河北省西柏坡高速公路生态袋土壤变化与植被恢复情况研究

摘要

因生态袋绿化技术使用方便、耐腐蚀性强、抗紫外线、耐微生物分解、稳固性好等特点广泛应用于边坡绿化、荒山修复等绿化工程中。目前对生态袋的研究集中于城市垂直绿化、湖岸修复、河道治理和边坡复绿等的应用方面，通常采用的方法是选择专用机械设备，根据生态袋特定的生产技艺，将土壤肥料、保水剂、植被种子等按一定的比例、密度混合在可自然降解的无纺布或其它材料里，并经过机器滚压和针刺复合定位工序，形成一定规格的生态袋，最后将生态袋堆积起来。而在河北省西柏坡高速示范地实际应用时，植物种子是破袋种植，这样可以提高种子的发芽率，很大程度上降低种植成本，这与常规方法不同。科学的指导和合理的措施对生态袋复绿技术的景观效果起着非常重要的作用。而目前对生态袋复绿技术的后期管理研究较少，缺乏科学的指导和合理的措施。本研究针对生态袋复绿技术坡面的土壤及植被进行研究调查，找出生态袋技术边坡土壤水分及养分变化规律和植被恢复的影响因素。主要研究结果如下:
　　(1)土壤水分及养分的变化
　　在2013年与2014年的每个高度，2014年10月土壤含水量明显高于2013年。生态袋内土壤在立面上水分运转规律的变化主要是由重力作用影响造成的，其次是有环境因素的影响。不同年份不同高度的土壤含水量的变化规律是由自然条件造成的。
　　生态带内土壤属于物理性砂砾，粒级为粗粉粒，土壤质地为轻壤土。土壤均呈碱性，且变化幅度小，分布均匀。
　　由于植被归还，植被将养分归还给土壤，整体看来，土壤的养分（速效氮、速效钾、速效磷和有机质）含量均有所增加，但仍处于养分贫乏状态。生态袋土壤养分变化规律为:边坡下层的土壤速效氮、速效钾和速效磷含量最高，在边坡中层，土壤速效氮、速效钾、速效磷和有机质含量均为最低。
　　(2)植被物种多样性的变化
　　从物种科属组成结构来看:2013年和2014年生态袋植被种类多为一二年生草本，且自播能力较差，优势科属相同，但2014年的植被种类增加的同时，物种个数有所减少。每年的植被均需要人工撒播和补播，但灌木类的紫穗槐、酸枣等已适应环境，可逐渐生长，且盖度较大，优势种地位明显。在植物种类选择上，应选择多年生、生长力旺盛、适应能力强的乡土植物。
　　从生态袋边坡植被高度和盖度来看:在2013年和2014年，随着垂直高度的增加，植被的平均高度和盖度均呈现减少的趋势。在相同高度，2014年比2013年植物的平均高度有所增加，紫穗槐的数量及盖度明显增加，而植被的盖度逐渐降低。
　　从生态袋边坡植被多样性来看:生态袋植被物种组成更简单，植被种类更单一，植被的物种组成个体类型在群落中分布更不均匀，优势个体类型明显，优势地位突出。在垂直距离6m、4m处，Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数和Simpson多样性指数均有下降，说明2014年相比较于2013年植被多样性降低。在垂直距离2m处，Shannon-Wiener物种多样性指数降低，Pielou均匀度指数和Simpson多样性指数增加，说明2014年相比较于2013年植被物种数减少，个体类型分布不均匀，优势种明显，优势地位突出。
　　(3)土壤水分、养分与植被高度、盖度、多样性的相关性
　　综合来看，在土壤整体处于贫乏水平时，河北省西柏坡高速公路生态袋土壤水分较少的情况下，土壤中的速效钾含量与植物的高度和α-多样性呈明显的正相关关系。说明土壤水分对植被生长情况和边坡的复绿有一定影响。生态袋应用技术边坡在后期应增加人工养护的同时，还应注意对土壤水分和养分的速效氮、速效磷、速效钾和有机质的补充。
　　(4)高速公路生态袋后期管理的意见和建议
　　河北省西柏坡高速公路边坡植被恢复虽然仍需要人工补播和人工管理，研究结果显示，目前边坡植被群落经过1年以后，植被群落处于正在向更高级发展的阶段，是一种向上的发展，尽管优势种越来越明显，但也并没有出现退化现象。从现状发展的趋势看来，虽然物种的盖度有所下降，但植被中灌木类植物所占比例增加。
　　在生态袋边坡植被恢复过程中，提高物种多样性，增加边坡绿化的盖度，提升边坡绿化景观，应选择合适的植物种类和合理的人工后期管理。土壤养分含量虽有提高，但仍处于匮乏状态，所以后期管理时，应注意对生态袋边坡进行土壤养分的补充。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 高速公路绿化简述

1．2 生态袋技术的研究现状

1．3 研究目的意义

2 材料与方法

2．1 试验材料与试剂

2．1．1 研究区概况

2．1．2 试验材料的采集与处理

2．1．3 试验仪器

2．1．4 试验试剂

2．2 试验方法

2．2．1 生态袋内土壤物理性质的试验方法

2．2．2 生态袋技术植被恢复的试验方法

2．3 数据处理

3 结果与分析

3．1 生态袋土壤水分及养分的研究

3．1．1 不同年份不同高度土壤水分及养分的基本情况

3．1．2 不同年份不同高度土壤各指标的方差分析

3．1．3 不同年份不同高度土壤各指标相关性分析

3．2 生态袋植被恢复情况的研究

3．2．1 生态袋植被物种组成的基本情况

3．2．2 植被高度与盖度的变化规律

3．2．3 植被物种多样性指标基本情况

3．2．4 植被物种多样性的方差分析

3．3 土壤水分、养分与植被多样性的相关性分析

4 讨论与结论

4．1 讨论

4．1．1 土壤水分及养分的变化

4．1．2 植被物种多样性的变化

4．1．3 生态袋内土壤水分、养分与植被高度、盖度、物种多样性的相关性

4．2 结论

参考文献

附录

在读期间发表的学术论文

作者简历

致谢