灌木在邊坡生態(tài)防護中的作用

簡介： 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。運用生態(tài)學(xué)理論與方法，探討了邊坡生態(tài)防護的理論體系，在分析生態(tài)防護現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，論述了灌木在邊坡生態(tài)防護中的重要性。
關(guān)鍵字：邊坡生態(tài)環(huán)境生態(tài)防護灌木

在公路、鐵路、水利、礦山等基礎(chǔ)設(shè)施的施工過程中，原地貌植被的破壞不可避免，棄土、棄石、開挖等會給和諧的自然環(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，但這是個漫長的過程，隨著環(huán)境的變化有很多不確定性，不能及時達到防護和綠化的效果。巖質(zhì)邊坡因缺乏植被生長的條件，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。近10多年來，人們開發(fā)出了多種既能起到良好的邊坡防護作用，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新技術(shù)。它不同于以往的工程防護措施，能與傳統(tǒng)的坡面工程防護措施共同形成邊坡工程植物防護體系，以坡面長期穩(wěn)定為目的，以保護當?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達到加固邊坡的目的。邊坡生態(tài)防護可以涵養(yǎng)水源、減少水土流失，還可以有效地凈化空氣、保護生態(tài)、美化環(huán)境，具有生態(tài)效益[2]。

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

1　生態(tài)防護的理論體系

　　生態(tài)防護的目標之一是使植物存活并正常生長。然而長期以來，人們僅把不良自然條件下樹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]。現(xiàn)代生態(tài)防護工程則不能僅以植物存活為研究目的。大量的施工實踐證明，邊坡防護施工后，有的看似達到了生態(tài)防護的目的，表面上植被恢復(fù)了，水土流失也得到了一定的控制，但時間一長，由于植物之間的惡性競爭或外界環(huán)境不能滿足植物生態(tài)習(xí)性的要求，致使植物生長勢逐漸減弱，群落開始逆行演替，剛剛恢復(fù)植被覆蓋的土地又會退化為裸地，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)運用生態(tài)學(xué)原理構(gòu)建一個和諧有序、穩(wěn)定的植物群落，這一點非常重要，其關(guān)鍵是護坡植物的選擇。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)性是指植物生長對環(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)與植物的生長密切相關(guān);生物生態(tài)條件關(guān)系著植物的生長發(fā)育。如果外界環(huán)境不能滿足植物的生態(tài)習(xí)性，植物生長就要受到阻礙甚至發(fā)生退化。因此，在選配植物時應(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，對這個問題的看法還沒有完全一致的認識。多數(shù)生態(tài)學(xué)家認為，物種多樣性是群落穩(wěn)定的一個重要尺度，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，當面對來自外界環(huán)境的變化或群落內(nèi)部種群的波動時，群落有一個較強的反饋系統(tǒng)，可以緩沖干擾。當某一物種發(fā)生病蟲害時，不可能侵染所有的物種，即病蟲害不易傳播。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，即使群落中一種或幾種植物受到病蟲害的危害而死亡，其他的植物也會填補其留下的空白。

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，在利用植物進行邊坡防護時采用的植物種類較多，這就要求擬定一個合理的配方，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，實際上還取決于生態(tài)位的配置，這是生態(tài)防護工作關(guān)鍵的一步，它直接關(guān)系到系統(tǒng)生態(tài)功能的發(fā)揮和景觀價值的提高。因此，在選配植物時，應(yīng)充分考慮植物在群落中的生態(tài)位特征，從空間、時間和資源生態(tài)位上的分異來合理選配植物種類，使所選擇植物生態(tài)位盡量錯開，從而避免種間的直接競爭[8]。

1.4　遵從互惠共生的原理，協(xié)同植物之間的關(guān)系

　　在植物生長發(fā)育過程中，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]。它一方面從生長介質(zhì)中攝取養(yǎng)分和水分，另一方面也向生長介質(zhì)中分泌離子和大量的有機物質(zhì)。當一些植物的分泌物對另一些植物的生長發(fā)育有利時，他們互惠共生，相互促進生長，如皂莢與七里香在一起生長時，互相都有促進作用;當一些植物的分泌物對其他植物的生長發(fā)育不利時，就會影響其生長。群落中植物的分泌物對其他植物的生長發(fā)育有很大的影響，在選配植物種時應(yīng)高度重視。

2　生態(tài)防護的現(xiàn)狀

　　目前，在生態(tài)防護中草坪應(yīng)用比較廣泛。根據(jù)草種對氣候的適應(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)、過渡型草種(野牛草屬、結(jié)縷草屬等)。在邊坡防護工程中大都選擇一些根系發(fā)達、固土能力強的草種，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90%以上，1個月后，原來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，短則一年半載，長則2～3年就會發(fā)生衰退現(xiàn)象。如華南地區(qū)引進的多年生黑麥草，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]，但麥草在初期生長非常旺盛，有競爭優(yōu)勢。為達到四季常青的效果，在護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，還是很難達到四季長青的效果。究其原因，我們認為這種生態(tài)防護工程旨在利用人工的方法加快植被恢復(fù)過程，往往違背了自然演替規(guī)律，在選配植物時，大多只考慮單個物種的生態(tài)習(xí)性，欠考慮物種間的競爭關(guān)系，忽略了物種多樣性對生態(tài)系統(tǒng)功能的貢獻。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;三是管理費用高;四是外來種的大量采用，對生態(tài)安全有很大風(fēng)險。

3　灌木在生態(tài)護坡中的作用

　　我國的邊坡坡度一般為45°，有的甚至達到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，但防護效果不太理想，而栽植喬木又會提高坡面負載，在風(fēng)力作用下極易造成坡面的不穩(wěn)定或坍塌。隨著實踐經(jīng)驗的提高，人們逐漸認識到灌木綠化具有的優(yōu)勢。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，而且生長快、耐貧瘠、對土壤環(huán)境要求不高，和草本植物相比，優(yōu)勢相當明顯: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，在吸取其營養(yǎng)的同時固持風(fēng)化土層，增強邊坡的穩(wěn)定性。二是維護管理作業(yè)量小，灌木對水、肥的需求少，適應(yīng)性強。三是對小氣候的改善作用明顯，能緩和陽光的熱輻射，使酷熱的天氣降溫、失燥，給人以舒適的感覺。同時由于灌木的生物量比草本植物大，進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，對初期的水土保持不利。因此，在邊坡防護過程中，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，有時會不盡如人意，常常形成稀樹草原的格局，這是因為草本植物一般發(fā)芽早、成坪快，往往扼殺剛剛發(fā)芽的灌木幼苗。所以在當今的綠化施工過程中，一般先種植生長速度快、成坪快的先鋒草本植物[12]，以達到快速恢復(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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