孫 華, 趙雪峰, 何茂萍

(1.重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 市政工程系, 重慶 永川 402160; 2.成都大學(xué) 城鄉(xiāng)建設(shè)學(xué)院, 成都 610106)

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西南地區(qū)幾種典型邊坡植被的護(hù)坡效益分析

孫 華1, 趙雪峰2, 何茂萍2

(1.重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 市政工程系, 重慶 永川 402160; 2.成都大學(xué) 城鄉(xiāng)建設(shè)學(xué)院, 成都 610106)

植被對(duì)邊坡防護(hù)有著非常重要的作用，但其防護(hù)效果易受配置模式及建植年限的影響。以西南地區(qū)5種典型邊坡植被配置模式為對(duì)象，比較了不同配置模式的護(hù)坡性能及建植年限等因素所致的年際間差異。坡上設(shè)景觀過(guò)渡帶(株行距分別為0.5 m×0.5 m，0.05 m×0.1 m的小喬木、地被植物)，坡下為不同配置的坡面防護(hù)帶(噴播密度為10 g/m2的灌木、草本植物)：M1為慈竹—野牛草，M2為小冠花—紫羊茅，M3為苜?！费栏?，M4為小冠花—黑麥草，M5為黃荊—狗尾草。測(cè)定了成渝高速永川段2012—2014年各植被配置模式在自然降雨條件下的產(chǎn)流、產(chǎn)沙特征。結(jié)果表明：(1) 建坪初期，狗尾草所在群落(M5)生長(zhǎng)快、成坪早，在2012年汛期即呈現(xiàn)較強(qiáng)的護(hù)坡性能：蓄水、保土能力分別達(dá)到59.14%，96.22%，產(chǎn)流量、產(chǎn)沙量(61.2 mm，52.0 g/m2)也明顯低于其他小區(qū)(p<0.05)；狗牙根、黑麥草等多年生草本所在群落成坪遲、生長(zhǎng)慢，護(hù)坡性能普遍較差。(2) 2013年汛期，M1—M4的護(hù)坡性能較2012年明顯提高，以M3，M4最為顯著。(3) 2014年汛期，具有發(fā)達(dá)根系的狗牙根所在群落護(hù)坡性能最強(qiáng)：蓄水、保土能力分別達(dá)到80.03%，98.49%；M5的護(hù)坡性能最差，其產(chǎn)流量、產(chǎn)沙量(62.1 mm，150.33 g/m2)也明顯高于其他觀測(cè)區(qū)。相同降雨條件下，邊坡植被的護(hù)坡性能與群落結(jié)構(gòu)有關(guān)，即建坪初期與地上生物量大小正相關(guān)，之后與根系重量正相關(guān)。

邊坡; 植被類型; 水土保持; 生態(tài)護(hù)坡

公路建設(shè)勢(shì)必對(duì)路域環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響。在我國(guó)，因高速公路建設(shè)每年形成的邊坡面積高達(dá)30萬(wàn)km2,地表裸露、土質(zhì)松軟，是水土流失最嚴(yán)重、持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的路域部位之一[1-3]。借助“先驅(qū)植物”的生態(tài)優(yōu)勢(shì)，在裸露邊坡上建立穩(wěn)定的植物群落、優(yōu)化群落結(jié)構(gòu)，對(duì)營(yíng)造路域景觀、減少水土流失尤為重要[4-5]。近年來(lái)，以鄉(xiāng)土植物為基礎(chǔ)，以灌木為主體、喬木或草本為輔助構(gòu)建護(hù)坡植被的“鄉(xiāng)土植物灌木化”護(hù)坡技術(shù)因工程快捷、實(shí)用、安全、持久等特征而倍受關(guān)注[6-7]。但多數(shù)研究尚局限于恒定雨強(qiáng)(人工降雨)下不同植被配置模式、種植配比試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)產(chǎn)流、產(chǎn)沙特征的比較[7-8]，對(duì)自然條件下邊坡群落的生態(tài)穩(wěn)定性、護(hù)坡性能尚缺乏長(zhǎng)期的系統(tǒng)研究。為此，本研究擬以成渝高速(永川段)為例,以景觀過(guò)渡帶(小喬木或灌木+地被植物)+坡面防護(hù)帶(小灌木、草本植物)的群落結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，探討西南地區(qū)幾種典型的護(hù)坡植被在自然降雨條件下的產(chǎn)流、產(chǎn)沙特征及年際間差異,為高速公路邊坡防護(hù)提供借鑒。

1　研究區(qū)概況

研究區(qū)位于川東、渝西接壤處的丘陵地帶(105°38′—106°05′E，28°56′—29°34′N)。西起巴岳山、東至云霧山，面積約12.76萬(wàn)km2。丘陵廣布、溪溝縱橫,平均海拔250～350 m，丘谷高差50～100 m，地勢(shì)北高南低，南部多淺丘、北部多深丘。年均降雨量1 165.2 mm，多集中在5—9月。土壤主要由白堊紀(jì)夾關(guān)組磚紅色長(zhǎng)石、塊狀鈣質(zhì)巖屑砂巖、鈣質(zhì)粉砂巖等風(fēng)化殘積物、沖積物發(fā)育而成，黃棕壤、黃壤為主要類型，土層厚度多為10～70 cm，多呈微酸性至酸性；粒級(jí)分布(濕篩法，回收率98.74%，n=3)：>4.76 mm，45.81%；2～4.76 mm，29.78%；1～2 mm，5.18%；0.25～1 mm，4.64%；0.053～0.25 mm，7.96%；<0.053 mm，5.37%。透水性好、保水保肥性能較差，初滲速率為14.2～42.4 mm/min，穩(wěn)滲速率為0.8～5.7 mm/min，貯水力為681.4～1 244.1 t/hm2。

區(qū)內(nèi)植被具有典型的亞熱帶常綠闊葉林特征，以松、柏和蕨類為主，包括杉科、松科、樟科、樺木科、殼斗科等49科150余種。主要喬木樹(shù)種有馬尾松(Pinusmassoniana)、杉木(Cunninghamialanceolata)、柏木(Cupressusfunebris)、石櫟(Lithocarpusglaber)、麻櫟(QuercusacutissimaCarruth)、木荷(Schimasuperba)、香樟(Cinnamomumcamphora)、楓香(Liquidambarformosana)等；灌木有紫花杜鵑(Rhododendronbackii)、芒(Miscanthussinensis)、蜀檜(Sabinakomarovii)、紫穗槐(Amorphafruticosa)、紫薇(Lagerstroemiaindica)、木槿(Hibiscussyriacus)、杜莖山(Maesajaponica)、野薔薇(Rosamltiflorathunb)、小冠花(Coronillavaria)等；竹類20余種，以楠竹(Phyllostachyspubescens)、慈竹(Neosinocalamusaffinis)為主。植被稀疏、森林覆被率低(<7.5%)，丘坡較陡，雨季集中、易造成水土流失，是地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)區(qū)。

2　研究方法

2.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試邊坡位于成渝高速永川段K450+155—K450+380處。路基邊坡全長(zhǎng)225 m，坡向NE25°；填方最大高程14.9 m，修整為二級(jí)邊坡，坡高8 m、坡比為1∶1。選擇立地條件一致區(qū)域，劃分出24個(gè)矩形小區(qū)(長(zhǎng)8 m、寬2 m)，設(shè)立流觀測(cè)小區(qū)。小區(qū)長(zhǎng)邊與等高線垂直，短邊與等高線平行，用石棉瓦圍埂，塑料薄膜密封，四周埂高20 cm，埋入地下30 cm，小區(qū)上方及兩側(cè)開(kāi)排水溝攔截小區(qū)外坡面徑流，下方修截流溝、集水池。

小區(qū)布設(shè)好后(2011年4月)即進(jìn)行苗木栽植、種子噴播。邊坡上部0～1.8 m處:以適應(yīng)性強(qiáng)、景觀效果好的常綠、觀花、觀葉灌木或小喬木,輔以麥冬(Ophiopogonjaponicus)、瓊花(Irisjaponica)等地被植物作為路域景觀過(guò)渡帶；坡面2～8 m處(徑流觀測(cè)區(qū))：以狗尾草(Setariaviridis)、野牛草(Buchloedactyloides)、狗牙根(Cynodondactylon)、黃荊(Vitexnegundo)等路域優(yōu)勢(shì)種或黑麥草(Loliumperenne)、紫羊茅(Festucarubra)、苜蓿(Medicagofalcate)等速生耐瘠草種構(gòu)建坡面防護(hù)帶，對(duì)景觀過(guò)渡帶、坡面防護(hù)帶間圍埂、密封后，按照表1規(guī)格將5種典型邊坡植被隨機(jī)分布于各小區(qū)、4次重復(fù)，以剩余4個(gè)裸地小區(qū)作對(duì)照(CK)。將各處理(5種配置+CK)的4個(gè)重復(fù)分別編號(hào)后，隨機(jī)分成4組：兩組用于2012—2014年各生長(zhǎng)季末邊坡植被的生物量測(cè)定；兩組用于產(chǎn)流、產(chǎn)沙量測(cè)定。

表1　5種典型邊坡植被的配置模式及規(guī)格

2.2測(cè)定項(xiàng)目與方法

(1) 群落特征。試驗(yàn)初期及時(shí)除草，記錄各樣地內(nèi)發(fā)芽率、成坪時(shí)間。蓋度測(cè)定:2012—2014年每年5月中旬，采用30 cm×30 cm網(wǎng)格法測(cè)定各個(gè)樣地群落蓋度；生物量測(cè)定:生長(zhǎng)季節(jié)末期，在坡面防護(hù)帶(1.5～7.5 m處)上、中、下位置各設(shè)置一個(gè)50 cm×50 cm采樣區(qū)，2次重復(fù)(分布在不同小區(qū))；根系采樣、處理方法:植物生長(zhǎng)季末期，收獲各小區(qū)地上生物量，同時(shí)用根鉆在每個(gè)徑流小區(qū)分別取0—10 cm，10—20 cm，20—30 cm土層內(nèi)土壤，3次重復(fù)；用Delta -T公司生產(chǎn)的RWC型洗根系統(tǒng)洗根，烘干稱重、計(jì)算地下生物量[9]。

(2) 產(chǎn)流量、產(chǎn)沙量。在徑流小區(qū)旁邊安裝自動(dòng)氣象站,定時(shí)監(jiān)測(cè)氣象資料,自動(dòng)記錄每次的降雨量、雨強(qiáng)和降雨歷程。每次降雨后及時(shí)觀測(cè)、登記各個(gè)徑流小區(qū)集水池的集流深度,計(jì)算徑流量、測(cè)定其泥沙含量；根據(jù)某一時(shí)段內(nèi)徑流量、降雨量計(jì)算徑流系數(shù)；將1 a內(nèi)各小區(qū)土壤侵蝕量換算成每1 km2的噸數(shù)，即為侵蝕模數(shù)。

(3) 蓄水能力、保土能力。根據(jù)各小區(qū)內(nèi)的徑流系數(shù)、侵蝕模數(shù)值進(jìn)行換算：

蓄水能力=(裸坡區(qū)徑流系數(shù)-植被區(qū)徑流系數(shù))/裸坡區(qū)徑流系數(shù)

保土能力=(裸坡區(qū)土壤侵蝕模數(shù)-植被區(qū)土壤侵蝕模數(shù))/裸坡區(qū)土壤侵蝕模數(shù)

降雨量、徑流量和泥沙量觀測(cè)時(shí)段為2012—2014年汛期(5—9月)；鋁盒法測(cè)定土壤初始含水量。

2.3數(shù)據(jù)處理

經(jīng)Excel 2003基礎(chǔ)處理后，借助SPSS 13.0進(jìn)行Duncan′s多重比較(Duncan′s multiple range test，DMRT)。

3　結(jié)果與分析

3.1護(hù)坡植被的生長(zhǎng)狀況

表2為護(hù)坡植被在2012—2014年的生長(zhǎng)狀況。建植初期，景觀過(guò)渡帶內(nèi)的喬木、地被植物都表現(xiàn)出較高的成活率(喬木：99%；地被植物：94.3%(91%～96%)，不同植被間無(wú)明顯差異(n=5,p>0.05)；坡面防護(hù)帶內(nèi)，灌木類出芽率(64%，61%～66%)普遍低于草本植物(75.8%，73%～78%)，但不同配置的灌木、草本植物間無(wú)明顯差異(n=5，p>0.05)。成坪時(shí)間方面，不同群落間差異較大，其中，以苜?！费栏?M3)成坪時(shí)間最長(zhǎng)(d=73)、黃荊—狗尾草(M5)最短(d=64)，差異顯著(n=5，p<0.05)。1個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)后(2012年5月)，所有植被的群落蓋度均達(dá)到73%以上，黃荊—狗尾草(M5)最高(85%)；地上生物量(2012年9月)也表現(xiàn)出類似統(tǒng)計(jì)趨勢(shì)，可能與一年生草本植物狗尾草生長(zhǎng)快、成坪早的生長(zhǎng)習(xí)性有關(guān)[10-11]。

隨后的2個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)，除黃荊—狗尾草外，所有植被的群落蓋度、地上生物量、根系生物量均呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)；黃荊—狗尾草則相反：2012—2014年，地上生物量分別為264.9，234.4，207.3 g/m2；根系生物量分別為96.2，87.9，81.3 g/m2。其原因可能與不同植被中先驅(qū)植物的生態(tài)型有關(guān)：野牛草、狗牙根、紫羊茅、黑麥草均為多年生草本，常年持續(xù)生長(zhǎng)；狗尾草為一年生草本，生長(zhǎng)季節(jié)結(jié)束后植株枯死，需借助種子越冬休眠、萌發(fā)、生長(zhǎng)。種子萌發(fā)前，位置較高的植株或種子多數(shù)被吹落、沖蝕至別處，進(jìn)而出現(xiàn)邊坡植被分布不均、基部密集而中上部表土裸露黃荊—狗尾草(M5)的蓋度波動(dòng)也印證了這一現(xiàn)象：2012年為85%，2013年，2014年分別遞減為76%，68%，趨勢(shì)明顯。

表2　5種邊坡植被配置在不同生長(zhǎng)季節(jié)的群落特征

注：上、下層根系生物量分別代表0—10 cm，10—25 cm土層中單位面積根系干重。

3.2裸地產(chǎn)流、產(chǎn)沙特征

2012—2014年汛期，試驗(yàn)區(qū)內(nèi)自然降雨量及裸露邊坡的產(chǎn)流、產(chǎn)沙特征(土壤質(zhì)量含水量為13.6%)如表3所示?？梢钥闯觯囼?yàn)區(qū)汛期雨季集中(占年均降雨量71.36%)、產(chǎn)流量大(年均降雨量：829.2 mm；年均產(chǎn)流量：149.83 mm)，水土流失嚴(yán)重(年均產(chǎn)沙量：1 223.51 g/m2,最大侵蝕模數(shù)：1 376.57 t/km2·a)，是典型的生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)。

表3　2012-2014年汛期的降雨及裸地產(chǎn)流、產(chǎn)沙特征

3.3不同護(hù)坡植被區(qū)的產(chǎn)流、產(chǎn)沙特征

產(chǎn)流系數(shù)、土壤侵蝕模數(shù)是衡量植被涵養(yǎng)水分、防沙護(hù)坡性能的重要生態(tài)指標(biāo)。試驗(yàn)期間，各徑流小區(qū)內(nèi)產(chǎn)流、產(chǎn)沙特征如圖1所示?？梢钥闯觯煌渲眠吰轮脖坏淖o(hù)坡性能也不一樣(n=5，p<0.05)、年際差異明顯(n=3，p<0.05)。2012年汛期，黃荊—狗尾草(M5)表現(xiàn)出較強(qiáng)的護(hù)坡性能：蓄水能力、保土能力分別達(dá)到59.14%，96.22%，產(chǎn)流量(61.2 mm)、產(chǎn)沙量(52.0 g/m2)明顯低于其他小區(qū)(n=5，p<0.05)；苜蓿—狗牙根(M3)的護(hù)坡性能較差，產(chǎn)流量、產(chǎn)沙量(94.4 mm，203.33 g/m2)較高(n=5，p<0.05)。整個(gè)汛期內(nèi)，不同小區(qū)在產(chǎn)流系數(shù)、侵蝕模數(shù)等方面的變化趨勢(shì)高度一致，即黃荊—狗尾草(M5)<慈竹—野牛草(M1)<小冠花—黑麥草(M4)<小冠花—紫羊茅(M2)<苜蓿—狗牙根(M3)。2013年汛期，小冠花—黑麥草(M4)表現(xiàn)出較強(qiáng)的護(hù)坡性能：蓄水、保土能力分別為61.64%，96.86%，產(chǎn)流量、產(chǎn)沙量(52.7 mm，35.17 g/m2)也低于其他小區(qū)(n=5，p<0.05)；黃荊—狗尾草(M5)的護(hù)坡性能較差，產(chǎn)流量、產(chǎn)沙量(75.3 mm，226.67 g/m2)較高(n=5,p<0.05)；汛期內(nèi)，不同處理間產(chǎn)流系數(shù)、侵蝕模數(shù)呈現(xiàn)小冠花—黑麥草(M4)<慈竹—野牛草(M1)<苜?！费栏?M3)<小冠花—紫羊茅(M2)<黃荊—狗尾草(M5)的波動(dòng)趨勢(shì)。2014年汛期，苜?！费栏?M3)的護(hù)坡性能較強(qiáng)：蓄水、保土能力分別為80.03%，98.49%，產(chǎn)流量、產(chǎn)沙量(32.40 mm，17.67 g/m2)也低于其他小區(qū)(n=5，p<0.05)；黃荊—狗尾草(M5)的護(hù)坡性能較差，產(chǎn)流量、產(chǎn)沙量(62.1 mm，150.33 g/m2)較高(n=5，p<0.05)。汛期內(nèi)，不同處理間產(chǎn)流系數(shù)、侵蝕模數(shù)呈現(xiàn)苜蓿—狗牙根(M3)<小冠花—黑麥草(M4)<慈竹—野牛草(M1)<小冠花—紫羊茅(M2)<黃荊—狗尾草(M5)的變化規(guī)律。

試驗(yàn)期內(nèi)，同一植被在不同汛期內(nèi)的產(chǎn)流、產(chǎn)沙特征也不一樣：除黃荊—狗尾草(M5)外，所有植被的護(hù)坡性能均隨群落發(fā)育程度的提高而增強(qiáng)，發(fā)育程度越高(即坪齡越長(zhǎng))，小區(qū)內(nèi)的產(chǎn)流系數(shù)、侵蝕模數(shù)越小。其原因可能與坪齡越長(zhǎng)，M1—M4的群落蓋度、地下生物量則越大，護(hù)坡性能也隨之增強(qiáng)有關(guān)。相比之下，黃荊—狗尾草(M5)的產(chǎn)流、產(chǎn)沙量波動(dòng)較大，其護(hù)坡性能表現(xiàn)為：2012年汛期>2014年汛期>2013年汛期，其原因可能與黃荊—狗尾草(M5)的先驅(qū)植物(狗尾草)為一年生草本植物，生長(zhǎng)季節(jié)結(jié)束、植株枯死后，再生植被的均勻性較差，保水、防沙性能隨之下降；2014年汛期內(nèi)，黃荊—狗尾草(M5)的產(chǎn)流系數(shù)、侵蝕模數(shù)呈下降趨勢(shì)，可能與隨著時(shí)間的推移，群落中灌木的長(zhǎng)勢(shì)逐漸增強(qiáng)，其群落蓋度、地下生物量逐漸增大，護(hù)坡性能也隨之增強(qiáng)有關(guān)。

注：同一配置模式上方不同的大寫(xiě)字母表示年際間差異顯著，同一年份不同配置上方不同的小寫(xiě)字母表示配置間差異顯著(a=0.05)。

圖1不同配置模式的產(chǎn)流、產(chǎn)沙特征

3.4植被的護(hù)坡性能與群落特征間的關(guān)聯(lián)性

在立地條件、降雨量相同的情況下，植被的群落結(jié)構(gòu)、特征是影響地表徑流和泥沙流失量的主要因素：莖葉對(duì)雨滴的分層攔截、緩沖作用，有利于減少地表徑流、阻延土壤濺蝕；根系對(duì)土壤的加筋、錨固作用，有利于延緩坡面侵蝕、增強(qiáng)穩(wěn)定性[10]。圖2為植被的群落特征與保水防沙性能的內(nèi)在聯(lián)系?？梢钥闯觯ㄆ撼跗?2012年汛期)，植被的護(hù)坡性能與地上生物量密切相關(guān)：地上生物量越大，產(chǎn)流量、產(chǎn)沙量越小。整個(gè)汛期內(nèi)，小區(qū)內(nèi)產(chǎn)流系數(shù)、侵蝕模數(shù)與地上生物量間有十分顯著的線性關(guān)系，其顯著水平P(1，4)均大于F0.01(1，4)時(shí)檢測(cè)值(34.1)(圖2a，2b)；建坪后期(2014年汛期)，護(hù)坡性能與根系生物量密切相關(guān)：根系生物量越大，產(chǎn)流量、產(chǎn)沙量越小。整個(gè)汛期內(nèi)，小區(qū)內(nèi)的產(chǎn)流系數(shù)、侵蝕模數(shù)與根系生物量間也呈現(xiàn)十分顯著的線性關(guān)系(圖2c，2 d)。

圖2　植被的群落特征與其護(hù)坡性能的相關(guān)性

分析其他時(shí)段的群落特征與其護(hù)坡性能的相關(guān)系性時(shí)則發(fā)現(xiàn)：2012年汛期的根系生物量、2013年汛期的地上、根系生物量以及2014年汛期的地上生物量與植被護(hù)坡性能間的相關(guān)性并不顯著?？赡艿脑蚴牵?012年汛期，植株根系尚不發(fā)達(dá)，根冠比小(表2)，植被的護(hù)坡性能主要是源于莖葉對(duì)雨滴的分層攔截和緩沖作用，莖葉越茂盛、蓋度越大(如狗牙根)，護(hù)坡性能就越強(qiáng)；2013年汛期，群落蓋度尚未飽和、根系發(fā)育尚未成熟，植被的護(hù)坡性能由莖葉的分層攔截和根系對(duì)土壤的加筋、錨固作用共同決定[11]，可見(jiàn)，撇開(kāi)莖葉的分層攔截、緩沖作用或孤立根系的加筋、錨固作用都是片面的[12]；2014年汛期，植被的群落蓋度接近飽和，不同群落間莖葉對(duì)雨滴的分層攔截、緩沖作用無(wú)明顯差異。此時(shí)，植被的護(hù)坡性能主要取決于根系對(duì)土壤加筋、錨固作用，根系生物量越大，保水、防沙性能則越強(qiáng)。

4　結(jié)論與討論

(1) 相同邊坡條件下，一年生草本植物(狗尾草)所在的草灌混合群落(黃荊—狗尾草)成坪時(shí)間(d=65)明顯短于其他多年生草本(p<0.05)；成坪初期(2012年汛期)，黃荊—狗尾草(M5)的群落蓋度、地上生物量也高于其他配置模式(p<0.05)。2012—2014年，M1—M4的群落蓋度、地上生物量、地下生物量逐年遞增，黃荊—狗尾草(M5)卻逐年遞減。

(2) 相同降雨條件下，不同植被的護(hù)坡性能也不一樣，年際差異明顯。2012年汛期，黃荊—狗尾草(M5)表現(xiàn)出較強(qiáng)的護(hù)坡性能：蓄水、保土能力分別達(dá)到59.14%，96.22%，產(chǎn)流量、產(chǎn)沙量(61.2 mm，52.0 g/m2)也明顯低于其他小區(qū)(p<0.05)；整個(gè)汛期內(nèi)，不同處理在產(chǎn)流系數(shù)、侵蝕模數(shù)等方面的變化趨勢(shì)高度一致，即黃荊—狗尾草(M5)<慈竹—野牛草(M1)<小冠花—黑麥草(M4)<小冠花—紫羊茅(M2)<苜?！费栏?M3)；2013年汛期，M4的蓄水、保土能力分別為61.64%，96.86%，產(chǎn)流系數(shù)、侵蝕模數(shù)呈現(xiàn)小冠花—黑麥草(M4)<慈竹—野牛草(M1)<苜?！费栏?M3)<小冠花—紫羊茅(M2)<黃荊—狗尾草(M5)波動(dòng)；2014年汛期，M3的蓄水、保土能力分別達(dá)到80.03%，98.49%，產(chǎn)流系數(shù)、侵蝕模數(shù)呈現(xiàn)苜蓿—狗牙根(M3)<小冠花—黑麥草(M4)<慈竹—野牛草(M1)<小冠花—紫羊茅(M2)<黃荊—狗尾草(M5)的變化規(guī)律。

(3) 試驗(yàn)期間，護(hù)坡植被在不同汛期內(nèi)的產(chǎn)流、產(chǎn)沙特征也不一樣：除黃荊—狗尾草(M5)外，所有草灌混合群落的護(hù)坡性能均隨著坪齡的增加而增強(qiáng)，坪齡越長(zhǎng)，小區(qū)內(nèi)產(chǎn)流系數(shù)、侵蝕模數(shù)越小。

(4) 植被的護(hù)坡性能與其群落特征密切相關(guān)。建坪初期，護(hù)坡性能主要與莖葉發(fā)育狀況有關(guān)，地上生物量越大，護(hù)坡性能越強(qiáng)；建坪中期，護(hù)坡性能主要由莖葉對(duì)雨滴的分層攔截作用及根系對(duì)土壤的加筋、錨固作用共同決定；建坪后期，護(hù)坡性能主要與根系發(fā)育狀況有關(guān)，根系生物量越大，護(hù)坡性能則越強(qiáng)。

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Analysis of Ecological Benefits of Side Slope Protection by Typical Vegetation Along the Highway in Southwest Areas

SUN Hua1, ZHAO Xuefeng2, HE Maoping2

(1.Chongqing Water Resources and Electric Engineering College, Yongchuan,Chongqing402160,China; 2.FacultyofUrbanandRuralConstruction,ChengduUniversity,Chengdu610106,China)

Using localization shrubs to reconstruct plant communities plays a very important role in superhighway side slope ecological protection, but its protection effect is easily affected by the configuration mode and reconstructing years. In this case, five typical vegetation modes composed by landscape transitional zone (ornamental arbors with 0.5 m×0.5 m of spacing + ground-cover plants with 0.05 m×0.1 m of spacing inthe rows) and slope protection zone (shrubs + herbages with 10 g/m2of planting density), includingNeosinocalamusaffinis—Buchloedactyloides(M1),Coronillavaria—Festucarubra(M2),Medicagofalcate—Cynodondactylon(M3),Coronillavaria—Loliumperenne(M4) andVitexnegundo—Setariaviridis(M5)， reconstructed. Chengyu expressway in Yongchuan were taken as the example and foundation, their characteristics of runoff and erosion sediment in rainy seasons in the years from 2012 to 2014 were investigated, and the annual fluctuation of their ecological slope protection capacity was analyzed. Results showed that: (1) the annual herbaceous plants in the grass-shrub community, i. e.,Vitexnegundo+Setariaviridisgrew rapidly, which turf-establishment stage (65 d) was transitory, its capacity of soil and water conservation (80.03% and 98.49%, respectively) were higher than other modes in the first growing season after turf-establishment (2012), and among five vegetation modes, its runoff and sediment yield (61.2 mm and 52.0 g/m2, respectively) were the lowest(p<0.05). However, the perennial herbs (e.g.,Cynodondactylon,Loliumperenneand so on) in the grass-shrub communities grew tardily with more laggardly turf-establishment stages, and their outstanding capacities of soil and water conservation only showed in the second or third growing season after turf-establishment; (2) in the rainy seasons in 2013, ecological protection benefits of the grass-shrub communities (M1—M4) including perennial herbs improved apparently, which were especially outstanding inCoronillavaria+Loliumperenne(M4) andMedicagofalcate+Cynodondactylon(M3); (3) in the third growing season (2014), performance of artificial vegetationsMedicagofalcate+Cynodondactylon(M3) was the most excellent in slope protection by means of developed root system of Bermuda grass, its capacity of soil and water conservation were 80.03% and 98.49%, respectively, its runoff and sediment yield were no more than 32.40 mm and 17.67 g/m2, respectively, and in contrast, that of M4was the worst in the slope plot experiments where artificial vegetations were planted. Therefore, it can be seen that ecological protection benefit of artificial vegetation was closely related to their community characteristics, there was a positive correlation between the aboveground biomass of vegetation and their capacity of soil and water conservation in initial succession with determination coefficient (R2) more than 0.987, and did so between root biomass and these capacity in latter succession(R2≥0.998) when there were the same side slope conditions, seed quantity and planting measures.

side slope; vegetation type; soil and water conservation; ecological slope protection

2014-11-10

2015-01-08

重慶市水利局重大科研專項(xiàng)“重慶市水利工程水資源涵養(yǎng)及水生態(tài)修復(fù)植物應(yīng)用研究與推廣”(渝水科201306號(hào))

孫華(1983—),女,重慶江津人,碩士,主要從事環(huán)境生態(tài)，園林生態(tài)研究。E-mail:5927282@qq.com

何茂萍(1971—),女,四川成都人,碩士,高級(jí)工程師,主要從事水土保持與荒漠化治理研究。E-mail:hemp1971@cdu.edu.cn

S157.2

A

1005-3409(2015)04-0006-06