论文部分内容阅读
利用植被恢复公路建设过程中由于土方工程所产生坡体创面,可实现生态系统的快速重建,保持坡面结构和功能的长期稳定。建立草本+灌(乔)木类型混合群落,对护坡的生态功能、景观特征及环境改善效果等都是最为理想的。而在植被护坡工程实践中,草本+灌(乔)木混播生长模式往往不易实现,实生苗灌木受草本植物竞争影响在混合群落中生长、存活困难。
本论文针对我国西北部公路边坡植被恢复过程中,灌木在草灌混合群落内建植成活困难的问题,设计了一系列草灌竞争关系研究实验,并结合植被护坡工程中的典型案例,分析了平地及坡面混播条件下的草-灌竞争关系,阐述了草-灌竞争关系产生的机理和过程,讨论了坡面因子对草-灌竞争关系的影响,提出了不同建植模式下草灌混合群落播种建植的可能。论文主要结论如下:
1.平地混播条件下,草本植物密度越高,覆盖度增加越快,形成完全郁闭的时间越短。适当的草本植物混播密度可增加灌木出苗率,并促进灌木高生长。草本植物密度控制在250株/m2时,灌木生长最好;适宜范围应控制在750株/m2以内,超过此限度时灌木高度、生物量等指标下降明显。草本植物覆盖度约为30%时灌木成活数目最多,覆盖度最大不应该超过65%,超过此范围灌木成活率急剧降低。草本植物对灌木高生长抑制作用最大的时间是播种后40天附近,对灌木数目影响最大的时间是播种后60-75天附近。随着草本植物密度增加,灌木各项生长参数均呈现降低趋势。
2.坡面作为一种特殊的自然生境,土壤含水量和光照强度与平地具有较大差异。在20°的阳坡上,当草本植物密度在100-700株/m2时,草本植物对灌木高生长起到促进作用,当草本植物密度为300株/m2时,灌木高生长速率最大;阴坡的草本植物最适密度范围为500株/m2以下,草木植物密度为100株/m2时灌木高度最大。草本植物密度越高,对灌木高生长的抑制作用产生的越早。不同坡向、坡位灌木高度顺序为:阴坡上部>阳坡上部>阴坡下部>阳坡下部。灌木的水平生长总体表现为随草本植物密度增加而逐渐减小的趋势。坡面与平地比较,灌木的垂直生长的变化规律是:平地>阴坡>阳坡;水平生长的变化规律是:阴坡>平地>阳坡。坡面植被覆盖度与灌木各项生长参数表现为显著负相关关系。阴坡灌木对坡面植被覆盖度的响应程度要高于阳坡。
3.不同建植方式下,斑块或条播的高度和直径均与草本植物覆盖度表现为显著负相关关系。直径为40cm,高度为15cm的斑块中,斑块上方覆盖度由普通混播的95%下降到约50%;而宽度40cm,高度15cm的条播方法也可达到此效果。土壤含水量总体表现为随斑块和条播高度的增加,先增加后逐渐减小的趋势。利用斑块模式或条播模式可有效提高灌木的生长能力和生长速率,其中灌木的地上生长指标变化较大,对比平地混播样地,灌木冠幅均增加2倍以上。地下部分形态改变效果没有地上部分显著。采用斑块建植方式营造护坡群落时,播种灌木的斑块高度设计在10-15cm之间,直径设计在30-40cm之间有利于灌木绝大多数生长参数,灌木生长良好,最优斑块组合是高度15cm,直径30cm:采用条播模式时,条播高度在10-15cm,宽度30-40cm之间时适宜灌木生长,最优条播组合是高度15cm,宽度30cm。
4.先播种灌木,延迟播种草本植物使草灌在普通混播条件下所处的竞争关系发生逆转,草本植物的出苗率、覆盖度及成活率受灌木影响而降低,各项生长参数也随之下降。草本植物的延迟播种时间控制在45天以内比较适宜,此时可保证草本植物覆盖度在70%以上,可有效控制坡面土壤侵蚀量。延迟播种草本的时间越长,草本植物覆盖度越低。土壤含水量随草本植物延迟播种时间增长而减少。
5.不同高度刈割草本植物时,在同一播种密度下草本植物覆盖度随草本植物高度增加而增大,土壤含水量随草本植物高度增加有所降低。灌木各项生长参数随草本植物高度增大而逐渐变小。灌木的最下端一级分枝受草本植物高度影响,生长位置发生提升现象。当草本植物高度为30cm时,草本植物已经对灌木生长产生强烈的抑制作用,灌木生物量下降明显。草本植物高度应控制在40cm以内,大于此高度将直接导致灌木成活率急剧降低。
6.通过对山西、陕西、吉林三个植被护坡工程的调查研究,并与设计实验的结果进行对比,得出以下结论:(1)普通混播条件下,草本植物密度超过播种密度上限1000-1500株/m2时,灌木成活率极低或全部死亡;(2)建植后当年或第1年草本植物覆盖度超过65%时,灌木各项生长参数下降明显;(3)坡面坡度越大立地条件越差,灌木生长能力越低;(4)土壤层应保证在15cm以上,低于10cm灌木根系生长受阻,导致植株无法发育成形;(5)灌木应以抗逆性强,播种当年生长速率快的物种为首选。