牛天新，陳文岳

(1.杭州市農業(yè)科學研究院，浙江 杭州 310024； 2.建德市人民政府，浙江 建德 311600)

耕地是人類賴以生存的基礎資源[1]。隨著經(jīng)濟發(fā)展和城市化步伐加速推進，耕地流失問題日益凸顯。在耕地資源短缺的大形勢下，耕地占補平衡是保證耕地資源及我國糧食安全與社會穩(wěn)定的重要舉措[2-3]。杭州市耕地資源相對匱乏，為補充耕地新開墾了大面積的山地，但山地開墾過程中形成的裸露邊坡在水力侵蝕和重力侵蝕下易坍塌[4]，直接影響到田地的耕作。因此，在開發(fā)新墾山地的同時，需對田埂邊坡采取配套的生態(tài)護坡措施，才可有效防治水土流失，實現(xiàn)農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

植物生態(tài)護坡技術已在我國高速公路邊坡綠化中得到了廣泛的應用[5-6]，但是新墾山地的護坡技術需要控制成本，并注重生態(tài)保護，避免侵略性強的植物，因此需要結合實際情況對現(xiàn)有植物護坡技術進行研究和改進。目前高速公路等邊坡防護一般草本種子用量較大，而新墾山地邊坡防護在可能的情況下需要降低草本的比例，以保證灌木的生長。為探索新墾山地田埂邊坡生態(tài)護坡適合的草灌比例，我們以杭州本地植物種為主進行了不同草本比例的草灌混播試驗，考察其護坡效果，以期為新墾山地的生態(tài)護坡技術提供借鑒。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于杭州市富陽區(qū)新登雙江試驗基地(119°95′E，30°07′N)，地處中國東部沿海地區(qū)，屬于亞熱帶季風氣候區(qū)。土壤耕層質地為砂土，容重1.3 g/cm3，厚16～20 cm；土壤呈酸性，pH值為5.25，有機質含量6.9 g/kg，有效磷含量1.5 mg/kg，速效鉀含量75 mg/kg。

1.2 試驗材料

試驗用植物種類以本地的草灌木為主，灌木選擇耐寒、適應性強的本地常見灌木馬棘、胡枝子、鹽膚木，草本選最具代表性的暖季型草坪草狗牙根。

1.3 試驗設計

設置四種草本比例進行試驗：處理1，草本比例為5.0%；處理2，草本比例為9.5%；處理3，草本比例為13.6%；處理4，草本比例為17.4%。處理4為一般公路護坡所用的草本量，處理1、2、3為減少草本量的處理，各處理植物播種量見表1。試驗地邊坡坡度為35°，每個小區(qū)坡面長6.9 m、寬4.35 m，每種處理設3個重復小區(qū)。采用客土噴播技術進行施工，噴播后用無紡布覆蓋，未鋪設椰網(wǎng)。

表1 不同草本比例的植物播種量

試驗過程中不施肥，播種初期對植被覆蓋度進行測定，生長2 a后，按植物在小區(qū)坡面上的位置分上、中、下3個部位對恢復生長的植物數(shù)量和覆蓋度進行統(tǒng)計，并分別測定每個小區(qū)各部位的土壤含水率、抗剪強度、緊實度并進行對比，考察不同草灌比例的護坡效果，確定合適的草灌比例。

1.4 檢測指標測量方法

(1)覆蓋度的測定。草種出苗之后，在每個小區(qū)選擇l m×l m的樣方，采用針刺法進行植被覆蓋度的測量。

(2)土壤含水率的檢測。為了避免天氣原因導致的土壤含水率驟然變化，本試驗挑選了連續(xù)5天晴天進行土壤含水率檢測。分別在每個小區(qū)按三角形取點，用智能土壤水分檢測儀HZR-SWR來檢測。

(3)土壤抗剪強度的測量。采用袖珍土壤剪力測量儀測定坡面不同部位植被覆蓋下的淺層土壤抗剪強度，每個小區(qū)坡面上、中、下3個部位各取3個點測量，取平均值。

(4)土壤緊實度的測量。用土壤緊實度測定儀測量坡面不同部位10 cm深度土壤的緊實度，每個小區(qū)坡面上、中、下3個部位各取3個點測量，取平均值。

2 結果與討論

2.1 不同草本比例草灌混播植被覆蓋度的變化

植被覆蓋度是衡量植被狀況的一個最重要的指標，又是影響土壤侵蝕的主要因子[7]。試驗于2018年8月播種，播種期間溫度在20～28 ℃，播種3 d后狗牙根迅速發(fā)芽，第10天4種處理的植被覆蓋度達到40%左右，第30天4種處理坡面上植被覆蓋度均達到90%以上，第40天4種處理坡地上植被覆蓋度均達到100%(見表2)，馬棘、胡枝子、鹽膚木在草本植物狗牙根的保護下整體長勢良好。試驗表明，這4種處理的植被覆蓋度在種植初期均能達到固土護坡的要求，可起到防止水土流失的目的。通過本試驗數(shù)據(jù)可知，當草本比例超過5%時，在種植初期草灌比例的變化對植被覆蓋度無明顯影響。

表2 各處理不同時間的植被覆蓋度

2.2 2 a后植物的生長數(shù)量統(tǒng)計情況

2 a 后對試驗地上播種的植物數(shù)量進行統(tǒng)計。由于草本植物狗牙根數(shù)量太多，難以統(tǒng)計，因此只統(tǒng)計其他植物的生長數(shù)量，具體見表3。

由觀測可知，2 a后試驗坡面上植物的覆蓋率仍高達100%，4種處理種植的狗牙根、馬棘、胡枝子、鹽膚木大部分能正常生長，個別處理的馬棘和胡枝子出現(xiàn)死亡情況。

由表3及觀測可知，2 a后4種處理坡面上均有鹽膚木生長，且生長狀況良好，只有處理4坡面下部的鹽膚木未能恢復。各處理鹽膚木植株數(shù)量由多到少分別為處理2、處理1、處理4、處理3，其中處理2和處理1的鹽膚木數(shù)量明顯高于處理4和處理3。這可能是因為處理4坡面馬棘和胡枝子不易生長，所以其坡面上的鹽膚木比其他處理生長旺盛，植株高大。鹽膚木在坡面的上、中、下三個部位的總體分布數(shù)量沒有明顯差別，呈平均分布趨勢，由此可見鹽膚木對生長環(huán)境不挑剔，適應能力較強。

表3 2 a后各處理植物的生長數(shù)量

對馬棘的統(tǒng)計結果表明，除了處理3，其余3種處理的坡面都有馬棘分布，但僅草本比例為5%的處理1在坡面的3個部位都有馬棘恢復生長，處理2馬棘僅在坡面上部恢復生長，處理4馬棘僅在坡面下部恢復生長。各處理馬棘植株數(shù)量由多到少分別為處理1、處理2、處理4、處理3，其數(shù)量隨草本比例的增加大致呈減少趨勢，由此可見草本比例增加不利于馬棘的生長。從馬棘在坡面上、中、下部的分布情況來看，馬棘較適合在坡面的上部生長，此研究結果同之前新墾山地種子投加量試驗中馬棘在坡面的分布情況一致。

從2 a后胡枝子的恢復情況看，除處理4外，其他處理都有胡枝子分布，處理3的坡面中、下部及處理4的整個坡面上的胡枝子都已死亡，未能恢復。各處理胡枝子植株數(shù)量由多到少分別為處理1、處理2、處理3、處理4，其數(shù)量隨草本比例的增加呈減少趨勢，這可能是因為草本種子投加量太高不利于胡枝子的生長。從胡枝子在坡面上、中、下部的分布情況來看，胡枝子較適應在坡面上部生長，此研究結果同之前新墾山地種子投加量試驗中胡枝子和馬棘在坡面的分布情況完全一致。

統(tǒng)計時發(fā)現(xiàn)，試驗地上本土植物蕨類數(shù)量眾多，其生長適應能力較強，在各處理的上、中、下部坡面上都有分布。統(tǒng)計結果顯示，蕨類植株數(shù)量由多到少分別為處理3、處理1、處理4、處理2，處理3和處理1的草本種子投加量并沒有影響本土植物蕨類的生長。從蕨類在坡面上、中、下部的分布情況來看，其更適合在坡面中、下部生長。

2.3 2 a后試驗地土壤含水率、抗剪強度和緊實度情況

不同處理土壤含水率測定結果(見表4)表明，在坡面中部或下部含水率數(shù)值略高，各處理的坡面平均含水率差異不大。處理1的坡面含水率數(shù)值略低，可能是由于該坡面上的植物數(shù)量較多從而消耗水分較多所致。

表4 不同處理坡面土壤含水率測定結果

土壤的抗剪強度和緊實度是坡面抗侵蝕和保持土壤穩(wěn)定性的重要指標[8]，土壤抗剪能力強，說明根系固土效果好[9]。淺層土壤抗剪強度實際上是土壤與植物根系復合體的抗剪強度，更能反映植物根系的固土作用[10]。由表5可看出，4種處理的土壤抗剪強度數(shù)值均比較高，表明植物根系的固土能力均較強；整體上坡面中、下部土壤的抗剪強度比坡面上部的大；各處理平均抗剪強度數(shù)值由高到低分別為處理3、處理1、處理4、處理2，其中處理3和處理1的抗剪強度數(shù)值較高，與其坡面上蕨類植物的貢獻密不可分。

表5 不同處理坡面土壤的抗剪強度

土壤緊實度測定結果(見表6)表明，除了處理4的坡面下部，其余處理的土壤緊實度大體上隨坡面高度的降低呈降低趨勢，這可能是由于10 cm深度的土壤緊實度與根系較長的灌木關系更大，而生長在坡面上部的馬棘和胡枝子的根系固土能力更強的緣故。各處理10 cm深度土壤平均緊實度由高到低分別為處理4、處理1、處理3、處理2，處理4、處理1和處理3分別比處理2的土壤緊實度高35.03%、34.22%和19.86%。

表6 不同處理坡面土壤的緊實度

處理1雖然噴播的草本種子量最小，但其坡面10 cm深處土壤緊實度較高，并且與最高的處理4差異不大，說明處理1的灌木形成的地下根系網(wǎng)絡改善了土壤團粒結構，增強了土壤緊實度，固土效果顯著；現(xiàn)場長勢觀察也表明，其各類植物整體生長情況相對優(yōu)于其他幾個處理。處理4的坡面緊實度雖然最高，但因該處理噴播的馬棘和胡枝子在2 a后未能恢復生長，并且坡面上鹽膚木生長過于旺盛，其株高和直徑均遠遠超過其他3種處理，造成坡面植物比較單一，無法形成豐富的植物群落，故不是最優(yōu)選擇。

3 結 論

本研究選擇本地草種狗牙根與馬棘、胡枝子、鹽膚木3種灌木，分別設置17.4%、13.6%、9.5%、5%四種草本比例進行新墾山地田埂邊坡生態(tài)護坡效果研究，以期在可能的情況下降低草本的比例，保證灌木的生長。試驗結果表明，當草本比例超過5%時，在種植初期草本比例的變化對植被覆蓋度無明顯影響；種植2 a后，鹽膚木在整個坡面上呈平均分布狀態(tài)，馬棘與胡枝子適合在坡面上部生長，本土蕨類植物適于在坡面中、下部生長；2 a后草本比例為5%的處理4種植物在坡面上、中、下部位都生長良好，草本比例為9.5%的處理4種植物在坡面上可恢復生長，但在個別部位未能恢復，而草本比例17.4%和13.6%的處理僅有部分灌木能恢復生長，不少部位的馬棘與胡枝子已經(jīng)死亡，未能恢復。

不同草本比例的坡面土壤含水率差異不大，坡面中、下部土壤含水率數(shù)值略高。整體上坡面中、下部的抗剪強度比上部大，各處理平均抗剪強度數(shù)值都比較大，由高到低分別為處理3、處理1、處理4、處理2。不同草本比例的坡面緊實度隨坡面高度降低呈降低趨勢，10 cm深度土壤的平均緊實度由高到低分別為草本比例17.4%的處理4、草本比例5%的處理1、草本比例13.6%的處理3、草本比例9.5%的處理2，而草本比例5%的處理1雖然投加的草本種子量最小，但因其坡面緊實度較高，且植物整體生長情況相對優(yōu)于其他幾個處理，故表現(xiàn)最好。

由此可見，過高的草本比例使植物密度過大，而草本比灌木生長速度快，會與灌木競爭，進而影響灌木的生長，致使部分灌木被淘汰，無法形成豐富的植物群落，不利于邊坡穩(wěn)定。綜合不同比例草灌混播植物的生長情況、恢復的植物數(shù)量、土壤含水率、土壤抗剪強度和土壤緊實度情況來看，以草本比例5%為最優(yōu)比例，此比例既可在噴播初期讓草本快速發(fā)揮護坡作用，又不影響灌木的生長，且減少草本比例還可節(jié)省施工時的材料成本，可為新墾山地的生態(tài)護坡技術提供借鑒。