灌木在邊坡生態(tài)防護(hù)中的作用

簡(jiǎn)介： 大規(guī)模的交通、水利、礦山等工程建設(shè)，給自然界留下了大量裸露的邊坡，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境惡化。運(yùn)用生態(tài)學(xué)理論與方法，探討了邊坡生態(tài)防護(hù)的理論體系，在分析生態(tài)防護(hù)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，論述了灌木在邊坡生態(tài)防護(hù)中的重要性。
關(guān)鍵字：邊坡生態(tài)環(huán)境生態(tài)防護(hù) 灌木

在公路、鐵路、水利、礦山等基礎(chǔ)設(shè)施的施工過(guò)程中，原地貌植被的破壞不可避免，棄土、棄石、開(kāi)挖等會(huì)給和諧的自然環(huán)境留下大量的裸露邊坡。這些邊坡有的是巖質(zhì)邊坡，有的是土質(zhì)邊坡，或陡或平。根據(jù)恢復(fù)生態(tài)學(xué)原理，在排除環(huán)境干擾的條件下，土質(zhì)邊坡有自我修復(fù)、恢復(fù)的能力，但這是個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，隨著環(huán)境的變化有很多不確定性，不能及時(shí)達(dá)到防護(hù)和綠化的效果。巖質(zhì)邊坡因缺乏植被生長(zhǎng)的條件，更難于自我恢復(fù)[1]。鑒于此，只有借助人工才能加快其恢復(fù)過(guò)程。利用植被穩(wěn)定邊坡、改善生態(tài)環(huán)境在生態(tài)學(xué)上稱為邊坡生態(tài)防護(hù)。近10多年來(lái)，人們開(kāi)發(fā)出了多種既能起到良好的邊坡防護(hù)作用，又能改善工程環(huán)境、體現(xiàn)自然環(huán)境美的邊坡植物防護(hù)新技術(shù)。它不同于以往的工程防護(hù)措施，能與傳統(tǒng)的坡面工程防護(hù)措施共同形成邊坡工程植物防護(hù)體系，以坡面長(zhǎng)期穩(wěn)定為目的，以保護(hù)當(dāng)?shù)刈匀恢参锶郝浣Y(jié)構(gòu)、恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)、防止水土流失、減輕管理工作量為宗旨，主要靠植物根系與土壤之間的附著力以及根系之間的相互纏繞來(lái)達(dá)到加固邊坡的目的。邊坡生態(tài)防護(hù)可以涵養(yǎng)水源、減少水土流失，還可以有效地凈化空氣、保護(hù)生態(tài)、美化環(huán)境，具有生態(tài)效益[2]。

　　邊坡生態(tài)防護(hù)的主體是植物，目前采用最多的是豆科、禾本科等草本植物[3]，對(duì)灌木、喬木等木本植物研究較少，實(shí)踐中也不太成功，但木本植物在生態(tài)防護(hù)中有自己的優(yōu)勢(shì)。本文通過(guò)分析草本、木本植物在邊坡生態(tài)防護(hù)中的作用，著重研究灌木的應(yīng)用前景。

1　生態(tài)防護(hù)的理論體系

　　生態(tài)防護(hù)的目標(biāo)之一是使植物存活并正常生長(zhǎng)。然而長(zhǎng)期以來(lái)，人們僅把不良自然條件下樹(shù)或草坪的成活作為研究目的，并在栽培方面獲得了很大成功，形成了一系列在不同條件下的施工工藝或技術(shù)，如植生帶、土工網(wǎng)、三維網(wǎng)、草袋、保水劑、生根粉等[4]?，F(xiàn)代生態(tài)防護(hù)工程則不能僅以植物存活為研究目的。大量的施工實(shí)踐證明，邊坡防護(hù)施工后，有的看似達(dá)到了生態(tài)防護(hù)的目的，表面上植被恢復(fù)了，水土流失也得到了一定的控制，但時(shí)間一長(zhǎng)，由于植物之間的惡性競(jìng)爭(zhēng)或外界環(huán)境不能滿足植物生態(tài)習(xí)性的要求，致使植物生長(zhǎng)勢(shì)逐漸減弱，群落開(kāi)始逆行演替，剛剛恢復(fù)植被覆蓋的土地又會(huì)退化為裸地，形成水土流失現(xiàn)象[5]。

　　為發(fā)揮植物持續(xù)永久的綜合生態(tài)功能，應(yīng)運(yùn)用生態(tài)學(xué)原理構(gòu)建一個(gè)和諧有序、穩(wěn)定的植物群落，這一點(diǎn)非常重要，其關(guān)鍵是護(hù)坡植物的選擇。下面研究在不同的邊坡上制定物種配方應(yīng)遵循的原則。

1.1　遵從植物生態(tài)習(xí)性，因地制宜

　　植物的生態(tài)習(xí)性是指植物生長(zhǎng)對(duì)環(huán)境條件的要求，包括氣候生態(tài)條件、土壤生態(tài)條件、生物生態(tài)條件等。氣候生態(tài)條件(光照、濕度、溫度等)影響植物的生長(zhǎng)繁殖，決定植物能否順利越冬、越夏;土壤生態(tài)條件(養(yǎng)分、肥力、結(jié)構(gòu)、pH值、鹽分等)與植物的生長(zhǎng)密切相關(guān);生物生態(tài)條件關(guān)系著植物的生長(zhǎng)發(fā)育。如果外界環(huán)境不能滿足植物的生態(tài)習(xí)性，植物生長(zhǎng)就要受到阻礙甚至發(fā)生退化。因此，在選配植物時(shí)應(yīng)綜合考慮環(huán)境條件，因地制宜合理種植。

1.2　保持物種多樣性，建立自然群落結(jié)構(gòu)

　　目前，學(xué)術(shù)界就物種多樣性在生態(tài)系統(tǒng)中的作用提出了很多假設(shè)，如冗余種假設(shè)[6]、零假設(shè)、特異反應(yīng)假設(shè)、鉚釘假設(shè)等，對(duì)這個(gè)問(wèn)題的看法還沒(méi)有完全一致的認(rèn)識(shí)。多數(shù)生態(tài)學(xué)家認(rèn)為，物種多樣性是群落穩(wěn)定的一個(gè)重要尺度，物種多樣性指數(shù)高的群落，物種之間往往形成比較復(fù)雜的關(guān)系，植物鏈或植物網(wǎng)更加趨于復(fù)雜，當(dāng)面對(duì)來(lái)自外界環(huán)境的變化或群落內(nèi)部種群的波動(dòng)時(shí)，群落有一個(gè)較強(qiáng)的反饋系統(tǒng)，可以緩沖干擾。當(dāng)某一物種發(fā)生病蟲(chóng)害時(shí)，不可能侵染所有的物種，即病蟲(chóng)害不易傳播。植物的自然群落結(jié)構(gòu)是草、灌、喬三位一體的多層次的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，物種多樣性指數(shù)高，在一般的情況下抗外界干擾的能力強(qiáng)，即使群落中一種或幾種植物受到病蟲(chóng)害的危害而死亡，其他的植物也會(huì)填補(bǔ)其留下的空白。

1.3　遵從生態(tài)位原則，優(yōu)化植物配置

　　基于物種多樣性的考慮，在利用植物進(jìn)行邊坡防護(hù)時(shí)采用的植物種類較多，這就要求擬定一個(gè)合理的配方，因自然群落中的物種、種群不是偶然的組合，而是生態(tài)上的協(xié)調(diào)與組合[7]。綠化植物的選配除了要考慮它們的生態(tài)習(xí)性外，實(shí)際上還取決于生態(tài)位的配置，這是生態(tài)防護(hù)工作關(guān)鍵的一步，它直接關(guān)系到系統(tǒng)生態(tài)功能的發(fā)揮和景觀價(jià)值的提高。因此，在選配植物時(shí)，應(yīng)充分考慮植物在群落中的生態(tài)位特征，從空間、時(shí)間和資源生態(tài)位上的分異來(lái)合理選配植物種類，使所選擇植物生態(tài)位盡量錯(cuò)開(kāi)，從而避免種間的直接競(jìng)爭(zhēng)[8]。

1.4　遵從互惠共生的原理，協(xié)同植物之間的關(guān)系

　　在植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，根系作為植物和土壤的重要界面，不僅是重要的吸收和代謝器官，而且是重要的分泌器官[9]。它一方面從生長(zhǎng)介質(zhì)中攝取養(yǎng)分和水分，另一方面也向生長(zhǎng)介質(zhì)中分泌離子和大量的有機(jī)物質(zhì)。當(dāng)一些植物的分泌物對(duì)另一些植物的生長(zhǎng)發(fā)育有利時(shí)，他們互惠共生，相互促進(jìn)生長(zhǎng)，如皂莢與七里香在一起生長(zhǎng)時(shí)，互相都有促進(jìn)作用;當(dāng)一些植物的分泌物對(duì)其他植物的生長(zhǎng)發(fā)育不利時(shí)，就會(huì)影響其生長(zhǎng)。群落中植物的分泌物對(duì)其他植物的生長(zhǎng)發(fā)育有很大的影響，在選配植物種時(shí)應(yīng)高度重視。

2　生態(tài)防護(hù)的現(xiàn)狀

　　目前，在生態(tài)防護(hù)中草坪應(yīng)用比較廣泛。根據(jù)草種對(duì)氣候的適應(yīng)性，可將草種分為冷季型草種(早熟禾屬、羊茅屬、黑麥草屬、胡枝子屬、苔草屬、三葉草屬、百脈根屬等)、暖季型草種(狗牙根屬、狼尾草屬、地毯草屬、鈍葉草屬、假儉草屬、馬蹄金屬、畫眉草屬等)、過(guò)渡型草種(野牛草屬、結(jié)縷草屬等)。在邊坡防護(hù)工程中大都選擇一些根系發(fā)達(dá)、固土能力強(qiáng)的草種，如早熟禾、黑麥草、羊茅草、狗牙根、假儉草、鈍葉草、馬蹄金等[10]，然后采用合理的施工技術(shù)播種，并精心呵護(hù)以保證一定的成活率。早期，種子發(fā)芽率高、出芽整齊，如黑麥草，播種7天后，發(fā)芽率可達(dá)90%以上，1個(gè)月后，原來(lái)裸露的邊坡就披上了綠裝。表面上看，植被恢復(fù)了，水土流失得到了控制，生態(tài)環(huán)境得到了改善，但這種好景不長(zhǎng)，短則一年半載，長(zhǎng)則2～3年就會(huì)發(fā)生衰退現(xiàn)象。如華南地區(qū)引進(jìn)的多年生黑麥草，不耐高溫、不能越夏，在夏天很快就消失，不能完成世代交替[11]，但麥草在初期生長(zhǎng)非常旺盛，有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。為達(dá)到四季常青的效果，在護(hù)坡工程中還常常采取冷季型草與暖季型草混播的措施，但因暖季型草在冬天枯萎后常阻礙冷季型草的發(fā)芽、繁殖，冷季型草在夏天又阻礙暖季型草的發(fā)芽、繁殖，還是很難達(dá)到四季長(zhǎng)青的效果。究其原因，我們認(rèn)為這種生態(tài)防護(hù)工程旨在利用人工的方法加快植被恢復(fù)過(guò)程，往往違背了自然演替規(guī)律，在選配植物時(shí)，大多只考慮單個(gè)物種的生態(tài)習(xí)性，欠考慮物種間的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，忽略了物種多樣性對(duì)生態(tài)系統(tǒng)功能的貢獻(xiàn)。另外，草本植物在水土保持功能上也有一定的缺憾:一是根系較淺，固坡護(hù)坡效果較差;二是群落易發(fā)生衰退，二次恢復(fù)很困難;三是管理費(fèi)用高;四是外來(lái)種的大量采用，對(duì)生態(tài)安全有很大風(fēng)險(xiǎn)。

3　灌木在生態(tài)護(hù)坡中的作用

　　我國(guó)的邊坡坡度一般為45°，有的甚至達(dá)到60°以上，單純用草本植物雖然覆蓋度大、美觀，初期植被均勻整齊，但防護(hù)效果不太理想，而栽植喬木又會(huì)提高坡面負(fù)載，在風(fēng)力作用下極易造成坡面的不穩(wěn)定或坍塌。隨著實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的提高，人們逐漸認(rèn)識(shí)到灌木綠化具有的優(yōu)勢(shì)。灌木不僅具有良好的抗旱、保水、保土、防風(fēng)沙、降塵土、抗鹽堿等優(yōu)點(diǎn)，而且生長(zhǎng)快、耐貧瘠、對(duì)土壤環(huán)境要求不高，和草本植物相比，優(yōu)勢(shì)相當(dāng)明顯:一是灌木類木本植物根系的先端部位能向土壤母質(zhì)內(nèi)部延伸，在吸取其營(yíng)養(yǎng)的同時(shí)固持風(fēng)化土層，增強(qiáng)邊坡的穩(wěn)定性。二是維護(hù)管理作業(yè)量小，灌木對(duì)水、肥的需求少，適應(yīng)性強(qiáng)。三是對(duì)小氣候的改善作用明顯，能緩和陽(yáng)光的熱輻射，使酷熱的天氣降溫、失燥，給人以舒適的感覺(jué)。同時(shí)由于灌木的生物量比草本植物大，進(jìn)行光合作用吸收的二氧化碳多，吸滯煙灰粉塵，稀釋、分解、吸收和固定大氣中的有毒有害物質(zhì)也較多，能更好地凈化空氣。但單一的灌木群落也易產(chǎn)生表土侵蝕，對(duì)初期的水土保持不利。因此，在邊坡防護(hù)過(guò)程中，植物種的選擇以草本植物與灌木配合為宜，二者結(jié)合，可起到快速持久的護(hù)坡效果，有利于生態(tài)系統(tǒng)的正向演替。

　　但采用草本植物種子和灌木種子混合播種時(shí)，有時(shí)會(huì)不盡如人意，常常形成稀樹(shù)草原的格局，這是因?yàn)椴荼局参镆话惆l(fā)芽早、成坪快，往往扼殺剛剛發(fā)芽的灌木幼苗。所以在當(dāng)今的綠化施工過(guò)程中，一般先種植生長(zhǎng)速度快、成坪快的先鋒草本植物[12]，以達(dá)到快速恢復(fù)植被，控制早期水土流失的目的，然后因地制宜栽植灌木。

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