第３１卷第２期 四川农业大学学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｉｃｈｕａｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ＶｏＩ＿３１ ＮＯ．２ ２０１３年６月 ＪＵｌ１．２０１３ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００—２６５０．２０１３．０２．００８ 几种典型道路边坡植被配置模式的护坡效益研究 潘声旺 ，杨秀云 。，何茂萍 ，杨丽娟 （１．成都大学城乡建设学院，成都 ６１０１０６； ２．成都大学图书馆，成都 ６１０１０６； ３．江汉职业艺术学院旅游管理系，湖北潜江４３３１００） 摘要：【目的】通过对自然降雨条件下几种典型边坡植被产流、产沙特征进行分析，揭示不同边坡植被护坡性能的变 化差异。【方法】以成渝高速永川段Ｋ３０６＋１６５￣Ｋ３０６＋３９０处的公路边坡为试验区，对比研究２０１０—２０１２年间５ 种边坡植被的生长状况以及自然降雨条件下其所在小区的产流、产沙特征。【结果】一年生草本植物所在群落（Ｍ ： 黄荆＋狗尾草）生长快、成坪早，建坪初期（２０１０年）即显示出较强的护坡性能，而多年生草本植物所在群落却普遍 较差；２０１１年汛期，除Ｍ 外，各种多年生草本植物所在群落的护坡性能较前一汛期明显提高，以Ｍ （小冠花＋黑麦 草）、Ｍｓ（苜蓿＋狗牙根）的增长最快；２０１２年汛期，具有发达根系结构的狗牙根所在群落护坡性能最强，Ｍ 的护坡 性能最差。【结论】种植密度、建植措施一致时，植被的护坡性能与其群落结构有关：建坪初期，护坡性能与地上生物 量大小呈正相关，后期则与根系重量正相关。 关键词：边坡；植被类型；水土保持；生态护坡 中图分类号：８１５７．２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１０００—２６５０（２０１３）０２—０１５１—０６ Ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ Ｓｏｉｌ ａｎｄ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｉｖｅ Ｔｙｐｉｃａｌ Ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｓ ｉｎ Ｈｉｇｈｗａｙ Ｓｉｄｅ Ｓｌｏｐｅ ＰＡＮ Ｓｈｅｎｇ—ｗａｎｇ ，ＹＡＮＧ Ｘｉｕ—ｙｕｎ ，ＨＥ Ｍａｏ—ｐｉｎｇ ，ＹＡＮＧ Ｌｉ－ｊ ｕａｎ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ ｕｒｂａｎ ａｎｄ ｒｕｒａｌ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，Ｃｈｅｎｇｄｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１０１０６，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｌｉｂｒａｒｙ ｏｆ Ｃｈｅｎｇｄｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１０１０６，Ｃｈｉｎａ； ３．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｔｏｕｒｉｓｍ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，Ｊｉａｎｇｈａｎ ａｒｔ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｑｉａ￣ｉａｎｇ ４３３１００，Ｈｕｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：［Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｌ Ｔｈｅ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ｏｆ ｔｈｉｓ ｃａｓｅ ｗａｓ ｔｏ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄ ｔｈｅ ａｎｎｕａｌ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｌｏｐｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ ｉｎ ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ ａｒｅａｓ．Ｔｈｅｉｒ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｒｕｎｏｆｆ ａｎｄ ｓｅｄｉ— ｍｅｎｔ ｙｉｅｌｄ ｉｎ ｒａｉｎｙ ｓｅａｓｏｎｓ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｙｅａｒ ２０１０ ｔｏ ２０１２ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．［Ｍｅｔｈｏｄ］Ｃｈｅｎｇｙｕ ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ ｉｎ Ｙｏｎｇｃｈｕａｎ ｒｅｇｉｏｎ ｒａｎｇｉｎｇ Ｋ３０６＋１６５ ｔｏ Ｋ３０６＋３９０ ｗａｓ ｔｏｏｋ ａｓ ｔｈｅ ｅｘａｍｐｌｅ ａｎｄ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ．Ｆｉｖｅ ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｓ ｍｏｄｅｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎａｌ ｚｏｎｅ（ｏｒｎａｍｅｎｔａｌ ａｒｂｏｒｓ＋ ｇｒｏｕｎｄｃｏｖｅｒ ｐｌａｎｔｓ）ａｎｄ ｓｌｏｐｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｚｏｎｅ（ｓｈｒｕｂｓ＋ｈｅｒｂａｇｅｓ），ｗｅｒｅ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ，Ｔｈｅｉｒ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｒｕｎｏｆｆ ａｎｄ ｅｒｏｓｉｏｎ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｉｎ ｒａｉｎｙ ｓｅａｓｏｎｓ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｙｅａｒ ２０１０ ｔｏ ２０１２ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｓｌｏｐｅ ｐｌｏｔ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ．Ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ａｍｏｎｇ ｔｈｅ ｓｌｏｐｅ ｒａｉｎｆａｌｌ—ｉｎｄｕｃｅｄ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｏｆ ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ，ｒｕｎｏｆｆ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ，ｅｒｏｓｉｏｎ ａｎｄ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．［Ｒｅｓｕｌｔｓ］ Ｔｈｅ ａｎｎｕａｌ ｈｅｒｂａｃｅｏｕｓ ｐｌａｎｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｇｒａｓｓ—ｓｈｒｕｂ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ（ｉ．ｅ．，Ｖｉｔｅｘ ｎｅｇｕｎｄｏ＋Ｓｅｔａｒｉａ ｖｉｒｉｄｉｓ）（Ｍ５）ｇｒｅｗ ｒａｐｉｄｌｙ，ｗｈｉｃｈ ｔｕｒｆ－ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ ｓｔａｇｅ ｗａｓ ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ．Ｉｔｓ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｓｏｉｌ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｗａｓ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ｔｈａｎ ｏｔｈｅｒ ｍｏｄｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｒａｉｎｙ ｓｅａｓｏｎｓ ａｆｔｅｒ ｔｕｒｆ— ｅｓ．． 收稿日期：２０１３—０３—１５ 基金项目：国家自然科学基金（４０９７１１４７）； 成都大学校基金（２Ｏｌ１）（ＪＺ１２）。 作者简介：潘声旺，博士，副教授，主要从事环境生态、污染生态研究，Ｅ－ｍａｉｌ：ｐａｎｗａｎｇ＠ｓｗｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。 责任作者：何茂萍， 讲师，主要从事环境生态、景观生态研究，Ｅ—ｍａｉｌ：１０３３１３８７７０＠ｑｑ。ｃｏｍ。 四川农业大学学报 第３１卷 ｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ（２０１０）．Ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｒａｉｎｙ ｓｅａｓｏｎｓ ｉｎ ２０１１。ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｂｅｎｅｆｉｔ ｏｆ ｔｈｅ ｇｒａｓｓ— ｓｈｒｕｂ ｃｏｍｍｕｎｉｔｉｅｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｐｅｒｅｎｎｉａｌ ｈｅｒｂｓ ｗｅｒｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ａｐｐａｒｅｎｔｌｙ，ｗｈｉｃｈ ｗｅｒｅ ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｏｕｔｓｔａｎｄｉｎｇ ｉｎ Ｃｏｒｏｎｉｌｌａ ｖａｒｉａ＋Ｌｏｌｉｕｍ ｐｅｒｅｎｎｅ（Ｍ４）ａｎｄ Ｍｅｄｉｃａｇｏ ｆａｌｃａｔｅ＋Ｃｙｎｏｄｏｎ ｄａｃ— ｔｙｌｏｎ（Ｍ３）．Ｉｎ ｔｈｉｒｄ ｇｒｏｗｉｎｇ ｓｅａｓｏｎ，ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｓ Ｍ３ ｗａｓ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｅｘｃｅｌ— ｌｅｎｔ ｉｎ ｓｌｏｐｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｒｏｏｔ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｂｅｒｍｕｄａ ｇｒａｓｓ，ａｎｄ ｔｈａｔ ｏｆ Ｍ４ ｗａｓ ｔｈｅ ｗｏｒｓｔ．［Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ］Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｂｅｎｅｆｉｔ ｏｆ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｓ ｗａｓ ｃｌｏｓｅｌｙ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅｉｒ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｔｈｅｒｅ ｗａｓ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ａｂｏｖｅｇｒｏｕｎｄ ｂｉｏ— ｍａｓｓ ｏｆ ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｓｏｉｌ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｉｎ ｉｎｉｔｉａｌ ｓｕｃｃｅｓｓｉｏｎ，ａｎｄ ｄｉｄ ＳＯ ｂｅｔｗｅｅｎ ｒｏｏｔ ｂｉｏｍａｓｓ ａｎｄ ｔｈｅｓｅ ｃａｐａｃｉｔｙ ｉｎ ｌａｔｔｅｒ ｓｕｃｃｅｓｓｉｏｎ ｗｈｅｎ ｔｈｅｒｅ ｗｅｒｅ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｓｉｄｅ ｓｌｏｐｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｓｅｅｄ ｑｕａｎｔｉｔｙ ａｎｄ ｐｌａｎｔｉｎｇ ｍｅａｓｕｒｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｉｄｅ ｓｌｏｐｅ；ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ ｔｙｐｅ；ｓｏｉｌ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ；ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｌｏｐｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ 公路建设的快速发展，势必对路域环境质量产 生负面影响。在我国，因高速公路建设每年形成的 边坡面积高达３×１０ ｋｍ。，地表裸露、土质松软是 水土流失最严重、持续时间最长的路域部位之 一表１ ２０１０—２０１２年汛期试验区内的降雨情况 Ｔａｂｌｅ １ Ｒａｉｎｆａｌｌｓ ａｎｄ ｉｔｓ ｒｕｎｏｆｆ ｙｉｅｌｄ ｉｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｚｏｎｅ ｉｎ ｒａｉｎｙ ｓｅａｓｏｎｓ ｄｕｒｉｎｇ ２０ｌ０—２０１２ ［１。］。借助“先驱植物”的生态优势，在裸露边坡上 建立稳定的植物群落、优化群落结构，对营造路域景 观、减少水土流失尤为重要＿４ ｊ。 近年来，以乡土植物为基础，以灌木为主体、乔 木或草本为辅助构建护坡植被的“乡土植物灌木化” 护坡技术因工程快捷、实用、安全、持久等特征而倍 受关注ｌ＿６ ］。但迄今，多数研究尚局限于恒定雨强 （人工降雨）下不同植被配置模式、种植配比试验小 区内产流、产沙特征的比较［７ ］，对自然条件下边坡 １．２研究方法 １．２．１ 试验设计 供试边坡为Ｇ８５成渝高速永川段Ｋ３０６＋１６５ ￣Ｋ３０６＋３９０处。路基边坡全长２２５ ｍ，坡向ＮＥ 群落的生态稳定性、护坡性能尚缺乏长期的系统研 ２５。；填方最大高程１４．９ ｍ，修整为二级边坡，坡高８ ｍ、坡比为１：１。选择立地条件一致区域，划分出 究。为此，本研究拟以成渝高速（永川Ｉ段）为例，以 “生态缓冲区（小乔木或灌木＋地被植物）＋坡面防 护区（小灌木＋草本植物）”的群落结构为基础，探讨 西南地区几种典型的护坡植被在自然降雨条件下的 产流、产沙特征及年际间差异，为高速公路边坡防护 提供借鉴。 ２４个矩形小区（长８ ｍ、宽２ ｍ），长边与等高线垂 直，短边与等高线平行，用石棉瓦围埂，塑料薄膜密 封，四周埂高２０ ｃｍ，埋入地下３０ ｅｍ，小区上方及两 侧开排水沟拦截小区外坡面径流，下方修截流沟、集 水池。 小区布设好后（２００９年４月）即进行苗木栽植、 １材料和方法 １．１研究区概况 种子喷播。边坡上部０～１．８ ｍ处：以适应性强、景 观效果好的常绿、观花、观叶灌木或小乔木，辅以地 被植物作为生态缓冲区；坡面２～８ ｍ处（径流观测 研究区位于川东、渝西接壤处的黄壤丘陵区 （１０５。３８ ～１Ｏ６。０５ Ｅ、２８。５６ ～２９。３４ Ｎ），海拔２５０～ 区）：以路线规划植物调查结果排序为基础筛选出的 路域优势种构建坡面防护带，对生态缓冲区、坡面防 护区之间围埂、密封后，按照表２规格将５种典型边 ３５０ ｍ，年均降雨量１１６５．２ ｍｍ。试验期间（２０１０— ２０１２年）汛期（５～９月），区内年均降雨量平均为 ８２９．２ ｍｍ，以２０１２年最大（８６７．７ ｒａｍ）；年均产流 坡植被随机分布于各小区，４次重复，以剩余４个裸 地小区作对照（ＣＫ）。将各处理（５种配置＋ＣＫ）的 量为１４９．８３ ｍｍ，２０１２年最大（１６２．３ ｍｍ）。降雨 量大、雨季集中（占年均降雨量７１．３６ ），是典型的 生态环境脆弱区（表１）。 ４个重复分别编号后，随机分成４组：两组用于２０１０ ２０１２年间各生长季末边坡植被的生物量测定；两 组用于产流、产沙量测定。 第２期 潘声旺（等）：几种典型道路边坡植被配置模式的护坡效益研究 表２ ５种典型边坡植被的配置模式及建植规格 Ｔａｂｌｅ ２ Ｐｉｏｎｅｅｒ ｐｌａｎｔ ｓｐｅｃｉｅｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｉｎｉｔｉａｌ ｓｅｅｄ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｏｆ ｔｙｐｉｃａｌ ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｓ ｆｏｒ ｈｉｇｈｗａｙ ｓｉｄｅ ｓｌｏｐｅ １５３ １．２．２ 测定项目与方法 ５，Ｐ＞Ｏ．０５）；坡面防护带内，灌木类出芽率（６１ ～ ６６ ，均值为６４ ）普遍低于草本植物（７３ ～ ７８ ，均值为７５．８ ），但不同配置的灌木、草本植 物间无明显差异（ 一５，Ｐ＞０．０５）。成坪时间方面， 群落特征试验初期及时除草，记录各样地内 发芽率、成坪时间。①盖度测定：２０１０—２０１２年间 每年５月中旬，采用３０×３０ ｃｍ网格法测定各个样 地的群落盖度；②生物量测定：生长季节末期，在坡 面防护区上、中、下位置各设置一个５０ ｃｍ×５０ ｃｍ 不同群落间差异较大，其中，以“苜蓿＋狗牙根” （Ｍ。）成坪时间最长（７３ ｄ）、“黄荆＋狗尾草”（Ｍ ）最 短（６４ ｄ），差异显著（ 一５，Ｐ＜０．０５）。１个生长季 节后（２０１０年５月），所有植被的群落盖度均达到 ７３ 以上，模式Ｍ 最高（８５ ）；地上生物量（２０１０ 年９月）也表现出类似统计趋势，可能与一年生草本 植物狗尾草生长快、成坪早的生长习性有关Ｉ１ ｕ］。 随后的２个生长季节中，除Ｍ 外，所有植被的群落 采样区，２次重复（分布在不同小区）。全部收获各 采样区地上生物量，烘干、称重；根系采样、处理参照 王川［ｓ 等方法。 产流量、产沙量 在径流小区旁边安装自动气 象站，定时监测气象资料，自动记录每次的降雨量、 雨强和降雨历程。监测期内，指定专人管理、操作， 监测产流产沙情况。每次降雨后及时观测、登记各 个径流小区集水池的集流深度，计算径流量、测定其 盖度、地上生物量、根系生物量均呈现递增趋势；Ｍ 则相反：２０１０—２０１２年间，地上生物量分别为 ２６４．９、２３４．４、２０７．３ ｇ／ｍ ；根系生物量分别为 泥沙含量；根据某一时段内径流量、降雨量计算径流 系数；将１年内各小区土壤侵蚀量换算成每１ ｋｍ 的吨数，即为侵蚀模数。 蓄水能力、保土能力 根据各小区内的径流系 数、侵蚀模数值进行换算口 。 降雨量、径流量和泥沙量观测时段为２００９— ２０１２年汛期（５—９月）。 ９６．２、８７．９和８１．３ ｇ／ｍ 。其原因可能与不同植被 中先驱植物的生态型差异有关：野牛草、狗牙根、高 羊茅、黑麦草均为多年生草本，常年持续生长；狗尾 草为一年生草本，生长季节结束后植株枯死，需借助 种子越冬休眠、萌发、生长。种子萌发前，位置较高 的植株或种子多数被吹落、冲蚀至别处，进而出现边 坡植被分布不均、基部植株密集而中上部表土裸露。 Ｍ 的盖度波动也印证了这一现象：２０１０年为 ８５ ，２０１１、２０１２年却分别递减为７６ 、６８ ，趋势 明显。 ２结果与分析 ２．１护坡植被的生长状况 表３为护坡植被在２０１０—２０１２年间的生长状 况。建植初期，生态缓冲区内的乔木、地被植物都表 ２．２不同护坡植被试验区的产流、产沙特征 产流系数、侵蚀模数是衡量植被涵养水分、保土 护坡性能的主要指标；相对产流系数（相同立地条件 现出较高的成活率（乔木：９９％；地被植物：９１ ～ ９６ ，均值为９４．３％），不同植被问无明显差异（ 一 １５４ 四川农业大学学报 表３ ５种边坡植被配置在不同生长季节的群落特征 Ｔａｂｌｅ ３ Ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ ｔｙｐｅｓ ｄｕｒｉｎｇ ｙｅａｒｓ ｒａｎｇｉｎｇ ２０１０ ｔｏ ２０１２ 第３１卷 Ｍ１ ９９ ９６ ６１ ７６ ６７ ７４ ７８ Ｍ２ Ｍ Ｍ Ｍ５ １００ ９９ ９９ ９９ ９１ ９５ ９４ ９６ ６５ ６６ ６５ ６３ ７３ ７８ ７４ ７７ ６９ ７３ ６７ ６４ ８４ ７３ ８２ ８５ ８８ ８１ ８６ ７６ 注：上、下土层指０～１０ ｃｍ、１０～２５ ｃｍ的土层深度。 Ｎｏｔｅ：Ｔｏｐ ａｎｄ ｌｏｗｅｒ ｌａｙｅｒ ｓｏｉｌｓ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔ ｓｏｉｌｓ ｌａｙｅｒ ｏｆ Ｏ 的裸地与植被生长区内的产流系数之比）、相对侵蚀 口ＭＩ－Ｍ２口Ｍ３日Ｍ４●Ｍｓ 模数（相同立地条件的裸地与植被生长区内的侵蚀 模数之比）则是更直观地表征不同植被配置模式间 的护坡性能差异的重要参数。图１为２０１０—２０１２ 年间不同边坡植被配置模式护坡性能及其年际间变 化趋势。可以看出，与裸露边坡（ＣＫ）相比，各种植 辍 安 一 ．呷暑 １）／生一籁 ０暑 。 。留 一莨 苗一 ∞Ｉａ￥譬０妇０ 己 宣 被模式对边坡的防护效果均具有一定的强化作用， 发育程度越高、趋势越明显：２０１０—２０１２年汛期，边 坡植被所在小区的相对产流系数分别为４０．８８ ～ ７６．９３ （均值为５６．９２ ）、３８．３４ ～５４．８Ｏ （均 加 ｍ ８ ６ ４ ２ Ｏ 值为４５．８６ ）、１９．８４ ～３９．５２ （均值为 ２９．１１ ），相对侵蚀模数则分别为３．７８ ～ ２１．４５ （均值为１１．６４ ）、３．１４ ～２０．２２ （均值 ｋ ＿ 为９．８６ ）、１．５１ ～１２．８１ （均值为６．７０％）。 图１显示，２０１０—２０１２年间，不同植被配置模 式的护坡性能也不一样。２０１０年汛期，叶片较宽的 一５ ６ ２ ５ ７ 年生草本植物狗尾草所在的草灌混合模式（Ｍ ） 护坡性能最强：蓄水能力、保土能力分别达到 ０ ５ ．盯 ７ １ｉ． ２０１１ ５９．１４ ，９６．２２％，产流量（６１．２ ｒａｍ）、产沙量（５２．０ 年度 Ｙｅａｒ ｇ／ｍ ）明显低于其他小区（ 一５，Ｐ＜０．０５）；叶片较 细的多年生草本植物狗牙根所在小区（Ｍ。）的护坡 性能最差，产流量、产沙量（９４．４ ｍｍ，２０３．３３ ｇ／ｍ ） 较高（ 一５，Ｐ＜０．０５）。整个汛期内，不同边坡植被 配置模式所在小区内的相对产流系数、相对侵蚀模 数呈现Ｍ ＜Ｍ ＜Ｍ ＜Ｍ。＜Ｍ。的变化趋势。 矩形图上不同字母表示在０．０５水平上差异显著。 Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｅｔｔｅｒｓ ａｆｆｉｘｅｄ ｔｏ ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ ｄｉａｇｒａｍｓ ｓｈｏｗｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ａｔ Ｐ＜Ｏ．０５． 图１不同配置模式产流、产沙特征 Ｆｉｇｕｒｅ １ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｒｕｎｏｆｆ ａｎｄ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｙｉｅｌｄ ｏｆ ｔｙｐｉｃａｌ ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ ｔｙｐｅｓ ２０１１年汛期，除狗尾草所在小区Ｍ （产流量：７５．３ 麦草、狗牙根所在群落的护坡效益继续保持较强的 ｍｍ；产沙量：２２６．６７ ｇ／ｍ ）外，多年生草本植物（野 增长势头，但具有发达根系结构的狗牙根所在模式 （Ｍ。）的增长速率最快、护坡性能最强：蓄水、保土能 力分别为８Ｏ．０３％，９８．４９ ，产流量、产沙量（３２．４０ 牛草、狗牙根、高羊茅、黑麦草）所在模式的护坡性能 均比２０１０年汛期明显提高，其中黑麦草、狗牙根所 在模式（Ｍ 、Ｍ。）的增长速率最为显著，整个汛期 内，不同边坡植被配置模式的护坡效益呈现Ｍ ＞ Ｍ ＞Ｍ ＞Ｍ ＞Ｍ 的波动趋势。２０１ ２年汛期，黑 ｍｍ，１７．６７ ｇ／ｍ ）也低于其他小区（ 一５，Ｐ＜ ０．０５）；狗尾草所在群落的护坡性能最差，产流量、产 沙量（６２．１ ｍｍ，１５０．３３ ｇ／ｍ ）较高（”一５，Ｐ＜ 第２期 潘声旺（等）：几种典型道路边坡植被配置模式的护坡效益研究 ０．０５）。整个汛期内，不同边坡植被配置模式的护坡 效益呈现Ｍ。＞Ｍ ＞Ｍ ＞Ｍ ＞Ｍ 的变化规律。 试验期内，同一植被在不同汛期内的产流、产沙 特征也不一样：除Ｍ 外，所有植被的护坡性能均随 作用，有利于延缓坡面侵蚀、增强稳定性¨ｌ ］。 ４ ３ ２ ｌ Ｏ ９ ８ 图２为植被的群落特征与保水防沙性能间的相 ７ 关性。可以看出，建坪初期（２０１０年汛期），植被的 护坡性能与地上生物量有关：地上生物量越大，产流 群落发育程度的提高而增强，发育程度越高（即坪龄 越长），小区内的产流系数、侵蚀模数越小。其原因 量、产沙量越小。整个汛期内，小区内产流系数、侵 蚀模数与地上生物量间的相关系数分别为一０．９９４、 可能与坪龄越长，Ｍ ～Ｍ 的群落盖度、地下生物量 则越大，护坡性能也随之增强有关。相比之下，Ｍｓ 的产流、产沙量波动较大，其护坡性能表现为：２０１０ ０．９９９，决定系数（Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）分别 为０．９８７、０．９９９（图２－ａ、２＿ｂ）。建坪后期（２０１２年汛 期），护坡性能与根系生物量有关：根系生物量越大， 产流量、产沙量越小。整个汛期内，小区内的产流系 数、侵蚀模数与根系生物量间的相关系数均为一 ０．９９９，决定系数在０．９９８以上（图２－ｃ、２－ｄ）。 年汛期＞２０１２年汛期＞２０１１年汛期，其原因可能与 Ｍ 的先驱植物（狗尾草）为一年生草本植物，生长 季节结束、植株枯死后，再生植被的均匀性较差，保 水、防沙性能随之下降；２０１２年汛期内，模式Ｍ 的 产流系数、侵蚀模数呈下降趋势，可能与随着时间的 推移，群落中灌木的长势逐渐增强，其群落盖度、地 下生物量逐渐增大，护坡性能也随之增强有关。 ２．３不同护坡植被配置的护坡性能与群落特征的 相关性 分析其他时段的群落特征与其护坡性能的相关 性时则发现：２０１０年汛期的根系生物量、２０１１年汛 期的地上、根系生物量以及２０１２年汛期的地上生物 量与植被护坡性能间的相关性并不显著。可能的原 因是：２０１０年汛期，植株根系尚不发达，根冠比小 （表３），植被的护坡性能主要是源于茎叶对雨滴的 分层拦截和缓冲作用，茎叶越茂盛、盖度越大（如狗 牙根），护坡性能就越强；２０１１年汛期，群落盖度尚 未饱和、根系发育尚未成熟，植被的护坡性能由茎叶 ｓ｛ Ｏ Ｏ ０ Ｏ Ｏ ０ ０ ４ Ｏ Ｏ 在立地条件、降雨量相同的情况下，植被的群落 结构、特征是影响地表径流和泥沙流失量的主要因 素：茎叶对雨滴的分层拦截、缓冲作用，有利于减少 地表径流、阻延土壤溅蚀；根系对土壤的加筋、锚固 的分层拦截和根系对土壤的加筋、锚固作用共同决 耋 亳 羹蓄 罨＝垂 ｌ６０ １８Ｏ ２００ ２２０ ２４０ ２６０ １６０ ｌ８０ ２０Ｏ ２２０ ２４０ ２６０ 地上生物量 Ａｂｏｖｅｇｒｏｕｎｄ ｂｉｏｍａｓｓ悖 地上生物量 Ａｂｏｖｅｇｒｏｕｎｄ ｂｉｏｍａｓｓ儋 童 ７０ ９０ １１０ １３０ １５０ １７０ １９０ ２１０ ２３０ ２５０ ７０ ９０ １１０ １３０ １５０ １７０ １９０ ２１０ ２３０ ２５０ 根系生物量 Ｒｏｏｔ ｂｉｏｍａｓｓ／ｇ 根系生物量 Ｒｏｏｔ ｂｉｏｍａｓｓ／ｇ 图２植被的群落特征与其护坡性能的相关性 Ｆｉｇｕｒｅ ２ Ｒｅｌａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｓｏｉｌ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ 四川农业大学学报 第３１卷 定Ｉｌ 。 ，所以，撇开茎叶的分层拦截、缓冲作用或孤 最强，狗尾草所在群落的护坡性能最差；整个汛期 内，不同植被的护坡效益呈现Ｍ。＞Ｍ ＞Ｍ ＞Ｍ ＞ Ｍ 的变化规律。 立根系的加筋、锚固作用都是片面的；２０１２年汛期， 植被的群落盖度接近饱和，不同群落间茎叶对雨滴 的分层拦截、缓冲作用无明显差异。此时，植被的护 坡性能主要取决于根系对土壤加筋、锚固作用，根系 生物量越大，保水、防沙性能则越强。 ④植被的护坡性能与其群落特征密切相关。建 坪初期，护坡性能主要与茎叶发育状况有关，地上生 物量越大，护坡性能越强；建坪中期，护坡性能主要 ３ 结论 ①边坡条件、播种量等建植条件及建植措施一 致的条件下，一年生草本植物（狗尾草）所在的草灌 混合群落（Ｍ ：黄荆＋狗尾草）成坪时间（６５ ｄ）明显 短于其他多年生草本（Ｐ＜Ｏ．ｏ５）；成坪初期（２０１０年 由茎叶对雨滴的分层拦截作用及根系对土壤的加筋、 锚固作用共同决定；建坪后期，护坡性能主要与根系 发育状况有关，根系生物量越大，护坡性能则越强。 参考文献： ［１３ Ｌｕａｒｃｅｔ Ｒ．Ｐｌａｎｔ ｓｐｅｃｉｅｓ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ａｎｄ ｐｏｌｙｐｌｏｉｄｙ ｉｎ ｉｓｌａｎｄｓ ｏｆ ｎａｔｕｒａｌ ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ ｉｓｏｌａｔｅｄ ｉｎ ｅｘｔｅｎｓｉｖｅ ｃｕｌｔｉｖａｔｅｄ ｌａｎｄｓ ｒＪ＿． Ｂｉｏｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ａｎｄ Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ，１９９７，６（４）：５９卜６１３． 汛期），Ｍ 的群落盖度、地上生物量也高于其他配 置模式（Ｐ＜０．０５）。２０１０—２０１２年间，Ｍ１～Ｍ４的 群落盖度、地上生物量、地下生物量逐年递增，Ｍ 却逐年递减。 ［２］邓洪亮，孙丽霞，廖丹，等．复杂地质条件下岩石边坡的稳 定性分析［Ｊ］．水利与建筑工程学报，２００８，６（１）：４５—４８． ｒ３］ Ｃａｒｙ Ｒ Ｆ，Ｓｌａｂａｃｋ Ｒ Ｄ．Ｐｌａｎｔ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｆｏｒ ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ ｄｅｓｅｒｔ ｈｉｇｈｗａｙｓ［Ｊ］． Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｒｅｃｏｒｄ，１９８３，９６９：２４—２６． ②与裸露边坡相比，各种配置的边坡植被对边 坡的防护效果均表现出一定的强化作用，发育程度 越高、趋势越明显：２０１０—２０１２年间，边坡植被所在 ［４］ 肖蓉，高照良，宋晓强，等．高速公路边坡植被特征分析及 护坡模式优化研究［Ｊ］．水土保持学报，２００９，２３（２）：９０—９４． ［５］ Ｃａｒｙ Ｒ Ｈ，Ｓｏｔｉｒ Ｒ Ｂ．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈｗａｙ ｃｕｔ ｓｌｏｐｅ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ ＡＳＣＥ， １９９２，１１８（９）：１３９５－１４０９． 小区的相对产流系数分别为４ｏ．８８ ～７６．９３ 、 ３８．３４ ～５４．８０ ９／６、１９．８４ ～３９．５２ ，相对侵蚀模 数分别为３．７８％～２１．４５ 、３．１４ ～２０．２２ 、 １．５１ ～１２．８１ 。 ［６］李国荣，毛小青，倪三川Ｉ，等．浅析灌木与草本植物护坡效 应［Ｊ］．草业科学，２００７，２４（６）：８６—８９． ［７］ 李妮，陈其兵，谭昌明．高速公路边坡乡土灌木建植模式水 土保持效益［Ｊ］．水土保持学报，２０１２，２６（１）：６７—７１． ［８］王青杵，王改玲，石生新，等．晋北黄土丘陵区不同人工植 被对水土流失和土壤水分含量的影响［Ｊ］．水土保持学报， ２Ｏ１２，２６（２）：７１—７５． ③种植密度、建植措施相同的条件下，不同植被 的护坡性能也不一样，年际差异明显。２０１０年汛 期，一年生草本植物（狗尾草）所在的草灌混合群落 （Ｍ ）护坡性能最强，多年生草本植物所在群落的护 坡性能普遍较差；整个汛期内，不同植被配置模式的 护坡性能呈现Ｍ ＞Ｍ ＞Ｍ ＞Ｍ ＞Ｍ。的变化趋 势。２０１１年汛期，各种多年生草本植物所在模式的 护坡性能均比２０１０年汛期明显提高，其中黑麦草、 狗牙根所在模式（Ｍ 、Ｍ。）的增长速率最为显著；整 个汛期内，不同植被配置模式的护坡效益呈现Ｍ ＞Ｍ ＞Ｍ。＞Ｍ ＞Ｍ 的波动趋势。２０１２年汛期， 具发达根系结构的狗牙根所在模式（Ｍ。）护坡性能 ［９］王川，孙铁军，金洪，等．人工植被建植对坡地水土流失的 影响ｒ－ｊ］．水土保持学报，２００９，２３（３）：２９—３３． ，ｒ１０］涂利华，谢财永，胡庭兴，等．华西雨屏区几种牧草的水土 保持能力研究Ｆ－Ｊ］．水土保持学报，２００５，１９（５）：３５—３８． ［１１］孙铁军，刘素军，武菊英，等．６种禾草坡地水土保持效果的 比较研究［Ｊ］．水土保持学报，２００８，２２（３）：１５８ １６２． ［１２］王震洪，段昌群，侯永平，等．植物多样性与生态系统土壤 保持功能关系及其生态学意义［Ｊ］．植物生态学报，２００６，３０ （３）：３９２－４０３． ［１３］ Ｚｈｏｕ Ｚ Ｃ，Ｓｈａｎｇ ｇｕａｎ ｚ Ｐ，Ｚｈａｏ Ｄ．Ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ ｃｏｖｅｒａｇｅ ａｎｄ ｓｏｉｌ ｅｒｏｓｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｌｏｅｓｓ ｐｌａｔｅａｕ ａｒｅａ ｏｆ Ｃｈｉｎａ ［Ｊ］．Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ，２００６，１９８：２６３ ２６８． ［１４］陈波，杨新兵，赵心苗，等．冀北山地６种天然纯林枯落物 及土壤水文效应［Ｊ］．水土保持学报，２０１２，２６（２）：１９７—２０３． （本文审稿：宫渊波；责任编辑：巩艳红；英文编辑：刘 彬）
