困难立地条件下的赣北地区高速公路边坡植物调查及研究

郭永亮，杜 昊，袁平成

（江西农业大学·林学院，江西 南昌330045）

目前，高速公路的整体绿化基本上达到了“路旁有树、普遍绿化”的要求，但绿化水平较低，部分路段上绿化模式单一，绿化树种种类单调。随着高速公路快速发展以及人们对高速公路生态环境愈发重视，逐渐开始围绕着公路生态建设的理论研究[1]。如何做好公路边坡的绿化设计，进而实现公路边坡的可持续发展，成为一个迫切需要解决的问题[2]。国内学者对边坡生态建设的研究主要集中于边坡的植被调查以及边坡综合性评价提升。刘强等[3]研究了福建省高速公路边坡建设问题，找出其生态修复存在的问题，如福建省边坡生态恢复工法复杂，乡土树种少，针对这种情况提出了大规模应用抗侵蚀材料、培育乡土树种种子等生态修复对策理念。季贵斌等[4]研究广河高速公路边坡植物群落的生态适应性并利用AHP层次分析法进行评价，发现草灌混播是比较适合当地气候的植被恢复方式。但目前依然缺乏对高速公路困难立地边坡植被群落特征的调查研究，这在一定程度上制约了植被恢复质量的提高。本文旨在以赣北地区的困难立地条件下的边坡为例，实地调查边坡植物群落的种类和数量特征，对边坡植物数量特征进行分析，为江西省高速公路边坡的规划、建设、管理与可持续发展研究提供参考。

1 研究区概况

赣北地区为鄱阳湖盆地，地势较低，属于杨子淮地台江南台隆[5]，赣北的地势向北严重倾斜，形成南高北低的走向。而北部地区岩石的岩性多为砾岩和花岗岩[6]。赣北地区土壤类型主要为紫砂岩与红砂岩，紫砂岩分布较广，其中一些低洼丘陵含有少量的泥炭土[7]。赣北地区多年平均降水量为1 341～1 943 mm，年均气温16.3℃～19.5℃[8]。赣北的边缘山区气温较低，而鄱阳湖的大量冷空气长驱直入，使得赣北地区雨雪天气较多[9]。

2 研究对象和方法

2.1 研究对象

赣北地区的困难立地边坡根据立地因子进行划分，立地因子包括坡度、坡向、岩性等。石质边坡坡度一般大于45°；坡向有南北走向和东西走向；边坡按岩性性质分为砂岩边坡、砾岩边坡和花岗岩边坡等。本次调查结合坡度、岩性、走向等因子分为12种边坡类型。在划分12种边坡类型的基础上，根据江西省地质图找出岩性的分布区域，结合江西省交通图所展示的高速公路位置，找到符合类型要求的边坡样地，最终确定赣北地区10条高速公路34个困难立地边坡样方。阳坡有12个，阴坡有12个；半阳坡有5个，半阴坡有5个；坡度大于45°的边坡有6个，坡度小于45°的边坡有28个；砾岩边坡12个，砂岩边坡22个（见表1）。

表1赣北地区样方分布情况Tab.1 The quadrant distribution in northern Jiangxi Provice

2.2 研究方法

样地调查前，先记录边坡的桩号和边坡的阴阳面，并运用RTK测量边坡的经纬度。边坡上采用典型样方法设置样方，乔木调查样方面积为10 m×10 m，灌木样方为5 m×5 m，草本样方为1 m×1 m。乔灌木需要调查植物的种类、冠幅、数量，草本需要调查植物的种类、盖度、频度等信息。群落中物种多样性的研究不仅可以用个体的数量来描述，还可以用一定的指标来确定群落中每一种植物的重要性和多样性。各个指标的计算公式[10]：

相对密度=单个物种的密度÷群落总密度×100%

相对频度=单个物种的频度÷群落总频度×100%

相对盖度=单个物种的盖度÷群落总盖度×100%

乔灌层植物相对重要值=（相对密度+相对频度+相对盖度）÷3×100%

草木层植物相对重要值=（相对频度+相对盖度）÷2×100%

3 结果与分析

3.1 赣北地区边坡植物种类组成

群落基本的特征是植物的种类组成，数量特征、生长型等。研究植物的种类组成及数量特征，可以更好地了解植物在群落中的重要地位[11]。对赣北地区10条高速公路34个边坡样方进行植物调查，得出以下几个结论：

1）德昌高速公路边坡植物种类有乔木8种、灌木11种、草本14种；昌铜高速乔木层种类有7种，灌木层14种，草本层17种；乔木层种类最多的是昌栗高速，为18种，种类最少的是都九高速，为9种；灌木层种类最多的是景婺黄高速，为21种，种类最少的是都九高速，为9种；草本层种类最多的是九景高速，为21种，最少的是德昌高速，为14种。

2）调查的样方内植物共有43科75属86种，菊科（Asteraceae）共有12种，种类最多；其次是禾本科（Poaceae）、豆科（Fabaceae）和木犀科（Oleaceae）各6种；蔷薇科（Rosaceae）、柏科（Cupressaceae）和无患子科（Sapindaceae）各4种；凤尾蕨科（Pteridaceae）3种；松科（Pinaceae）、大戟科（Euphorbiaceae）、黄杨科（Buxaceae）、木 兰 科（Magnoliaceae）、锦 葵 科（Malvaceae）、酢浆草科（Oxalidaceae）均2种，其余的29科只有1种。

3）由表2可知，赣北地区边坡的植物种类主要以草本植物居多，有35种，占调查种类的40.7%，其中多年生有22种，一年生有13种。乔木类植物有26种，常绿有11种，落叶有15种，常绿的占12.79%，落叶的占17.44%。灌木类植物有25种，常绿有9种，落叶有16种，常绿的占10.47%，落叶的占18.6%。

表2赣北地区物种数量组成Tab.2 Species composition table in northern Jiangxi Province

3.2 赣北地区边坡植物数量特征分析

3.2.1乔木层物种数量特性

物种的组成和物种的结构是影响群落综合特征发展的关键因子，而重要值是反映植物群落综合特征的重要指标，研究重要值具有重要的意义[12]。乔木类植物共有3 590株，有18科23属26种，其中被子类植物有15科19属20种，裸子类只有3科4属6种，被子类植物和裸子类植物的比值为20∶6。由表3可知，马尾松Pinusmassoniana、香樟Cinnamomumcamphora、龙柏Juniperus chinensis、扁柏Chamaecyparis obtusa、杜英Elaeocarpus decipiens等11种为常绿乔木，15种为落叶乔木。分析相对频度可知，马尾松和香樟在这26种植物中数值最高，马尾松和香樟的相对频度都为8.59%，其次构树Broussonetia papyrifera为7.07%，盐肤木Rhus chinensis的为6.57%；马尾松的相对密度为17.75%，香樟为13.39%,说明了马尾松在数量上比香樟多；根据重要值排序，马尾松的重要值是23.43%，香樟的重要值是20.77%，马尾松的重要值最高说明了马尾松在赣北地区高速公路边坡的乔木层占有主要的地位。重要值排在第三、第四位的植物是泡桐Paulownia fortunei和盐肤木，泡桐为15.91%，盐肤木15.21%，两个数值相差不大。但是盐肤木的出现频率为76.47%，泡桐为58.82%，说明了盐肤木出现的次数比泡桐多。排第五、第六的植物是湿地松P.elliottii和构树，湿地松是14.45%，构树为14.27%，相差也不大，但构树的相对频度和相对显著度都比湿地松高，这表明构树在群落中的密度和显著面积比湿地松大。重要值低于10%的植物有刺柏Juniperus formosana、龙柏、杜英、四季桂Osmanthus fragrans、五角枫Acer pictumsubsp.mono、栗Castanea mollissima、苦楝Melia azedarach等。刺柏、五角枫、苦楝等植物为定点栽植的植物，前期喷播中没有及时进行养护，导致成活率不高，在边坡群落中生长较差，数量较少[13]。马尾松、湿地松、香樟、泡桐、盐肤木、构树等6种重要值排前的植物为赣北地区边坡优势种。

3.2.2灌木层物种数量特性

表3群落乔木层物种数量特征Tab.3 Quantitative characteristics of arbor species in community

灌木类植物共有14科19属25种，灌木层总盖度为7 388.86 m2，由表4可知，多花木蓝Indigofera tinctoria的盖度为648.53 m2，面积最大；其次为迎春Jasminum nudiflorum的盖度483.76 m2。常绿灌木有含笑Michelia figo、金森女贞Ligustrum lucidum、柞木Xylosma congesta、地菍Melastoma odecandrum等9种，其余16种为落叶灌木。对比重要值可知，多花木蓝最高，为11.64%，其次是迎春，为10.52%，表明了这两种植物应用的频度比较高，在调查中发现，这两种植物有较强的耐旱性并适合生长在边坡上，给行车司机带来很大色彩冲击，缓解司机的疲劳驾驶。从应用频率看，其中多花木蓝、迎春、小叶女贞为100%，植物的盖度比其它灌木要高出许多，其原因可能是建设初期广泛种植在边坡上，适应性较强，在边坡的自然条件下生长良好，植物的高度多数在1.2 m以上，冠幅也多数在1.3 m以上，盖度也就大很多，植物重要值靠前，表明是赣北地区高速公路边坡植物群落的优势种植物。重要值低于10%的植物有23种，其中人工栽植的有12种，野生植物有11种。边坡灌木种类以人工栽植为主，其重要值较大，而野生灌木的重要值较小，是因为野生植物自然繁殖，入侵缓慢，数量少，体积小，对植物群落的影响也较小[14]。多花木蓝、迎春、小叶女贞、金边黄杨等4种植物为灌木层优势种。

表4群落灌木层物种数量特征Tab.4 Quantitative characteristics of shrub species in community

3.2.3草本层物种数量特性

由表5可知，草本植物有16科33属35种。狗牙根Cynodon dactylon的重要值最高，为10.87%，假俭草Eremochloa phiuroides、大花金鸡菊Coreopsis grandiflora位居第二第三，这3种植物均在调查样方内出现，出现频率为100%。3种植物投影面积高达4 233.62 m2，说明边坡上草本地被层主要以这3种植物为主，主要原因可能是植物入侵再生、抗恶劣环境能力强，植物根系发达能够很快占据原有的灌木地被，完成入侵。狗牙根能很好地应用在边坡恶劣的环境中，起到固土和护坡的作用。而假俭草具有强壮的匍匐茎，蔓延能力强，是固土护坡、绿化施工的优良草种[15]。大花金鸡菊、马棘Indigofera pseudotinctoria、芭茅Miscanthus floridulus等为多年生草本植物,广泛分布各地，耐干旱贫瘠，适应各种土壤，适应性、再生能力、传播能力很强,竞争力尤为强劲，在江西许多地区形成的草本植物群落都是以这3种植物为主。重要值在10%以下的有芭茅、马尼拉Zoysia matrella、铁芒萁Dicranopteris pedata、酢浆草Oxalis rubra、艾Artemisia argyi、肾蕨Nephrolepis cordifolia、白花车轴草Oxalis acetosella等32种植物。虽然这些植物的重要值不大,但马棘的相对频度和相对盖度较高，表明马棘在边坡上分布广泛,覆盖面积较广，一定程度上影响边坡绿化。更多的野生草本植物繁育能力强,与原生植物形成竞争关系，不利于原生植物的生长[16]。狗牙根、假俭草、大花金鸡菊、马棘、芭茅等为草本层优势种植物。

4 结论

赣北地区高速公路边坡乔木类植物有26种，灌木类植物有25种，草本类植物有35种。乔木∶灌木∶草本的比为26∶25∶35。乔木种类共有18科23属26种；灌木种类共有14科19属25种；草本种类共有16科33属35种。马尾松、湿地松、香樟、泡桐、盐肤木、构树等为赣北地区边坡乔木层优势种；多花木蓝、迎春、小叶女贞、金边黄杨等为灌木层优势种；狗牙根、假俭草、大花金鸡菊、马棘、芭茅等为草本层优势种。边坡植物以灌木和草本植物为主，灌木类植物以蔷薇科、菊科为主，草本类植物多以禾本科、蕨类植物为主[17]。调查结果显示，赣北地区高速公路边坡植物以自然野生植物为主，其原因是虽然在初期公路边坡会人工种植植被，但后期较长时间得不到维护和管理，而野生植物繁殖能力和适应性较强，与人工种植植物形成竞争关系，导致人工种植植被没有野生植物生长得好。马尾松、大花金鸡菊、狗牙根等根系较强的植物能很好地起到固土和护坡的作用，达到防止边坡水土流失、形成冲刷沟和地表径流等作用。但也有不足之处，边坡绿化树种种类偏少，大面积种植先锋树种马尾松，缺乏美观性，景观性不足；植物长势不够理想，大部分边坡植物冠幅较小，严重影响沿路美观，土壤酸碱度偏酸性，需要对其进行土壤改良。

表5群落草本层物种数量特征Tab.5 Quantitative characteristics of herbaceous species in community

5 建议

1）以植被恢复为主，形成赣北地区高速公路边坡绿化特色景观。边坡绿化必须根据不同道路区域的气候、地质、地形、地貌、植被、土壤等场地条件与周围植被环境相适应。

2）以乡土植物为主，加大乔木类植物的种植比例。在调查的边坡植物中，乔木类植物占的比例很少，常绿植物也偏少，冬季景观差，也降低了防护效益。只有增加常绿树木的比例，才能提高坡面绿化的防护功能[18]。

3）坚持生态恢复理念。高速公路边坡植物生长需要坚持生态理念，高速公路本身就是一种破坏当地环境的建设项目。因此，高速公路的生态恢复必须从现在做起，建设者都必须加强环保理念，为江西高速公路绿色健康发展提供理论参考。