高速公路边坡植被恢复研究进展

我国高速公路边坡植被恢复研究严重滞后于高速公路建设,极大地制约了高速公路生态型绿色通道建设的发展。通过回顾国内外公路边坡植被恢复的主要研究内容,即植被恢复技术研究、植物选择与配置的研究、养护与管理的研究、植被群落的研究和路域生态环境的研究,并比较分析,明确了我国植被恢复研究落后的现状,指出了我国在各个研究领域的不足之处,和导致公路植被恢复失败的主导因素,为未来边坡植被恢复的研究提供了明确的研究方向。     

成南高速公路边坡植被恢复模式

采用样线法对成南高速公路边坡植被恢复进行调查,并分析了研究区域内植物群落的α多样性指数以及重要值参数,同时,根据坡度差异将调查所得边坡划分为斜坡(Ⅰ)、陡坡(Ⅱ)和急坡(Ⅲ)三大类.结果显示:调查所得植物属于41个科,85属,91个种;其中豆科(Leguminosae)、禾本科(Gramineae)、菊科(Asteraceae)、蔷薇科(Rosaceae)的种类最多,占全部种数的44％;不同类型坡面具有不同的适应物种,草本层和灌木层具有不同的适应性特征.同时,通过分析多样性指数和重要值筛选出了不同类型边坡的实用性物种,并根据此次调查的分析处理结果,提出了植被恢复的一些原则以及建议.     

采石场悬崖生态系统自然演替初期土壤和植被特征

对位于珠江三角洲地区的3个已关闭3a、5a和6a的采石场(分别记为1、2、3号石场)悬崖上的土壤特征和自然植被进行了调查和分析。结果表明,采石悬崖是非常极端的生境,悬崖上绝大部分地方为裸露岩石,仅在某些凹陷和缝隙处聚集有少量土壤,土层厚度一般小于1cm;3个悬崖上土壤的机械组成以石砾和沙粒为主,约占土壤总颗粒的94%;虽然土壤肥力指标多属中等偏低水平,但相对于南方荔枝园土壤,3悬崖土壤的肥力状况并不算差。经过3～6a的自然恢复,采石场悬崖上逐步形成有稀疏、丛状分布的草本植物群落,植被盖度和植物种类随恢复时间的推移而有所增加。1号石场悬崖的植被平均盖度为10.6%,植物种类有3科8属8种;2号石场的植被平均盖度为18.6%,植物种类有6科11属11种;3号石场的植被平均盖度为23.4%,植物种类有7科12属12种。早期定居的植物主要是禾本科和菊科的草本植物,其中红毛草和类芦在群落中占绝对优势,恢复5a后开始出现马樱丹、野牡丹和岗松等耐旱的阳性灌木。     

高寒地区路堑边坡植被恢复效果

以大兴安岭地区阿荣旗至博客图段高速公路边坡作为研究对象,研究厚质基层喷附技术和植生混凝土喷附技术的植被恢复效果。结果表明:1)从植物群落组成情况和群落相似性系数来看,两种技术的总体恢复效果差别不明显,但植生混凝土喷附坡面植物群落更为接近自然水平。2)同样基于植物群落组成和群落相似性系数,两种技术在阴坡和阳坡上的恢复效果存在明显不同。3)土壤全氮和有机质含量的适当增长可以促进植物群落发展,而土壤速效磷含量的增长会抑制其发展。4)推荐较为合理的物种搭配为艾蒿、柳蒿、羊草、贝加尔针茅、兴安胡枝子、紫穗槐和兴安柳。研究可改善这两种生态恢复复方式在该地区的应用,优化物种配置,防止二次退化问题的出现,为后期养护、管理提供理论依据。     

论边坡的生态恢复

对裸露边坡采用植被防护的方式日益引起全球重视,但边坡植被恢复是一项比较复杂的工程,本文阐述了边坡植被的功能,生态恢复的原理,植物品种的筛选,边坡生态恢复的方法及应用,边坡生态恢复的发展方向。     

公路边坡人工恢复植被后土壤动物群落变化及多样性

对内蒙古中部呼集高速卓资段的公路边坡人工恢复植被后土壤动物群落进行研究,探讨人工恢复植被前后土壤动物的数量组成、结构,揭示人工恢复植被后土壤动物多样性变化规律及其影响因素,为路域生态恢复与生态建设提供科学依据.研究表明公路边坡人工恢复植被后土壤动物的种类和数量急剧增加.未进行人工恢复植被的裸露边坡没有大型土壤动物.不论是人工恢复植被当年还是人工恢复植被1年后,西北坡大型和中小型土壤动物的数量均高于东南坡.人工植被恢复的时间不同,大型土壤动物类群数量差异显著,个体数量差异不显著,中小型土壤动物类群数量和个体数量差异均显著.土壤动物的种类组成和个体数量随着人工恢复植被时间发生变化.隐翅虫及蜘蛛,线虫、节跳虫、辐螨、革螨和甲螨它们之间相关性大,经常共同出现在人工恢复植被后各边坡,并且个体数量多.无论是大型土壤动物还是中小型土壤动物个体数量和类群数量的垂直分布均具表聚性.土壤动物的多样性受土壤pH值和有机质、全P、全N含量的影响.土壤含水量对中小型土壤动物的多样性的影响较大.通过对土壤环境因子的主成分分析结果表明,0～5cm和5～10cm的土壤含水量为主导因子.     

采石场废弃地的早期植被与土壤种子库

调查了广州市白云山地区一个弃置 2 a的大型采石场的排土场、采石坑以及原用作破碎加工石料和成品贮运的平台等的土壤种子库和自然植被。这些废弃地的基质毫无结构 ,质地亦极端 ,排土场 60 %的颗粒直径小于 1 mm,碎石平台则主要由散落的碎石、石粉组成 ,粒径大于 5 mm占 5 0 %以上。3种类型废弃地的养分元素含量都很低 ,水溶性氮和磷含量分别为 0 .74～ 1 .43mg· kg- 1和 0 .0 32～ 0 .0 5 3mg· kg- 1。 3种废弃地在植被自然发生的程度及土壤种子库种子含量上也差异很大。排土场表面极不稳定 ,大大小小水蚀沟分布其上 ,水蚀和水土流失严重 ,基本上没有植物定居 ,土壤种子库接近零 (所有样品只检测到两种植物各 1株幼苗 ,换算成种子库的大小约当 33粒· m- 2 ) ;采石坑废弃地的自然植被较好 ,发展成以湿生植物为主的郁闭草地 ,边坡较为干旱而以禾草类为主 ,盖度亦达 1 0 0 % ,水环境的多样性促进了植物种类的多样性 ,计有 1 3科 30属 31种植物 ,土壤种子库的种子含量为 1 93± 46粒·m- 2 ,有 6个种 ;碎石贮运平台废弃地由于经车辆的反复辗压 ,表面异常坚实 ,废弃后早期只有在周边较疏松处及偶然出现的裂缝中有植物生长 ,总植被盖度小于 1 0 % ,种类也较少 ,只有 4科 9属 9种 ,然而其土壤种子库却是最     

生境因子对岩质边坡生态恢复过程中植被多样性的影响

通过对舟山市已生态恢复的岩质边坡进行植物群落调查,记录了36个不同生境条件下边坡样地中的植物种及生境因子,计算了4个植物物种多样性指数,利用广义线性混合模型分析了生境因子与边坡植被多样性交化的关系,以揭示生境因子对岩质边坡生态恢复植被的影响.结果表明:从1 a到7 a的岩质边坡生态恢复过程中,坡位对边坡植被多样性的影响最显著(P＜0.05),不同坡位的Shannon-Wiener指数、Margalef指数、物种丰富度差异明显,其变化呈现一致的趋势为下坡＞中坡＞上坡;坡向与Margalef指数显著相关(P＜0.05),从阳坡、半阳坡、半阴坡到阴坡,植被多样性呈总体上升趋势;随着边坡恢复年限的延长,边坡植被多样性逐渐增加,但没有表现出统计学意义上的差异(P＞0.05);坡度、海拔、土壤厚度对边坡植被多样性的变化无明显影响(P＞0.05);Pielou均匀度指数与各个生境因子均无显著关系,在边坡植被恢复过程中基本保持稳定的状态.因此,坡位、坡向是影响岩质边坡生态恢复过程中植被多样性最重要的因子;Margalef丰富度指数和Shannon-Wiener多样性指数是岩质边坡生态恢复过程中植物群落变化的主要指示因子.     

城市污泥应用于边坡植被恢复对地表水环境的影响

将城市污泥应用于生态恢复因能避开粮食作物食物链而具有良好前景,但其对地表水环境影响仍不十分清楚.本文将城市污泥与建筑垃圾按1∶1体积比混合为生长基质,覆盖在模拟的煤矸石边坡上,播种8种乡土木本植物,对生长季植物生长情况以及坡面地表水和下渗水的电导率、p H、氮磷钾、重金属、多环芳烃等含量进行分析.结果表明:坡面植物生长良好,平均覆盖度达60%;地表水和下渗水的p H值近中性,变化不大,而电导率、氮磷钾、重金属和多环芳烃含量均较高,其中,氮、磷含量在整个生长季超过国家地表水环境质量Ⅴ类水质标准;7月重金属含量最高,其中,As含量只达地表水环境质量Ⅳ~Ⅴ类标准,其余重金属含量多达Ⅱ~Ⅳ标准;随着夏季雨水淋洗增加以及植物-土壤系统对化学物质的吸收、降解和固着作用,地表水和下渗水的电导率、氮磷钾、重金属和多环芳烃含量均显著下降,生长季后期重金属含量达到地表水环境质量Ⅱ~Ⅲ类标准,多环芳烃含量减少约一半.将城市污泥直接应用在煤矸石边坡生态恢复中有利于植物生长,植物-土壤系统使得生长基质中的有害物含量逐渐降低,对地表水环境的负影响主要表现为氮、磷的富营养化,但总体上其环境安全性可控.     

采石场石壁生态恢复研究进展

目前,我国的众多采石场正面临着十分严重的生态环境退化问题。环境恶化、水土流失、生物多样性锐减等向采石场生态恢复的理论与技术提出了严峻挑战。因此,采石场石壁生态复绿工程是一项艰巨的任务。在分析了采石场特征及危害隐患的基础上,介绍了国内外采石场石壁生态恢复的先进经验与技术,总结了各种方法的优点与不足,同时对改善采石场的治理现状提出了一些看法和建议。以期为探寻更为合理、经济快速的技术措施提供借鉴和帮助。     

Vegetation structure,species life span,and exotic status elucidate plant succession in a limestone quarry reclamation

An understanding of the processes involved in plant succession is pivotal in achieving an effective site restoration. In a former limestone quarry (northeastern Italy), we explored the effects of a technical reclamation on the plant community using changes in cover of vegetation layers and two sensitive plant traits (i.e. exotic status and life span), with a chronosequence approach. Four reclaimed areas of different ages (from 8 to 35 years old) and natural vegetation in the surroundings were investigated with seven permanent plots each, for a total of 35. Changes in vegetation layers and species richness of both exotic status and life span were analyzed by generalized linear (mixed) models. Relations with plant community assembly were also considered, using a multivariate approach. Both vegetation layers and plant traits were affected by the age of reclaimed areas, evidencing the main changes in plant succession. Annual and exotic species decreased toward the mature stages of reclamation and target vegetation, whereas overall plant diversity (species richness) was stable. Our findings show that both vegetation layer changes and plant traits can be used to assess the degree to which reclamation efforts produce results that approach the restoration of a natural vegetation reference. Implementation of management practices aimed at favoring native perennial species (e.g. appropriate seed mixtures, mowing, tree, and shrub planting) could limit weed‐control efforts, representing a reasonable trade‐off between biodiversity promotion and invasive plant control.     

生态袋护坡技术在三峡水库消落带植被恢复中应用的可行性研究

通过对三峡水库重庆市巫山县双龙镇和巫峡镇段消落带开展生态袋护坡复绿试验7年后,生态袋上(内)、生态袋堆叠处上方和左侧消落带狗牙根(Cynodon dactylon)的种群密度、表型生长性状、地上和地下生物质量,以及土壤理化性质的测定,探讨以狗牙根为生态袋上的种植植物,将生态袋护坡技术用于三峡水库消落带植被恢复的可行性。结果表明:(1)各试验地生态袋上与其堆叠处上方和左侧消落带的狗牙根种群密度和地上生物质量差异不显著。(2)狗牙根的表型生长性状和根系生物质量因地和在生态袋堆叠处的方位不同而异。在双龙镇试验地,生态袋上比其堆叠处上方消落带上狗牙根的植株长度和节间长度低23.9%和22.6%(P<0.05),除此之外的各项指标差异均不显著;生态袋内0—5 cm土层的根系生物质量比其堆叠处上方消落带增加了75.7%(P<0.05),比其堆叠处左侧消落带降低了11.8%,在5—15 cm各土层降低了91.6%—96.9%(P<0.05),15—20 cm土层的差异不显著。在巫峡镇试验地,生态袋上与其堆叠处上方和左侧消落带的各表型生长性状的差异均不显著;生态袋内各土层的根系生物质...     

菌根技术在沙地植被恢复中的研究

库布齐沙地植被恢复中的菌根技术研究 ,注重于因地制宜、适菌适技。对此 ,利用当地A、B两种沙壤条件并对其作加入草炭和不加入草炭条件处理 ,选用适合当地造林树种油松、樟子松进行室内模拟实验及野外实地小型造林试验 ,菌剂以单菌剂、组合菌剂方式实施。室内模拟试验结果表明 ,单菌剂对油松幼苗作用效果为 :Cr >Ra >Li>Hm。双组合菌剂Ra Li、Hm Li和Ra Cr接种的幼苗对草炭的依赖性不强。选择出Cr和Ra菌根菌剂为沙地植被恢复较为适合的菌剂。油松和樟子松两树种无论施单菌剂或双组合菌剂 ,油松幼苗长势均优于樟子松幼苗。造林试验结果表明 ,在同一块样地菌剂处理 ,三合一优于二合一菌剂组合。接种菌根菌剂幼苗地上生物量高于施入复混肥的幼苗。不同样地菌剂处理的幼苗成活率在个别菌剂组合中低于复混肥。因个别菌剂培养周期不足而致使其菌丝体与基质发酵不完全 ,而遇到造林基地干旱 ,土壤温度升高 ,导致基质仍再发酵、腐熟 ,这就使部分生长较弱的幼苗受到了伤害 ,因而幼苗成活率低。     

Soil Formation and Vegetation Establishment on the Cliff Face of Abandoned Quarries in the Early Stages of Natural Colonization

The large number of abandoned quarries in many countries presents challenges for restoration of these extremely degraded habitats. To understand soil and plant development in these extreme habitats at a most critical stage of restoration, we evaluated the edaphic conditions and natural vegetation of three large quarries in southern China 3, 5, and 7 years following abandonment. Although soil fertility (organic matter, and N, P, K concentrations) did not differ significantly over a few years, it was much higher than would be expected from newly weathered soil and was comparable to that of the adjacent garden soil on level ground with no slope. This suggests that soil formation on the steep slopes of quarry cliffs is a secondary migration process rather than a primary weathering process. Vegetation cover increased from 10.6 to 18.6 and 23.4%, and species abundance increased from 8 to 11 and 12 species, and from 3 to 6 and 7 families. Plant species composition changed from predominantly annual and perennial herbaceous species to a more diverse community with drought-tolerant and heliophilous shrubs. The vegetation cover was highly positively correlated with soil depth and soil volume ( p < 0.001), and also significantly correlated with soil organic matter, total N, and available N and P concentrations ( p < 0.05). This suggests that vegetation succession is more limited by available soil volume than by soil fertility during the early stages of quarry restoration.     

Beyond the green: assessing quarry restoration success through plant and beetle communities

In assessing the effectiveness of ecological restoration actions, outcomes evaluation using a multi‐taxa approach can greatly contribute to a clearer understanding of their success/failure. Since comprehensive biodiversity assessments are rarely possible, choosing taxa groups that are indicative of the ecosystem's structural and functional recovery is of major importance. Our goal was to evaluate the success of revegetation actions performed in a Mediterranean limestone quarry, using plants and epigean beetles as indicators. We compared their abundance, diversity, and community composition between revegetated sites aged 5, 13, and 19 years and a natural reference. Total plant cover significantly increased with restoration age and quickly reached reference values. However, native woody species cover dropped in the oldest site, while non‐native species became dominant. The abundance of beetles was always lower in restoration sites when compared to the reference, increasing with age, although not significantly. The richness of both plant species and beetle families was lower in restoration sites and did not show any trend towards the reference values. Finally, using nonmetric multidimensional scaling, the composition of plant and beetle communities from restoration sites showed a clear separation from the reference. Restoration efforts have successfully modified post‐quarry sites, but considerable differences remain, probably largely related to the use of the non‐native species Pinus halepensis in restoration plans. P. halepensis high cover in restoration sites greatly affects the structure of the ecosystem, and most likely its functioning too, as well as related ecosystem services, causing divergence from the reference values and compromising restoration success.     

生态修复前后祁连山地区植被覆盖变化

祁连山是我国重要的生态屏障,定量评估气候变化和人类活动对植被变化的影响对祁连山生态保护和修复具有重要意义。以祁连山地区为研究区,分析1986—2020年植被覆盖时空动态变化,计算气候变化及人类活动对植被覆盖变化的贡献率,进而评估生态修复工程对于植被覆盖变化的影响程度。结果表明：(1)1986—2020年间祁连山地区植被覆盖度呈现显著增加趋势,变化趋势为0.022/10a;中高覆盖度主要分布在东南地区,西北地区仍然是以低覆盖度为主,且1999年的退耕还林还草工程施行后,中低覆盖度向中高覆盖度方向转化。(2)祁连山地区植被覆盖变化是气候因素和人类活动共同作用的结果。气候因素对植被覆盖的贡献率为93.40%,人类活动贡献率为6.60%,气候因素是祁连山区植被变化的主导因素,但人类活动在植被变化中的影响程度逐年增加。祁连山地区植被覆盖呈转好趋势,这主要是因为退耕还林还草等生态工程极大地改善了祁连山地区的植被覆盖状况,为后续植被的恢复和生态系统的稳定奠定了良好的基础。