧根数。

统计分析采用描述分级统计法和算术平均值统计法。

2 结果与分析

2.1 边坡绿化草本植物生长情况

根据边坡绿化植物生长情况调查统计进行综合分析，几种草本植物都比较耐瘠薄、覆绿快、抗病性都强，根系都比较发达，狗牙根单株须根数比较少，但是秆下部匍匐地面蔓延，节上常生不定根，根系分布广而深，可形成致密的草皮，再生力很强。车轴草绿期最长，黑麦草绿期较短，夏季高温季节地上部分基本枯萎。边坡草本植物生长情况见表2。

表2 边坡草本植物生长情况Tab.2 Growth of herbaceous plants on slope植物品种平均高度/cm根系平均长度/cm单株侧、须根数根系类型绿期/d抗病性狗牙根481614须根系270优车轴草261320直根系330优黑麦草272020须根系240优高羊茅221424须根系270优

2.2 边坡绿化木本植物生长情况

对边坡绿化木本植物生长情况综合分析，发现紫穗槐和马棘长势最快，根系为主直根型，一年生苗最大根系可达0.5m，可以深入紫色页岩边坡缝隙。马尾松、构树和刺槐根系为水平根型，主要着生在边坡表层。马尾松长势比较慢，因马尾松喜光、喜温，越是与草本植物混播的越受草本植物影响。马尾松是常绿针叶树，其他树种均为落叶树。

由于紫色页岩边坡坡度比较陡，为了通道安全考虑，防止边坡植物倒伏带来安全隐患，优先选用抗风的主直根型灌木植物。因此，紫穗槐和马棘是一种边坡绿化的优势灌木树种，固坡抗风效果较好；刺槐和构树虽然适合紫色页岩生长环境，但是因为根系浅，树形高大，抗风性差，不适宜作为边坡绿化树种，详见表3。

表3 边坡木本植物生长情况Tab.3 Growth of woody plants on cut slope植物品种平均地径/mm平均高度/cm根系平均长度/cm单株侧、须根数根系特点绿期/d抗病性紫穗槐8.0794515主直根型270好马尾松2.0191217水平根型365好刺槐2.8192720水平根型270好构树4.6191416水平根型270好马棘11.51154415主直根型270好

2.3 边坡绿化植物组合模式构建

对照灌草绿化植物生长习性，本研究构建几组最优化的紫色页岩边坡植物组合绿化模式。研究发现灌草植物组合绿化模式在紫色页岩路堑边坡绿化效果较好，覆盖度90%以上。植物组合绿化优于单一草种和单一树种绿化，灌草植物正好优势互补，早期草本植物作为地被植物迅速覆绿，减少径流，保持水土，为灌木生长保水、保肥；后期灌木生长，可以深层固坡，美化边坡，构建灌草立体生态防护体系，达到恢复自然植被的目的，适合各种紫色页岩路堑边坡绿化，具体见表4。

表4 边坡绿化植物组合模式分析Tab.4 Analysis on the combination model of slope greening plants模式地段植物组合边坡地类景观效果覆盖度/%根系固坡特性1蒸湘北路紫穗槐+车轴草 紫色页岩草灌立体景观100草灌综合固坡2蔡伦大道紫穗槐+狗牙根紫色页岩草灌立体景观95草灌综合固坡3蒸湘北路马棘+狗牙根紫色页岩草灌立体景观100草灌综合固坡4蒸阳北路马棘+高羊茅紫色页岩草灌立体景观90草灌综合固坡

3 结论与讨论

紫色页岩裸露边坡的治理不是简单的土建工程，也不是单纯的种草复绿，而是需要进行系统的生态修复[11]。植被恢复不仅可以构建退化生态系统的初始植被，还可有效改善土壤结构、养分状况和微生物环境，从而促进整个生态系统结构和功能的恢复，因此，植被恢复是退化生态系统恢复与重建最重要、最有意义和最根本的技术措施[12-15]。草本易退化，并且根系较浅，护坡及抗旱等效果较差，后期浇水、防火等养护工作难度大，因此，边坡绿化通常以灌木为最终目标植物[16-17]。实践证明，先种草后植灌建立的灌草带在调水、保土、聚土、调肥方面效果明显[18]。因此选择和配置合适的植物并保证施工质量是边坡绿化的关键所在[19-20]。

本研究表明，边坡绿化植物以乡土树种灌木紫穗槐、马棘为主，搭配优势草本狗牙根、车轴草和高羊茅，构建灌草植物组合绿化模式，创建一个模拟生态系统，有利于防止水土流失、保持边坡的稳定性、提高紫色页岩路堑边坡生态效益和社会效益，对湘中丘陵地区紫色页岩路堑边坡绿化具有重要的指导意义。有些偏远地方裸露边坡立地条件复杂，施工不便，需要因地制宜创新施工模式、更换绿化植物品种，还可以试着引入一些耐瘠薄的花卉和藤本植物，增强边坡绿化植物的观赏性。