簡尊吉,郭泉水,*,馬凡強(qiáng),秦愛麗,程瑞梅,肖文發(fā),康 義,梁洪海

1 中國林業(yè)科學(xué)研究院森林生態(tài)環(huán)境與保護(hù)研究所,國家林業(yè)和草原局森林生態(tài)環(huán)境重點實驗室,北京 100091 2 河北省塞罕壩機(jī)械林場, 承德 068450 3 重慶市巫山縣林業(yè)局, 重慶 404700

三峽水庫消落帶總面積348.93 km2,冬季最高蓄水位海拔175 m,夏季最低保持水位海拔145 m,相對高差30 m,是目前我國最大的水庫消落帶,也是三峽水庫最不穩(wěn)定的生態(tài)脆弱帶[1- 3]。自2003年三峽水庫運行以來,受周期性水庫水位漲落的影響,消落帶植被已遭到嚴(yán)重破壞[4- 7]。在一些坡度較大,土壤沖刷嚴(yán)重的地段,消落帶植被已不復(fù)存在,并開始出現(xiàn)與三峽優(yōu)美環(huán)境不協(xié)調(diào)的似“荒漠化”景觀[3]。因此,恢復(fù)消落帶植被,已成為當(dāng)前三峽水庫生態(tài)環(huán)境治理的重要任務(wù)之一。

近年來,圍繞消落帶植被恢復(fù),許多專家和學(xué)者從穩(wěn)固消落帶邊坡和篩選適生植物入手,開展了大量理論探討和試驗研究,并開發(fā)了一些卓有成效的恢復(fù)方法。任雪梅等[8]和湯顯強(qiáng)等[9]從理論上探討了在三峽水庫消落帶的土質(zhì)緩坡上構(gòu)建植被生態(tài)工程的可能性；吳江濤等[10]提出了在巖石坡面構(gòu)造的燕窩式植生穴內(nèi)和在裸地邊坡鋪砌的防沖刷生態(tài)型護(hù)坡構(gòu)件上,種植耐水淹的灌木和挺水植物的植被恢復(fù)技術(shù)；鮑玉海等[11]和鐘榮華等[12]提出了依靠鋼筋相互串聯(lián)和構(gòu)件體自嵌銜接鉸鏈?zhǔn)礁采w消落帶坡面,在磚體種植穴中種植耐濕植物的自鎖定消浪植生型生態(tài)護(hù)坡技術(shù)和串珠式柔性護(hù)岸技術(shù)；周明濤等[13]驗證了植物與工程(混凝土菱形框格梁)相結(jié)合的治理模式在三峽水庫消落帶應(yīng)用的可行性。目前,這些技術(shù)在三峽水庫消落帶植被恢復(fù)實踐中已有應(yīng)用,但推廣范圍有限。其原因可能與混凝土、鋼筋等建筑材料的大量使用,以及施工難度大、成本高,或植被恢復(fù)效果不甚理想有關(guān)。生態(tài)袋護(hù)坡技術(shù)是集柔性結(jié)構(gòu)、生態(tài)、環(huán)保、節(jié)能四位一體的一種新型生物工程技術(shù)。它通過將生態(tài)袋沿破損邊坡層層堆疊,袋體間用專用聯(lián)結(jié)扣聯(lián)結(jié),在生態(tài)袋上種植植物來實現(xiàn)穩(wěn)固邊坡和復(fù)綠的目標(biāo)[14-15]。生態(tài)袋是由聚丙烯或聚酯纖維材料制成的雙面熨燙針刺無紡布加工而成,具有透水不透土、耐酸堿、不助燃、零污染、抗老化、使用壽命可達(dá)70年之久等優(yōu)點[14-15]。生態(tài)袋內(nèi)的填充物可就地取材,成本低廉,施工便捷。與現(xiàn)有技術(shù)比較[8- 13],采用生態(tài)袋護(hù)坡技術(shù)不僅可有效避免高能源消耗和高污染建筑材料的過多使用,還可徹底解決植物生長基質(zhì)因涌浪沖刷而流失的問題[14- 15]。近十幾年來,生態(tài)袋護(hù)坡技術(shù)已在堤防工程和道路邊坡綠化等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用[15- 22],但在三峽水庫消落帶植被恢復(fù)中的應(yīng)用還鮮見報道。

生態(tài)袋、填充物、生態(tài)袋上種植的植物是生態(tài)袋護(hù)坡技術(shù)的3個重要元素。實現(xiàn)生態(tài)袋護(hù)坡復(fù)綠功能的核心是適生植物選擇,基本保障是生態(tài)袋的使用壽命和填充物肥力的持久供應(yīng)[22]。三峽水庫消落帶水陸生境交替變化,生態(tài)袋上種植的植物不僅要具備耐淹和耐旱雙重特性,而且其根系要有較強(qiáng)的穿透能力；同時,生態(tài)袋內(nèi)的土壤養(yǎng)分也不能因水庫水位漲落過程中的反復(fù)淋溶而發(fā)生過多流失。這些都是制約生態(tài)袋護(hù)坡技術(shù)在三峽水庫消落帶植被恢復(fù)中應(yīng)用的關(guān)鍵因素。

本文以2009年5月在三峽水庫重慶市巫山縣雙龍鎮(zhèn)段消落帶(簡稱雙龍鎮(zhèn)試驗地)和巫峽鎮(zhèn)段消落帶(簡稱巫峽鎮(zhèn)試驗地)設(shè)置的生態(tài)袋護(hù)坡和復(fù)綠試驗示范基地為依托,于2016年8月,對生態(tài)袋上(內(nèi))和其堆疊處上方和左側(cè)消落帶狗牙根(Cynodondactylon)種群密度、表型生長性狀、地上和地下生物質(zhì)量,以及土壤理化性質(zhì)進(jìn)行測定和分析,試圖回答兩個科學(xué)問題：(1)生態(tài)袋上與其堆疊處周邊消落帶狗牙根的種群密度、表型生長性狀和生物質(zhì)量是否存在差異？(2)生態(tài)袋內(nèi)與其堆疊處周邊消落帶的土壤養(yǎng)分含量有何異同？并以此為基礎(chǔ),對以狗牙根為種植植物,將生態(tài)袋護(hù)坡技術(shù)應(yīng)用于三峽水庫消落帶植被恢復(fù)的可行性進(jìn)行分析。

1 試驗地概況

試驗地設(shè)在三峽水庫重慶市巫山縣雙龍鎮(zhèn)和巫峽鎮(zhèn)段消落帶內(nèi)。地理位置和調(diào)查樣方設(shè)置見圖1。雙龍鎮(zhèn)試驗地設(shè)在三峽水庫大寧河支線,地理坐標(biāo)為31°11′25.0″N,109°52′15.4″E,海拔155 m左右,坡度26°,坡向為北偏東30°。試驗前為農(nóng)用梯田,土層厚度40 cm左右,土壤類型為在紫色砂巖上發(fā)育的紫色土。巫峽鎮(zhèn)試驗地設(shè)在三峽水庫干線沿岸,地理坐標(biāo)為31°04′17.8″N,109°55′44.4″E,海拔160 m左右,坡度40°,坡向為南偏東20°。試驗前為坡耕地,土層厚度60 cm左右,土壤類型為在石灰?guī)r上發(fā)育的黃色石灰土。兩地氣候類型相同,均屬于亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候。年均溫18.4℃,≥10℃年積溫5857.0℃,無霜期305 d,年均降雨量1049.3 mm[23-24]。

圖1 三峽水庫消落帶生態(tài)袋護(hù)坡試驗地位置和示意圖Fig.1 Location and schematic diagram of the ecological bag slope protection in the water level fluctuation zone of the Three Gorges Reservoir圖中倒三角、實心圓和正方形分別代表生態(tài)袋上(位置A)、生態(tài)袋堆疊處上方(位置B)和生態(tài)袋堆疊處左側(cè)(位置C)

在雙龍鎮(zhèn)試驗地,生態(tài)袋護(hù)坡技術(shù)應(yīng)用在上下兩塊梯田交匯處的垂直界面上。試驗前,該界面上的土壤因水庫涌浪沖蝕殆盡,植被全無。試驗設(shè)置的生態(tài)袋堆疊長度為50 m,高度1 m。在巫峽鎮(zhèn)試驗地,生態(tài)袋護(hù)坡技術(shù)應(yīng)用在消落帶崩塌地段,生態(tài)袋堆疊面積200 m2。試驗前,生態(tài)袋堆疊處周邊消落帶已被狗牙根單優(yōu)種群所覆蓋,蓋度接近100%,且長勢良好。

2 研究方法

2.1 生態(tài)袋護(hù)坡施工和植物種植

生態(tài)袋購于廣東東莞金字塔綠色科技有限公司。規(guī)格為114 cm×51 cm。填充土壤后,長約94 cm,寬約42 cm,厚約20 cm。袋內(nèi)填充的土壤取自試驗地附近的棄耕地,土壤理化性質(zhì)見表1。生態(tài)袋填裝土壤后,用生態(tài)袋專用扎口帶扎口,而后沿邊坡自下而上按“品”字形堆疊(圖1)。袋體間用生態(tài)袋專用聯(lián)結(jié)扣聯(lián)結(jié)。堆疊完成后,用平鏟從試驗地附近棄耕地上生長的狗牙根種群中鏟取厚度約5 cm左右的帶根草皮,平鋪在生態(tài)袋的表面和嵌入袋與袋之間的縫隙中；之后,每隔1天澆1次水,以保持狗牙根草皮處于濕潤狀態(tài)。當(dāng)狗牙根萌出新芽(約7 d左右),停止?jié)菜?任其自然生長。生態(tài)袋護(hù)坡施工和植物種植時間為2009年5月。

表1 雙龍鎮(zhèn)和巫峽鎮(zhèn)試驗地土壤理化性質(zhì)

2.2 狗牙根種群密度、表型生長性狀和生物質(zhì)量調(diào)查

調(diào)查時間為2016年8月。調(diào)查方法采用樣方法和土柱挖掘法。樣方調(diào)查內(nèi)容主要是種群密度和表型生長性狀。樣方大小40 cm×40 cm。每塊試驗地設(shè)9個(圖1)。其中,3個樣方設(shè)在生態(tài)袋上(位置A),3個樣方設(shè)在其堆疊處上方消落帶上(位置B),3個樣方設(shè)在其堆疊處左側(cè)消落帶上(位置C)。調(diào)查時,先查數(shù)樣方內(nèi)狗牙根的植株數(shù)量(以地面或生態(tài)袋表面萌生的植株為單元),再隨機(jī)抽取15株,用鋼卷尺和游標(biāo)卡尺測量每個植株的長度、基徑、節(jié)間長度、一級分枝長度和一級分枝節(jié)間長度(精度：0.01),同時,查數(shù)各植株的節(jié)間數(shù)量、一級分支數(shù)量和一級分枝節(jié)間數(shù)量。調(diào)查完成后,割取植株地上部分,裝入布袋；而后向下挖取長、寬、深為40 cm×40 cm×20 cm的土柱[23]進(jìn)行根系生物質(zhì)量調(diào)查。調(diào)查時,先按0—5、5—10、10—15、15—20 cm分層,而后用鋒利的鋼刀分層切割,并分別放入盆中用清水浸泡,待土壤松軟后,用清水將附著在根系上的土壤沖洗干凈,裝入布袋。在實驗室內(nèi),將所有植物樣品一并置入溫度設(shè)置為70℃的鼓風(fēng)干燥箱中進(jìn)行烘干處理。烘至48 h后,用1/100電子天平稱其干質(zhì)量。

2.3 土壤理化性質(zhì)測定

土壤容重和化學(xué)性質(zhì)測定。取土位置設(shè)在土柱挖取后形成的空穴邊緣(0—20 cm土層)。每個樣方取1個環(huán)刀土樣(100 cm3)和1個混合土樣(約1 kg)。土樣采集后帶回實驗室自然風(fēng)干,剔除礫石、植物根系等雜物,用研缽研磨,過2 mm和0.154 mm網(wǎng)篩,而后裝入信封備用。測定指標(biāo)包括：容重、全氮、全磷、全鉀、速效氮、有效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)和pH 值。測定方法參照《森林土壤分析方法》[25]。其中,全氮含量測定采用半微量凱氏定氮法,全磷和全鉀含量測定采用硝酸、高氯酸和氫氟酸混合溶液消解—等離子發(fā)射光譜法,速效氮含量測定采用堿解—擴(kuò)散法,有效磷含量測定采用鹽酸和硫酸混合溶液浸提—等離子發(fā)射光譜法,速效鉀含量測定采用乙酸銨溶液浸提—等離子發(fā)射光譜法,有機(jī)質(zhì)含量測定采用重鉻酸鉀氧化外加熱法,pH值測定采用1∶2.5(v∶v)水提—pH酸度計法。測定分析工作在國家林業(yè)局森林生態(tài)環(huán)境重點實驗室中國林業(yè)科學(xué)研究院森林生態(tài)環(huán)境與保護(hù)研究所分析測試中心完成。

2.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 19.0軟件的單因素方差分析(one-way ANOVA)中的Duncan法對生態(tài)袋上(內(nèi))與其堆疊處周邊狗牙根的種群密度、生長特征和土壤理化指標(biāo)進(jìn)行差異顯著性檢驗(α=0.05)；采用Pearson法對狗牙根種群特征與土壤理化指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析。采用Origin 9.0 軟件作圖。數(shù)據(jù)整理用Excel 2003。圖表中數(shù)據(jù)為均值±標(biāo)準(zhǔn)差。

3 結(jié)果與分析

3.1 生態(tài)袋上與其堆疊處不同方位消落帶上狗牙根種群密度的比較

由圖2可以看出,各試驗地生態(tài)袋上(位置A)與其堆疊處上方(位置B)和左側(cè)(位置C)消落帶狗牙根種群密度的差異不顯著(P>0.05)。種群密度的高低因地和在生態(tài)袋堆疊處的方位不同而變化。在雙龍鎮(zhèn)試驗地為生態(tài)袋堆疊處左側(cè)消落帶>生態(tài)袋堆疊處上方消落帶>生態(tài)袋上；在巫峽鎮(zhèn)試驗地為生態(tài)袋上>生態(tài)袋堆疊處左側(cè)消落帶>生態(tài)袋堆疊處上方消落帶。

圖2 生態(tài)袋上(位置A)與其堆疊處上方(位置B)和左側(cè)(位置C)消落帶上狗牙根的種群密度Fig.2 Population density of Cynodon dactylon on the ecological bag (position A) and around the ecological bag stacking (position B and position C) at the same plot不同小寫字母表示不同生態(tài)袋位置間在0.05水平下差異顯著

3.2 生態(tài)袋上與其堆疊處不同方位消落帶上狗牙根表型生長性狀的比較

生態(tài)袋上(位置A)與其堆疊處上方(位置B)和左側(cè)(位置C)消落帶狗牙根的表型生長性狀因地而異(表2)。在巫峽鎮(zhèn)試驗地,生態(tài)袋上與生態(tài)袋堆疊處上方和左側(cè)消落帶各項表型生長指標(biāo)的差異均不顯著。在雙龍鎮(zhèn)試驗地,生態(tài)袋上與其堆疊處左側(cè)消落帶各表型生長指標(biāo)的差異也不顯著,但比其堆疊處上方消落帶的植株長度和節(jié)間長度分別降低了23.9%和22.6%(P<0.05),除此之外的其他指標(biāo)的差異均不顯著。

3.3 生態(tài)袋上(內(nèi))與其堆疊處不同方位消落帶上狗牙根生物質(zhì)量的比較

各試驗地生態(tài)袋上(位置A)與其堆疊處上方(位置B)和左側(cè)(位置C)消落帶狗牙根地上生物質(zhì)量的差異均不顯著,地下生物質(zhì)量則因地和土層不同而異(圖3)。在雙龍鎮(zhèn)試驗地,生態(tài)袋內(nèi)0—5 cm土層中狗牙根的根系生物質(zhì)量比其堆疊處上方消落帶增加了75.7%(P<0.05),但比其堆疊處左側(cè)消落帶降低了11.8%；在5—10 cm和10—15 cm土層中,生態(tài)袋內(nèi)比其堆疊處上方和左側(cè)消落帶降低了91.6%—96.9%(P<0.05)；在15—20 cm土層中的差異不顯著。在巫峽鎮(zhèn)試驗地,生態(tài)袋內(nèi)0—5 cm土層中的根系生物質(zhì)量比其堆疊處上方和左側(cè)消落帶增加了138.7%和98.8%(P<0.05)；在5—10 cm、10—20 cm和15—20 cm土層中,生態(tài)袋內(nèi)比其堆疊處上方和側(cè)方消落帶增加了20.0%—136.3%(P>0.05)。

表2 生態(tài)袋上(位置A)與其堆疊處上方(位置B)和左側(cè)(位置C)消落帶上狗牙根的表型生長性狀

圖3 生態(tài)袋上(內(nèi),位置A)與其堆疊處上方(位置B)和左側(cè)(位置C)消落帶上狗牙根的生物質(zhì)量Fig.3 Biomass of Cynodon dactylon on/in the ecological bag (position A) and around the ecological bag stacking (position B and position C) at the same plot不同小寫字母表示不同生態(tài)袋位置間在0.05水平下差異顯著

3.4 生態(tài)袋內(nèi)與其堆疊處不同方位消落帶上土壤理化性質(zhì)的比較

各試驗地生態(tài)袋內(nèi)(位置A)與其堆疊處上方(位置B)和左側(cè)(位置C)消落帶土壤容重的差異均不顯著,土壤化學(xué)性質(zhì)因地而異(圖4)。在雙龍鎮(zhèn)試驗地,生態(tài)袋內(nèi)比其堆疊處上方消落帶土壤全氮和速效氮含量降低了13.6%和40.9%(P<0.05),速效鉀含量增加了18.3%(P<0.05)；生態(tài)袋內(nèi)的全氮和速效氮含量比其堆疊處左側(cè)消落帶降低了11.9%和33.0%(P<0.05),速效鉀含量增加了34.1%(P<0.05)；除此之外,其他各項指標(biāo)的差異均不顯著。在巫峽鎮(zhèn)試驗地,生態(tài)袋內(nèi)土壤pH值和全氮含量比其堆疊處上方消落帶分別降低了1.4%和27.9%(P<0.05),全鉀含量增加了6.1%(P<0.05)；生態(tài)袋內(nèi)比其堆疊處左側(cè)消落帶的全鉀和速效鉀含量分別降低了8.1%和24.9%(P<0.05)。

圖4 生態(tài)袋內(nèi)(位置A)與其堆疊處上方(位置B)和左側(cè)(位置C)消落帶土壤的理化指標(biāo)Fig.4 Soil physical and chemical indicators in the ecological bag (position A) and around the ecological bag stacking (position B and position C) at the same plot不同小寫字母表示不同生態(tài)袋位置間在0.05水平下差異顯著

3.5 狗牙根種群特征與土壤理化指標(biāo)的相關(guān)性分析

從表3可知,狗牙根種群的大多數(shù)測定指標(biāo)與土壤理化指標(biāo)的Pearson相關(guān)性未達(dá)到顯著水平,相關(guān)性顯著的很少,且因地而異。在雙龍鎮(zhèn)試驗地,土壤容重與植株節(jié)間長度和一級分枝節(jié)間長度,全鉀含量與植株長度,有效磷含量與0—5 cm土層中的根系干質(zhì)量,速效鉀含量與種群密度呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)；有機(jī)質(zhì)含量與10—15 cm土層中的根系干質(zhì)量,全氮含量與5—10 cm土層和10—15 cm土層中的根系干質(zhì)量,速效氮含量與植株節(jié)間長度和5—10 cm及10—15 cm土層中的根系干質(zhì)量,有效磷含量與植株長度、植株節(jié)間長度、一級分枝節(jié)間長度呈顯著正相關(guān)(P<0.05)。在巫峽鎮(zhèn)試驗地,速效氮含量與植株節(jié)間數(shù)量顯著正相關(guān)(P<0.05),土壤容重與15—20 cm土層中的根系干質(zhì)量,有效磷含量與一級分枝節(jié)間長度顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)。

4 討論

消落帶的土壤存在與否,是制約三峽水庫消落帶植被恢復(fù)的瓶頸。受多年水庫水位漲落或涌浪沖刷的影響,消落帶的土壤流失問題已非常嚴(yán)重。在一些坡度較大、土層較薄的地段,其表層土壤已喪失殆盡；在一些土層較厚的地段,滑坡和崩塌都有發(fā)生[3]。土壤是植物生存的基礎(chǔ),沒有土壤,植被就不可能恢復(fù)。生態(tài)袋透水不透土,將生態(tài)袋堆疊在消落帶上,就等于在其地表鋪墊了一層厚厚的可永久保存的土壤,從而使植被恢復(fù)所需土壤缺失的問題得以解決。

穩(wěn)固邊坡和復(fù)綠是生態(tài)袋護(hù)坡技術(shù)追求的兩個目標(biāo)[14-15]。在各目標(biāo)的實現(xiàn)過程中,所遇到的問題不盡相同。復(fù)綠目標(biāo)能否實現(xiàn),關(guān)鍵在于所選擇的種植植物是否與當(dāng)?shù)丨h(huán)境相適應(yīng),能否在生態(tài)袋上正常生長。三峽水庫消落帶生態(tài)環(huán)境特殊,種植在生態(tài)袋上的植物,不僅要具備耐淹、抗旱雙重特性,而且其根系還要有較強(qiáng)的穿透力,能夠穿過生態(tài)袋汲取袋內(nèi)土壤養(yǎng)分和水分。本研究以狗牙根為生態(tài)袋上的種植植物,在試驗7年后的調(diào)查結(jié)果顯示,生態(tài)袋上(內(nèi))與其堆疊處周邊消落帶上的狗牙根種群密度和地上生物質(zhì)量,以及大多數(shù)表型生長指標(biāo)和地下生物質(zhì)量的差異不顯著(圖2和圖3,表2)。此結(jié)果表明,狗牙根不僅能夠適應(yīng)三峽水庫消落帶水陸交替變化的生境,而且能夠在生態(tài)袋上正常生長。狗牙根屬多年生匍匐莖草本植物,一旦種植成活,便可迅速蔓延[23],很快就將生態(tài)袋全部覆蓋。試驗發(fā)現(xiàn),在生態(tài)袋上種植當(dāng)年,其覆蓋率就達(dá)到了100%,在此之后的7年間,一直未發(fā)生改變。狗牙根是廣布于三峽水庫消落帶的鄉(xiāng)土植物[4-7]。已有研究表明[23,26-31],能夠在干濕交替逆境中降低代謝和提高儲能,以及積極的自我調(diào)節(jié)和光合補償能力,是狗牙根能夠在消落帶和生態(tài)袋上長期生存的重要生理機(jī)制。

在不同試驗地,生態(tài)袋上(內(nèi))與其堆疊處上方和左側(cè)消落帶的狗牙根少數(shù)表型生長性狀和地下根系生物質(zhì)量存在差異(表2和圖3)的原因,可能與試驗地的地形條件,以及由此導(dǎo)致的生態(tài)袋堆疊后攔截其上方消落帶沖刷下來的或水體攜帶的泥沙(淤泥)厚度有關(guān)。已有研究表明,受泥沙(淤泥)沉積或掩埋(厚度約0—10 cm)影響,狗牙根的出苗率或萌芽能力會顯著降低[32-33]。但泥沙(淤泥)中的養(yǎng)分較高,對狗牙根的莖發(fā)育、葉伸長以及莖節(jié)、葉片的形成有一定的促進(jìn)作用[32]。據(jù)觀察,生態(tài)袋堆疊后,生態(tài)袋上和其堆疊處上方消落帶都會沉積一層厚薄不等的泥沙(淤泥)。相比較而言,地勢較平坦(坡度26°)的雙龍鎮(zhèn)試驗地生態(tài)袋堆疊處上方消落帶的泥沙(淤泥)沉積較厚(1—5 cm),而坡度較大(坡度40°)的巫峽鎮(zhèn)試驗地上則沉積較薄。這可能是導(dǎo)致雙龍鎮(zhèn)試驗地生態(tài)袋堆疊處上方消落帶狗牙根種群密度低于其堆疊處左側(cè)消落帶(圖2),但有些表型生長性狀和根系生物質(zhì)量高于生態(tài)袋上和其堆疊處左側(cè)消落帶(表2和圖3),以及巫峽鎮(zhèn)試驗地生態(tài)袋上與其堆疊處上方和左側(cè)消落帶狗牙根的種群密度、表型生長性狀和根系生物質(zhì)量無顯著差異(圖2和圖3,表2)的主要原因。

生態(tài)袋上和其堆疊處上方和左側(cè)消落帶上狗牙根的根系生物質(zhì)量在土層中的分配基本一致,主要集中在0—10 cm土層(圖3)。這與許多研究結(jié)果相一致[34-36]。野外調(diào)查發(fā)現(xiàn),狗牙根的垂直根系能從一個生態(tài)袋進(jìn)入另一個生態(tài)袋,也能穿出生態(tài)袋扎根于袋外的土壤中。生態(tài)袋內(nèi)與其堆疊處上方和左側(cè)消落帶土壤容重的差異不顯著,大多數(shù)土壤化學(xué)指標(biāo)的差異也不顯著(圖4),表明生態(tài)袋內(nèi)的土壤,雖然經(jīng)歷了多年水庫水體的淋溶,但仍具有較高的土壤肥力。

表3 不同樣地狗牙根種群特征與土壤理化指標(biāo)間的相關(guān)系數(shù)

狗牙根種群密度、大多數(shù)表型生長指標(biāo)和生物質(zhì)量指標(biāo)與土壤理化指標(biāo)的相關(guān)性不顯著,少數(shù)指標(biāo)相關(guān)顯著,且因地而異(表3)。相比較而言,在土壤肥力較高(表1,圖4)的雙龍鎮(zhèn)試驗地,顯著相關(guān)的指標(biāo)較多,表明,狗牙根具有喜肥性,肥沃的土壤對狗牙根的生長發(fā)育有促進(jìn)作用[31, 37]；在土壤肥力較低的巫峽鎮(zhèn)試驗地,顯著相關(guān)的指標(biāo)較少。結(jié)合狗牙根在生態(tài)袋上與其堆疊處上方和左側(cè)消落帶表現(xiàn)生長指標(biāo)和根系生物質(zhì)量差異不顯著的結(jié)果(表2,圖3)分析可知,狗牙根對貧瘠的土壤也有較強(qiáng)適應(yīng)性。已有研究表明[37],狗牙根能夠在富養(yǎng)和貧瘠的土壤中均能保持較高的養(yǎng)分競爭力。這可能是狗牙根種群密度、大多數(shù)表型生長指標(biāo)和根系生物質(zhì)量與土壤理化指標(biāo)相關(guān)不顯著(表3)的重要原因之一。

5 結(jié)論

(1)生態(tài)袋上與其堆疊處上方和左側(cè)消落帶的狗牙根種群密度和地上部分的生物質(zhì)量,以及大多數(shù)表型生長性狀和地下生物質(zhì)量的差異不顯著；生態(tài)袋內(nèi)大多數(shù)土壤理化指標(biāo)與其堆疊處上方和左側(cè)消落帶的差異也不顯著。

(2)狗牙根種群密度、大多數(shù)表型生長指標(biāo)和生物質(zhì)量指標(biāo)與土壤理化指標(biāo)的相關(guān)性不顯著。

(3)狗牙根為廣布于三峽水庫消落帶的多年生匍匐莖草本植物,具有節(jié)節(jié)生根的生物學(xué)特性和耐淹、抗旱、耐貧瘠等生態(tài)學(xué)特性。其根系發(fā)達(dá),能夠穿透生態(tài)袋,汲取袋內(nèi)的土壤養(yǎng)分和水分；在生態(tài)袋上種植成活后,便可迅速蔓延,將生態(tài)袋全部覆蓋。生態(tài)袋透水不透土,可確保植物生長基質(zhì)不因三峽水庫水位漲落和涌浪沖擊而流失,且具有一定的保肥能力。因此,以狗牙根為生態(tài)袋上的種植植物,將生態(tài)袋護(hù)坡技術(shù)用于三峽水庫消落帶植被恢復(fù)具有一定的可行性。