張 軍,任 珺,趙乾程,閆 潔,王玉君
(1.蘭州交通大學(xué) 環(huán)境與市政工程學(xué)院 環(huán)境生態(tài)研究所,甘肅 蘭州 730070;2.甘肅省環(huán)境科學(xué)設(shè)計(jì)研究院,甘肅 蘭州 730030)
穴植角度對(duì)公路邊坡植被恢復(fù)的影響
張 軍1,2,任 珺1,趙乾程1,閆 潔1,王玉君1
(1.蘭州交通大學(xué) 環(huán)境與市政工程學(xué)院 環(huán)境生態(tài)研究所,甘肅 蘭州 730070;2.甘肅省環(huán)境科學(xué)設(shè)計(jì)研究院,甘肅 蘭州 730030)
公路邊坡;植被恢復(fù);穴植角度;多重比較;成活率;株高
為了對(duì)蘭州(新城)至永靖沿黃河快速通道邊坡植被進(jìn)行恢復(fù),選取沙冬青、紫穗槐、梭梭、花棒和檉柳等5種本地苗木作為邊坡植被恢復(fù)物種,在坡比為1∶0.75的坡面上采用3個(gè)穴植角度90°、60°和30°進(jìn)行人工移植,對(duì)苗木在3個(gè)穴植角度下的成活率和株高進(jìn)行比較。結(jié)果表明:同種苗木的成活率因穴植角度不同而不同,穴植角度為60°時(shí)苗木的成活率最高、生長(zhǎng)最好;不同苗木在同一穴植角度下成活率不同,花棒在穴植角度為90°時(shí)成活率不足50%;在邊坡防護(hù)工程中使用較少的沙冬青抗逆性強(qiáng)、根系發(fā)達(dá)、固沙保土性能好,并且在穴植角度為60°時(shí)的成活率高達(dá)92.5%,可以大規(guī)模應(yīng)用。
近年來(lái),我國(guó)高速公路建設(shè)進(jìn)入了迅猛發(fā)展時(shí)期,截至2014年底,全國(guó)高速公路總里程為11.19萬(wàn)km,居世界首位。公路建設(shè)中,產(chǎn)生大量無(wú)法自然恢復(fù)的巖土邊坡,破壞了原有的表土層及原生植物群落,加劇了水土流失和生態(tài)惡化,甚至威脅行車安全[1-2]。近年來(lái),在邊坡上建立一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、功能完善、能夠自我維持的土壤生態(tài)系統(tǒng),成為我國(guó)邊坡綠化和水土保持研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一[3]。公路邊坡的生態(tài)防護(hù)作為公路綠化的一個(gè)重要組成部分,具有多種功能[4],除了穩(wěn)定邊坡,防止土壤風(fēng)化及水土流失,還能有效地阻滯煙塵、飄塵和交通噪聲,并吸收汽車尾氣中的有害氣體,減輕污染[5],產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益[6]。
蘭州(新城)至永靖沿黃河快速通道(以下簡(jiǎn)稱“蘭永一級(jí)公路”)是甘南州、臨夏州與青海、河西走廊及新疆之間交通往來(lái)的重要通道,是蘭州市南濱河路“黃河風(fēng)情線”的延伸段,是整合區(qū)域特色旅游資源、打造沿黃河特色生態(tài)旅游線路的重要通道。因此,開(kāi)展典型路段的生態(tài)防護(hù)技術(shù)研究,對(duì)于降低工程造價(jià),保證路基施工質(zhì)量和黃河水質(zhì),確保該條高等級(jí)生態(tài)公路工程建設(shè)質(zhì)量和建設(shè)水平,都具有重要意義,也尤為迫切。本課題屬于蘭永一級(jí)公路建設(shè)的一部分。蘭永一級(jí)公路處于干旱地區(qū),在自然條件下邊坡植被很難恢復(fù),為此分析了不同植物種及不同穴植角度對(duì)邊坡植被恢復(fù)的影響。
1.1 研究區(qū)環(huán)境
研究區(qū)為蘭永一級(jí)公路K35+495—K35+768路段,地處隴西黃土高原的西北部,大部分地區(qū)為黃土覆蓋,沿線地貌類型為丘陵溝壑與河谷階地。屬中溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候,多年平均氣溫9.4~9.8 ℃,年均降水量281.2~327.0 mm,年均蒸發(fā)量1 446.4~1 500.0 mm,≥10 ℃年有效積溫2 989~2 950 ℃,無(wú)霜期165~177 d,最大凍土深98~102 cm。土壤類型主要有黃綿土、栗鈣土、灰鈣土和灌淤土等。植被類型屬半干旱草原植被,林草覆蓋率10%~25%。研究區(qū)內(nèi)主要河流有黃河及其支流湟水河。水土流失類型以水力侵蝕為主,土壤侵蝕模數(shù)平均為2 600 t/(km2·a),其中河谷階地區(qū)為2 000 t/(km2·a),丘陵溝壑區(qū)為4 000 t/(km2·a)。
根據(jù)蘭州階段降水量大、降水年內(nèi)分布不均勻、全年蒸發(fā)量大于降水量、氣候干燥的特征,在植物的選擇中應(yīng)注重植物的氣候適應(yīng)性、土壤適應(yīng)性,以及抗寒、抗旱、抗沖刷等特性;采取的工程措施應(yīng)以增強(qiáng)邊坡的穩(wěn)定和邊坡坡面的抗風(fēng)沙侵蝕、雨水沖刷為重點(diǎn)。
1.2 試驗(yàn)材料與方法
土工格室護(hù)坡是在展開(kāi)并固定在坡面上的土工格室內(nèi)填充種植土,然后均勻撒(噴)播草種進(jìn)行綠化的一種護(hù)坡技術(shù)[7]。由于土工格室能對(duì)流水起到緩速消能作用,可促使其攜帶物沉淀在格室中,有效避免草籽及幼苗被雨水沖走,大大提高了草被覆蓋度,在目前的工程建設(shè)中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用[8],因此本試驗(yàn)采用菱形土工格進(jìn)行護(hù)坡。同時(shí),邊坡植物的選擇尤為重要,要以本地鄉(xiāng)土植物種為主、外來(lái)優(yōu)良植物種為輔,植物材料須繁殖方便、適應(yīng)性強(qiáng)[9]。通過(guò)對(duì)路線所在區(qū)域不同立地類型和植物分布的實(shí)地調(diào)查與分析,篩選出抗性強(qiáng)、易成活、易生長(zhǎng)的鄉(xiāng)土植物作為生態(tài)防護(hù)設(shè)計(jì)的主要材料,所選植物種為沙冬青(Ammopiptanthusmongolicus)、紫穗槐(Amorphafruticosa)、梭梭(Haloxylonammodendron)、花棒(Hedysarumscoparium)、檉柳(Tamarixchinensis)。
試驗(yàn)邊坡坡比為1∶0.75,菱形土工格邊長(zhǎng)為1.5 m,在1.5 m×1.5 m的菱形土工格中平均分布有16個(gè)移植穴(圖1)。將根系和高度基本一致的同種苗木按照90°、60°和30°的穴植角度(圖2)分別移植在不同的土工格內(nèi),每個(gè)穴植角度6個(gè)重復(fù),即6塊菱形土工格。移植后每3 d人工噴灌1次,30 d后調(diào)查同種苗木同穴植角度的6塊菱形土工格中植株的成活率,90 d后在每塊菱形土工格中選3株具代表性的苗木測(cè)定同穴植角度的植株平均株高。
圖1 護(hù)坡土工格中苗木移植穴分布示意
圖2 土質(zhì)急坡苗木穴植角度示意
1.3 數(shù)據(jù)處理方法
用STATISTICA(Version 6.0)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,對(duì)沙冬青、紫穗槐、梭梭、花棒、檉柳5種苗木的成活率進(jìn)行種間和處理間鄧肯氏多重比較檢驗(yàn),并對(duì)5種苗木90 d后的株高做處理間鄧肯氏比較檢驗(yàn)。
2.1 穴植角度對(duì)苗木成活率的影響
對(duì)沙冬青、紫穗槐、梭梭、花棒、檉柳5種苗木的成活率進(jìn)行鄧肯氏多重比較檢驗(yàn),結(jié)果見(jiàn)表1??傮w上,穴植角度為90°和60°時(shí),沙冬青、紫穗槐、梭梭、花棒、檉柳5種苗木的成活率差異極顯著;穴植角度為30°時(shí),5種苗木的成活率差異較顯著。當(dāng)穴植角度為90°時(shí),沙冬青、梭梭、檉柳的成活率沒(méi)有顯著性差異,但顯著高于花棒的成活率,顯著低于紫穗槐的成活率。當(dāng)穴植角度為60°時(shí),沙冬青、紫穗槐的成活率沒(méi)有顯著性差異,梭梭、檉柳的成活率沒(méi)有顯著性差異,但花棒的成活率顯著高于梭梭、檉柳的成活率,顯著低于沙冬青、紫穗槐的成活率。當(dāng)穴植角度為30°時(shí),沙冬青、紫穗槐的成活率沒(méi)有顯著性差異,梭梭、花棒、檉柳的成活率沒(méi)有顯著性差異,但沙冬青、紫穗槐的成活率顯著高于梭梭、花棒、檉柳的成活率。
表1 蘭永一級(jí)公路邊坡穴植苗木的成活率及多重比較結(jié)果
注:表中數(shù)據(jù)為6個(gè)重復(fù)的平均值;F值標(biāo)“***”表示處理間或種間差異極顯著(P<0.001),標(biāo)“**”表示處理間或種間差異較顯著(0.001
0.05);帶有相同大寫(xiě)和小寫(xiě)字母的平均數(shù),分別表示種間和處理間經(jīng)過(guò)鄧肯氏多重比較檢驗(yàn)沒(méi)有顯著性差異(P>0.05)。
對(duì)5種苗木不同穴植角度處理間進(jìn)行鄧肯氏多重比較檢驗(yàn),總體上,沙冬青、花棒在不同穴植角度的成活率差異極顯著,紫穗槐、檉柳在不同穴植角度的成活率差異較顯著,梭梭在不同穴植角度的成活率無(wú)顯著差異。沙冬青在穴植角度為60°時(shí)的成活率顯著高于穴植角度為30°、90°時(shí)的成活率,而穴植角度為30°時(shí)的成活率顯著高于穴植角度為90°時(shí)的成活率。紫穗槐在穴植角度為30°、90°時(shí)的成活率無(wú)顯著性差異,但均顯著低于穴植角度為60°時(shí)的成活率。花棒在穴植角度為60°時(shí)的成活率顯著高于穴植角度為30°、90°時(shí)的成活率,而穴植角度為30°時(shí)的成活率顯著高于穴植角度為90°時(shí)的成活率。檉柳在穴植角度為60°、30°時(shí)的成活率無(wú)顯著性差異,但均顯著高于穴植角度為90°時(shí)的成活率。
2.2 穴植角度對(duì)苗木生長(zhǎng)的影響
對(duì)沙冬青、紫穗槐、梭梭、花棒、檉柳5種苗木在不同穴植角度的株高進(jìn)行鄧肯氏比較檢驗(yàn),結(jié)果見(jiàn)表2。總體上,紫穗槐、梭梭在不同穴植角度下的株高差異極顯著,沙冬青、檉柳在不同穴植角度下的株高差異較顯著,花棒在不同穴植角度下株高差異顯著。沙冬青在穴植角度為90°、30°時(shí)的株高無(wú)顯著性差異,但顯著低于穴植角度為60°時(shí)的株高; 紫穗槐在穴植角度為90°、30°的株高無(wú)顯著性差異,但顯著低于穴植角度為60°時(shí)的株高;梭梭在穴植角度為30°時(shí)的株高顯著高于穴植角度為90°時(shí)的株高,顯著低于穴植角度為60°時(shí)的株高;花棒在穴植角度為30°時(shí)的株高顯著高于穴植角度為90°時(shí)的株高,顯著低于穴植角度為60°時(shí)的株高;檉柳在穴植角度為90°、30°時(shí)的株高無(wú)顯著性差異,但顯著低于穴植角度為60°時(shí)的株高。
表2 蘭永一級(jí)公路邊坡穴植苗木的株高及鄧肯氏比較結(jié)果
注:表中數(shù)據(jù)為6個(gè)重復(fù)的平均值;F值標(biāo)“***”表示處理間差異極顯著(P<0.001),標(biāo)“**”表示處理間差異較顯著(0.001
0.05)。
同種苗木在不同穴植角度下成活率不同,穴植角度為60°時(shí)5種苗木的成活率最高、株高最大,故穴植角度宜選為60°。不同苗木在同一穴植角度下成活率不同,花棒在穴植角度為90°時(shí)成活率不足50%。
本研究大膽使用了在邊坡防護(hù)工程中使用較少的沙冬青。由于沙冬青抗逆性強(qiáng)、根系發(fā)達(dá)、固沙保土性能好,并且本試驗(yàn)表明在穴植角度為60°時(shí)的成活率高達(dá)92.5%,因此可以大規(guī)模應(yīng)用。
護(hù)坡工程的后期監(jiān)督管理存在很大的問(wèn)題,例如管理滯后、管理不善等,致使植被得不到及時(shí)修復(fù)、邊坡失穩(wěn)等,導(dǎo)致邊坡生態(tài)防護(hù)工程的防護(hù)達(dá)不到預(yù)期效果,也影響了護(hù)坡技術(shù)的推廣應(yīng)用。因此,在研發(fā)生態(tài)防護(hù)技術(shù)的同時(shí),應(yīng)重視完善相應(yīng)的規(guī)范、制度,提高邊坡防護(hù)的質(zhì)量。
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(責(zé)任編輯 徐素霞)
甘肅省交通廳科技資助項(xiàng)目(2013-09)
S157.43
A
1000-0941(2017)03-0052-03
張軍(1975—),男,甘肅慶陽(yáng)市人,工程師,博士研究生,甘肅省環(huán)科院環(huán)境生態(tài)研究所副所長(zhǎng),主要從事干旱區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)技術(shù)研究;通信作者任珺(1968—),男,甘肅張掖市人,教授,博士生導(dǎo)師,博士,主要從事環(huán)境生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的教學(xué)與科研工作。
2016-06-19