乡土植物在内蒙古公路路域生态恢复中的应用

乡土植物在内蒙古公路路域生态恢复中的应用

近20年来，中国的高速公路建设取得了很大进展，但传统的公路设计理念很少融入生态环保理念。因此，在高速公路建设中，如果根系、景观和生态系统的划分、干扰、破坏和污染等负面影响，就会更加深刻和扩大。相关文献表明,目前我国公路路域存在的主要生态环境问题是:水土流失、景观切割破坏、土壤扰动、路域植被破坏、路域热岛、重金属污染等一系列的路域生态环境问题我国大规模的公路路域植被生态恢复尚处于起步阶段,恢复重建的理论体系和技术方法还不成熟,达成初步共识的是应尽可能采用乡土植物进行公路绿化本文在开展路域自然条件、植被全面调查的基础上,综合各种条件筛选出适宜的乡土植物,依据群落学原则进行合理的配置,力求使该路段沿线的植被恢复获得最佳效果,也希望能为其他高速公路的生态绿化、路域生态环境的恢复提供有益参考。1植物区立地条件试验地处赤峰市敖汉旗境内,沿线地貌类型复杂多样:由浅山、丘陵、沙地、河川平原、湿地等组成,以低山丘陵为主。路线区属干旱、半干旱大陆性气候。降水量380mm,多集中在夏秋季。敖汉旗在植物区系上处于欧亚草原区亚洲中部区。全旗土壤有棕壤土、褐土、栗钙土、草甸土、风沙土、沼泽土等6种土类。依托工程为第13合同段(敖汉旗四道湾镇境内),K69+856-K70+674。地理位置41°27′N、119°39′E,海拔高度575m。弱风化破碎岩石坡面组成物质为火山岩,风化程度中等,呈暗灰色,岩石质地坚硬,坡面破碎不规则。由于当地气候干旱,大风天气较多,容易造成水土流失。自然植被破坏后,在土质较好的环境下,只要停止人为破坏,当地植被中的优势种能正常生长,因而利用当地丰富的乡土植物进行生态恢复、营建自然化的高速公路景观是可行的。2边坡护坡的生态性从目前解决公路护坡我国在公路坡面生态工程方面已取得了一定的成果和效益。但由于对植被演替规律的深层次规律认识不足,在工程实践中尚存在如下问题(1)由于草本对侵蚀的适应性优于乔灌木,而普遍采用多为单一或简单的混合草种,这类植物在护坡前期效果不错,但由此建立的生态系统相当脆弱,很容易遭破坏。同时植被种类单一容易造成生态灾难,在生态恢复过程中,如果单一选择大量使用外来植物,减少人为管护后有可能带来灾难性的结果。边坡特殊的立地条件需要多种类的护坡植物。对于许多草种来说,由于冬季低温、夏季高温干旱、土壤结构和肥力的限制,后期养护是很重要的,但事实上,边坡绿化一经施工以后,不可能进行精心养护管理,而导致绿化边坡常常出现黄化、裸斑以及滑坡等现象,使植被恢复失败。坡面生态工程各项技术的综合应用在我国公路护坡方面还是一个空白,而这种综合措施建植起来的立体的生态植物群落,不论对公路坡面的固定,还是就群落本身都是相当稳定的。(2)在栽种草本植物时,过多地把注意力放在国外草种的引进上,而忽视了在本地适应性好、更易于本地其他草种类形成良好的群落结构和稳定关系的地方草种。(3)护坡的效果不持久。在目前采用广泛的厚层基材喷射方法护坡中,牧草或草坪植物在喷射的基材基层的水肥条件下,大多能较快生长,形成较好的植被护坡效果。但是随着时间的推移,基材的养分必然会因为植物吸收、坡面径流以及侵蚀而损失,使许多草本植物生长受到抑制或被淘汰,在边坡植物群落中竞争力较差,初期如不经常除杂,以确保成活率与覆盖度,往往在1a后便会被高大杂草掩没甚至吞噬,不但影响景观,还给边坡养护工作带来极大的不便。特别是石质边坡土壤养分含量低,持水性差,浇灌不便等客观原因,大多数草种难以适应,护坡效果并不明显,直接导致“一年绿,两年黄,三年枯,四年死”的现象发生。3半干旱地区道路边坡植被恢复策略3.1加固弱风化坡面植物边坡在开挖出来后首先要考虑其稳定性。对于稳定性较差的边坡需采取工程防护措施进行固定后才可考虑植被恢复措施。对于稳定边坡首先要分析坡面的岩性条件,对于风化程度较高的坡面,有利于植被根系的深入,在建植3～5a后,植物能覆盖整个坡面。对于弱风化坡面植物根系扎根很难,即使是初期建植成功,一般在3～5a后也会严重退化,对于此类坡体多建议采用工程措施加固。此外,边坡的坡度也是影响植被生长的重要因素。根据以往的工程实践经验:(1)坡降缓于1∶1.7的边坡,可以采用以乔木为主的植物群落恢复,周边的乡土植物易于入侵。形成植被覆盖层后,边坡多不发生侵蚀。(2)1∶1.7～1∶1.4的边坡,如不进行植物防护,周边的植物可以自然入侵形成植物群落。(3)1∶1.4～1∶1.1的边坡,可以建造以草本覆盖地表、以灌木为主的植物群落。(4)1∶1～1∶0.8的边坡,可以建造由低矮乔木、灌木和草本构成的植物群落。(5)1∶0.8以上的边坡,可以建造以草本为主、辅以藤本植物的植物群落。进行建植时须结合工程加固措施。3.2林下灌木结合型植被设计由于植被对边坡的防护更多的是体现在植物枝叶对侵蚀的防治作用和植物根系对边坡土壤的固持作用,因此以高低覆盖相间、深浅根系搭配为特征的草本+灌木结合型的植被设计更符合半干旱地区的边坡防护要求。此外,草本在建植后3～5a退化,为灌木的发育提供了条件,从而更好地防护坡面。4赤通高速公路边坡选择植被4.1高速公路绿化植物应用的原则由于公路边坡具有土壤贫瘠、干旱、陡峭而水土易流失的特点,以及公路边坡植被要求建植快、覆盖地面迅速、固土护坡效果好且能长期有效地防止水土流失、绿化美化公路环境,因此,公路边坡植被植物的选择标准是:(1)以高速公路建设对自然系统破坏后的生境条件为依据。本段公路所经地区属丘陵山地,地形多变,随着道路开挖,产生大量石质和土质裸地,土壤结构受到破坏,土壤肥力不高,所以要求生命力强、繁殖力强、根系深、固坡持水力高的植物,同时公路路面宽阔,辐射强烈,小气候气温较高,因而要求绿化植物要具有耐瘠薄、耐干旱、抗高温、适应性强等一系列特点。(2)以恢复生态学群落演替理论为指导。高速公路的绿化更应该是一个生态恢复的过程,演替理论是生态恢复中的植物选择重要依据之一。由于演替发生的各个阶段包含着植物种类的更迭,即由先锋种的入侵、优势种的更替最后形成稳定群落,则准确识别自然系统中各个群落所处的演替阶段及其相应的植物组成,就可以针对高速公路沿线的现有植被基础和远期目标筛选出合适的植物用于群落建成,达到加速植被恢复的目的。(3)以具有自然生态系统的组成和结构为目标。结构合理、功能完善的自然群落系统是高速公路路域植被恢复的目标。一个地区以其地带性植物群落为顶级群落,具有最大的多样性和稳定性。地带性的植物群落必然是由当地的乡土植物组成的———这也是生态恢复提倡尽可能地利用乡土植物的原因。乡土植物的选择可以模拟不同阶段地带性群落的组成和结构:选择该生境条件下适生的植物种类;乔、灌、草的比例适当;在时间结构上,要考虑到植物的生长期,群落演替时间等。初步营建出一个基本的植物群落,再通过自然力的作用,使之得到不断的更新、恢复。4.2采用冷季型草的种植模式针对赤通高速公路区的气候特征,护坡草种一般选用冷季型草种。草坪用冷季型草种发芽的最低温度为0～5℃,最高温度为35℃,最适温度为15～25℃。研究表明,冷季型草的营养生长亦是在较低的温度下进行的,适合高寒地区生长。草坪用冷季型草的主要种类有早熟禾属、羊茅属、剪股颖属、黑麦草属、梯牧草、冰草属、雀麦属、鸭茅等大属类草种。而且边坡生态恢复的草种至少要满足以下3点要求按照中国草坪生态气候区划和国内常用冷季型草种的根系状况、地上部高度及其对环境的抗性,参考丹拉高速卓资段高速公路生态绿化方案,建议赤通高速公路用于护坡的植被先锋型物种如表1所示。实际运用过程中应考虑豆科