2021-4-9 | 生態保護論文
表土層包括自然土壤中的腐殖質層、含枯枝落葉層以及耕作土壤中的耕作層(孫向陽,2005)。在中國公路建設項目占用土地后,普遍把表土層作為一般土料來使用或直接亂堆亂棄,由此造成了對天然肥力較高的土壤資源的巨大浪費(孫宏斌和馬云龍,2007)。缺乏科學的表土應用技術是造成公路建設產生的大量表土資源無法被合理利用的直接原因。因此,研究能夠大范圍推廣的表土利用技術以實現土壤資源的可持續利用,是目前中國環保型公路建設亟需解決的重要問題(張玉斌,2010)。
國外發達國家通常將表土的利用技術納入到表土剝離制度中,形成一整套的技術方法(朱先云,2009)。如日本在二戰后就開始探索利用表土進行土壤改良,研究了將表土作為客土摻入要改良地區的表層土壤的工藝方法,如翻轉客土、改良式翻轉客土等(朱先云,2009);在工程建設中特別是公路邊坡綠化上,日本還研發了客土噴播技術等利用表土資源的綠化恢復新技術(劉新衛,2008)。隨著國內資源保護意識的增強,公路環保相關領域的學者也逐漸意識到表土資源對于路域生態恢復的重要性,進行了表土利用技術的嘗試。如王新軍等(2011)研究了吉林省營城子至松江河高速公路沿線3種典型公路占地類型(林地、旱地、水田)不同土層厚度的土壤質量水平,提出了不同類型土壤表土層的最佳收集厚度;陳濟丁等(2009)在青藏公路多年凍土路段邊坡植被種植試驗中利用了當地的表土,在公路邊坡建立了較好的植被群。目前,表土利用技術的局限性在于僅簡單采用表土用于公路邊坡植被的種植,對后期植被生長效果沒有科學的跟蹤調查方法,而具體的技術規范要求以及結合成熟的邊坡綠化施工方法的配套技術還處于空白,這將是今后中國公路生態恢復中表土利用技術研究的方向。
為了推動中國“資源節約型,環境友好型”公路建設的進程,保護有限的土地資源,尋求一種操作簡便、便于推廣、經濟效益高的公路邊坡生態恢復新技術,本研究以江西省彭湖高速公路為依托,利用表土資源和客土噴播技術進行了邊坡生態恢復技術試驗,結合生態調查方法對后期植被生長情況進行系統的分析,研究表土利用的適宜性同時篩選出最科學的恢復技術。
1材料與方法
1.1試驗地概況
試驗地位于江西省彭澤至湖口高速公路(簡稱彭湖高速,位于江西省北部九江市彭澤縣和湖口縣境內,樁號位置K12+000~K63+929)K15+536、K25+478、K35+600、K45+215、K55+800共5個試驗點,每個試驗點具有路左和路右2個邊坡坡率為1∶2的具有代表性的低緩邊坡。圖1顯示了試驗地左右坡與陰陽坡的對應關系。該區域為湖積沖積平原區、長江沖積洲和鄱陽湖濱湖平原微丘區。亞熱帶季風氣候,氣候溫暖、光照充足、雨量集中且充沛。多年平均氣溫15.5~17.3℃,最冷1月平均氣溫3~4℃,最熱7月平均氣溫28~29℃。年無霜期247d,年平均日照2048.6h,年均降雨量1497.3mm,降雨主要集中在4—7月。全線丘陵植被以灌叢和灌草叢為主,植被類型多樣,植被結構單一。試驗地土壤類型主要為山地紅壤,表土層0~20cm。
1.2試驗設計
試驗設計的主體思路是,利用施工期收集的公路清表土作為邊坡人工建植植被生長的基質,結合目前公路邊坡綠化常見的兩種施工方法即普通噴播和人工撒播所進行的一種公路邊坡生態恢復的創新嘗試。選取了全線5個試驗點的左右2個邊坡設計了在2種施工方法下多種表土覆蓋厚度及對照的恢復試驗。試驗的目的是研究表土在邊坡生態恢復中的適宜性和對現階段公路生態恢復的指導意義,探尋當地環境條件下利用表土資源進行生態恢復的最佳方法。
1.3試驗材料
試驗材料包括種子材料、土壤基質材料以及相關設備3部分。其中噴播施工方法使用了草本5種、灌木4種、花1種的種子配比;撒播施工方法使用了草本4種、灌木7種的種子配比。土壤基質為沿線清表土,并混合了部分特殊的有機質及無機質材料。機械設備為表土運輸、覆蓋等施工過程提供保障。
1.4恢復試驗技術
2009年7月中旬開始對5個試驗點的9個試驗邊坡進行了試驗小區的劃分,并設計了不同的恢復方法(表2)。由于光照條件的不同,路左和路右的邊坡會形成陰坡和陽坡,因此將其分開設計是為了能夠在相同光照影響條件下進行試驗,減少數據的誤差。路左邊坡主要試驗設計目的是探求在中層厚度的表土覆蓋下,普通噴播、人工撒播、自然恢復的優劣;路右邊坡的試驗設計目的是在人工撒播的恢復方式下探求最佳的覆蓋表土厚度。
1.5研究方法
1.5.1土壤養分調查
2009年試驗開始前對所使用的混合表土的養分含量進行了測定,測定內容包括全氮、全磷、全鉀、有機質、有效磷、有效鉀、堿解氮和pH值,同時測定了試驗地附近的次生林林下表土養分含量和棉花地耕作層表土養分含量作為對比,分析收集的表土的養分情況。
1.5.2樣地調查
2010年7月采用樣線法(劉杰等,2006)對每個邊坡進行樣方調查。即從坡頂至坡底平行設置3條樣線,樣線之間的距離根據每個坡面的長度平均設置。樣線上等距分布4個1m×1m的小樣方,調查樣方內植物的種類、數量、高度、蓋度、地上生物量濕重和干重,隨后分別在樣線左右兩側距離2m的位置設置重復樣線進行樣方調查,每個坡面總計調查36個小樣方。由于邊坡植被均處于初級生長階段,喬灌草未明顯分層,故沒有進行2m×2m和5m×5m的大樣方調查。
1.5.3木本植物重要值計算
重要值是評價群落中各物種相對重要的綜合數量指標,重要值越高的植物在群落中占據優勢地位,能代表一個群落的特點(尚玉昌,2002)。本次計算采用的重要值指數,是相對密度或相對多度、相對頻度和相對顯著度3項指數的綜合,重要值=?相對密度+相對頻度+相對蓋度?/3(雷明德,1999)。邊坡植被群落中木本植物以及豆科多年生草本對后期群落結構的穩定和群落的持續生長有舉足輕重的作用,通過比較其在群落中的重要值來分析邊坡群落的質量。本文對試驗邊坡木本植物與多年生草本植物在群落中的重要值進行了分析。