灌木在边坡生态防护中的作用

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简介： 大规模的交通、水利、矿山等工程建设，给自然界留下了大量裸露的边坡，导致生态环境恶化。运用生态学理论与方法，探讨了边坡生态防护的理论体系，在分析生态防护现状的基础上，论述了灌木在边坡生态防护中的重要性。
关键字：边坡 生态环境 生态防护 灌木

在公路、铁路、水利、矿山等基础设施的施工过程中，原地貌植被的破坏不可避免，弃土、弃石、开挖等会给和谐的自然环境留下大量的裸露边坡。这些边坡有的是岩质边坡，有的是土质边坡，或陡或平。根据恢复生态学原理，在排除环境干扰的条件下，土质边坡有自我修复、恢复的能力，但这是个漫长的过程，随着环境的变化有很多不确定性，不能及时达到防护和绿化的效果。岩质边坡因缺乏植被生长的条件，更难于自我恢复[1]。鉴于此，只有借助人工才能加快其恢复过程。利用植被稳定边坡、改善生态环境在生态学上称为边坡生态防护。近10多年来，人们开发出了多种既能起到良好的边坡防护作用，又能改善工程环境、体现自然环境美的边坡植物防护新技术。它不同于以往的工程防护措施，能与传统的坡面工程防护措施共同形成边坡工程植物防护体系，以坡面长期稳定为目的，以保护当地自然植物群落结构、恢复生态系统、防止水土流失、减轻管理工作量为宗旨，主要靠植物根系与土壤之间的附着力以及根系之间的相互缠绕来达到加固边坡的目的。边坡生态防护可以涵养水源、减少水土流失，还可以有效地净化空气、保护生态、美化环境，具有生态效益[2]。

　　边坡生态防护的主体是植物，目前采用最多的是豆科、禾本科等草本植物[3]，对灌木、乔木等木本植物研究较少，实践中也不太成功，但木本植物在生态防护中有自己的优势。本文通过分析草本、木本植物在边坡生态防护中的作用，着重研究灌木的应用前景。

1　生态防护的理论体系

　　生态防护的目标之一是使植物存活并正常生长。然而长期以来，人们仅把不良自然条件下树或草坪的成活作为研究目的，并在栽培方面获得了很大成功，形成了一系列在不同条件下的施工工艺或技术，如植生带、土工网、三维网、草袋、保水剂、生根粉等[4]。现代生态防护工程则不能仅以植物存活为研究目的。大量的施工实践证明，边坡防护施工后，有的看似达到了生态防护的目的，表面上植被恢复了，水土流失也得到了一定的控制，但时间一长，由于植物之间的恶性竞争或外界环境不能满足植物生态习性的要求，致使植物生长势逐渐减弱，群落开始逆行演替，刚刚恢复植被覆盖的土地又会退化为裸地，形成水土流失现象[5]。

　　为发挥植物持续永久的综合生态功能，应运用生态学原理构建一个和谐有序、稳定的植物群落，这一点非常重要，其关键是护坡植物的选择。下面研究在不同的边坡上制定物种配方应遵循的原则。

1.1　遵从植物生态习性，因地制宜

　　植物的生态习性是指植物生长对环境条件的要求，包括气候生态条件、土壤生态条件、生物生态条件等。气候生态条件(光照、湿度、温度等)影响植物的生长繁殖，决定植物能否顺利越冬、越夏;土壤生态条件(养分、肥力、结构、pH值、盐分等)与植物的生长密切相关;生物生态条件关系着植物的生长发育。如果外界环境不能满足植物的生态习性，植物生长就要受到阻碍甚至发生退化。因此，在选配植物时应综合考虑环境条件，因地制宜合理种植。

1.2　保持物种多样性，建立自然群落结构

　　目前，学术界就物种多样性在生态系统中的作用提出了很多假设，如冗余种假设[6]、零假设、特异反应假设、铆钉假设等，对这个问题的看法还没有完全一致的认识。多数生态学家认为，物种多样性是群落稳定的一个重要尺度，物种多样性指数高的群落，物种之间往往形成比较复杂的关系，植物链或植物网更加趋于复杂，当面对来自外界环境的变化或群落内部种群的波动时，群落有一个较强的反馈系统，可以缓冲干扰。当某一物种发生病虫害时，不可能侵染所有的物种，即病虫害不易传播。植物的自然群落结构是草、灌、乔三位一体的多层次的复杂结构，物种多样性指数高，在一般的情况下抗外界干扰的能力强，即使群落中一种或几种植物受到病虫害的危害而死亡，其他的植物也会填补其留下的空白。

1.3　遵从生态位原则，优化植物配置

　　基于物种多样性的考虑，在利用植物进行边坡防护时采用的植物种类较多，这就要求拟定一个合理的配方，因自然群落中的物种、种群不是偶然的组合，而是生态上的协调与组合[7]。绿化植物的选配除了要考虑它们的生态习性外，实际上还取决于生态位的配置，这是生态防护工作关键的一步，它直接关系到系统生态功能的发挥和景观价值的提高。因此，在选配植物时，应充分考虑植物在群落中的生态位特征，从空间、时间和资源生态位上的分异来合理选配植物种类，使所选择植物生态位尽量错开，从而避免种间的直接竞争[8]。

1.4　遵从互惠共生的原理，协同植物之间的关系

　　在植物生长发育过程中，根系作为植物和土壤的重要界面，不仅是重要的吸收和代谢器官，而且是重要的分泌器官[9]。它一方面从生长介质中摄取养分和水分，另一方面也向生长介质中分泌离子和大量的有机物质。当一些植物的分泌物对另一些植物的生长发育有利时，他们互惠共生，相互促进生长，如皂荚与七里香在一起生长时，互相都有促进作用;当一些植物的分泌物对其他植物的生长发育不利时，就会影响其生长。群落中植物的分泌物对其他植物的生长发育有很大的影响，在选配植物种时应高度重视。

2　生态防护的现状

　　目前，在生态防护中草坪应用比较广泛。根据草种对气候的适应性，可将草种分为冷季型草种(早熟禾属、羊茅属、黑麦草属、胡枝子属、苔草属、三叶草属、百脉根属等)、暖季型草种(狗牙根属、狼尾草属、地毯草属、钝叶草属、假俭草属、马蹄金属、画眉草属等)、过渡型草种(野牛草属、结缕草属等)。在边坡防护工程中大都选择一些根系发达、固土能力强的草种，如早熟禾、黑麦草、羊茅草、狗牙根、假俭草、钝叶草、马蹄金等[10]，然后采用合理的施工技术播种，并精心呵护以保证一定的成活率。早期，种子发芽率高、出芽整齐，如黑麦草，播种7天后，发芽率可达90%以上，1个月后，原来裸露的边坡就披上了绿装。表面上看，植被恢复了，水土流失得到了控制，生态环境得到了改善，但这种好景不长，短则一年半载，长则2～3年就会发生衰退现象。如华南地区引进的多年生黑麦草，不耐高温、不能越夏，在夏天很快就消失，不能完成世代交替[11]，但麦草在初期生长非常旺盛，有竞争优势。为达到四季常青的效果，在护坡工程中还常常采取冷季型草与暖季型草混播的措施，但因暖季型草在冬天枯萎后常阻碍冷季型草的发芽、繁殖，冷季型草在夏天又阻碍暖季型草的发芽、繁殖，还是很难达到四季长青的效果。究其原因，我们认为这种生态防护工程旨在利用人工的方法加快植被恢复过程，往往违背了自然演替规律，在选配植物时，大多只考虑单个物种的生态习性，欠考虑物种间的竞争关系，忽略了物种多样性对生态系统功能的贡献。另外，草本植物在水土保持功能上也有一定的缺憾:一是根系较浅，固坡护坡效果较差;二是群落易发生衰退，二次恢复很困难;三是管理费用高;四是外来种的大量采用，对生态安全有很大风险。

3　灌木在生态护坡中的作用

　　我国的边坡坡度一般为45°，有的甚至达到60°以上，单纯用草本植物虽然覆盖度大、美观，初期植被均匀整齐，但防护效果不太理想，而栽植乔木又会提高坡面负载，在风力作用下极易造成坡面的不稳定或坍塌。随着实践经验的提高，人们逐渐认识到灌木绿化具有的优势。灌木不仅具有良好的抗旱、保水、保土、防风沙、降尘土、抗盐碱等优点，而且生长快、耐贫瘠、对土壤环境要求不高，和草本植物相比，优势相当明显:一是灌木类木本植物根系的先端部位能向土壤母质内部延伸，在吸取其营养的同时固持风化土层，增强边坡的稳定性。二是维护管理作业量小，灌木对水、肥的需求少，适应性强。三是对小气候的改善作用明显，能缓和阳光的热辐射，使酷热的天气降温、失燥，给人以舒适的感觉。同时由于灌木的生物量比草本植物大，进行光合作用吸收的二氧化碳多，吸滞烟灰粉尘，稀释、分解、吸收和固定大气中的有毒有害物质也较多，能更好地净化空气。但单一的灌木群落也易产生表土侵蚀，对初期的水土保持不利。因此，在边坡防护过程中，植物种的选择以草本植物与灌木配合为宜，二者结合，可起到快速持久的护坡效果，有利于生态系统的正向演替。

　　但采用草本植物种子和灌木种子混合播种时，有时会不尽如人意，常常形成稀树草原的格局，这是因为草本植物一般发芽早、成坪快，往往扼杀刚刚发芽的灌木幼苗。所以在当今的绿化施工过程中，一般先种植生长速度快、成坪快的先锋草本植物[12]，以达到快速恢复植被，控制早期水土流失的目的，然后因地制宜栽植灌木。

[参考文献]

[1]叶建军，周明涛，许文年.谈喷射护坡绿化技术[J].水土保持研究，2004，11(2).

[2]谭少华，江溢敏.高速公路边坡生态防护技术研究进展与思考[J].水土保持研究，2004，11(3).

[3]许文年，叶建军.工程边坡绿化技术初探[J].三峡大学学报(自然科学版)[J].2001，23(6):512～515.

[4]刘龙，叶慧海.高速公路路域植被恢复设计与技术施工初探[J].交通环保，2002，23(1).

[5]范庆春.公路绿化与水土保持初探[J].交通环保，2002，23(5).

[6]曹成有，朱丽辉，蒋德明，等.固沙植物群落稳定性机制的探讨[J].中国沙漠，2004，24(4).

[7]刘孔杰，刘龙，周有秀.生物多样性在路域植被恢复中的应用[J].交通环保，2002，23(4).

[8]樊江文，钟华平，杜占池，等.草地植物竞争的研究[J].草业学报，2004，13(3).

[9]郝红建，蒋新，常江，等.根分泌物在污染土壤生物修复中的应用[J].生物学杂志，2004，23(4).

[10]许文年，叶建军.岩石边坡护坡绿化技术应用研究[J].水利水电技术，2002(7):35～40.

[11]刘龙.外来植物种的引进对路域生态的影响[J].交通环保，2003，24(2).

[12]叶建军，许文年，周明涛.南方岩石坡地生态恢复[J].水土保持研究，2003(4).