青藏公路多年冻土路段边坡植被种植试验研究

青藏公路多年冻土路段边坡植被种植试验研究2材料和方法设计6种处理，即普通喷播配比3种、客土喷播配比2种和对照，每种处理重复3次，小区面积100m2。每种处理的种植工艺及材料用量见表1。本着避免生物入侵、先锋植物与目标植物相结合、植物种子可获得性等原则，采用垂穗披碱草（Elymusnutans）、老芒麦（E．sibiricus）、扁穗冰草（Agropyroncristaturn）、无芒雀麦（Bromusinermis）和星星草（Eragrostissp）等混播，配比见表2。表1喷播材料配比Tab.1Proportionofmaterials编号材料用量/（g·m-2）保水剂黏结剂表土纤维复合肥有机肥种子普通喷播15110030408035普通喷播251500408035普通喷播3102500408035客土喷播1002000002016035客土喷播20020000008035对照CK0000000试验方法：普通喷播是直接采用普通喷播机播种，而客土喷播则是先在边坡上铺设尼龙网、固定，再用客土喷播机播种。播种后地表采用无纺布覆盖，3个月后揭除。试验边坡四周设置围栏。播种时间：2003年6月。定期观测植物生长情况，包括植被盖度、地上生物量、地下生物量等。植被盖度以百分比表示；地上生物量以地上部分的鲜重表示，单位为g·m-2，地下生物量以根系的风干重量表示，单位为g·m-2。表2植物种子配比Tab.2Proportionofseeds植物种类播种量/（g·m-2）垂穗披碱草16老芒麦12扁穗冰草2无芒雀麦4星星草1合计353试验结果与分析3.1种植工艺从表3可以看出，播种当年对照路段没有长出任何植物，而播种地段植物出苗、生长良好。客土喷播区的人工植被，生长迅速，3个月后盖度可达到27.3%，接近当地自然植被（31.7%），地上生物量（鲜重）和地下生物量（干重）分别达到76.3g·m-2和72.2g·m-2。无论是植被覆盖率还是生物量，客土喷播区比普通喷播区，都高出1倍以上，说明客土喷播效果明显优于普通喷播。到第2年（见表4），对照路段长出了少量植物，但覆盖率仅为0.7%，播种路段植被能够正常返青，地下生物量增加。客土喷播区的人工植被，盖度为26.7&，地上生物量（鲜重）和地下生物量（干重）分别为58.1g·m-2和97.6g·m-2。无论是植被覆盖率还是生物量，客土喷播区比普通喷播区，都高出将近1倍甚至数倍。表3播种当年边坡植被生长情况Tab.3Vegetationconditionintheyearofseeding喷播类型盖度/%地上生物量鲜重/（g·m-2）地下生物量干重/（g·m-2）客土喷播27.376.372.2普通喷播11.037.329.7对照0.00.00.0表4播种次年边坡植被生长情况Tab.4Vegetationconditioninthesecondyear喷播类型盖度/%地上生物量鲜重/（g·m-2）地下生物量干重/（g·m-2）客土喷播26.758.187.6普通喷播5.428.853.5对照0.7--到第5年（见表5），对照路段长出了一些植物，覆盖率约为1.4%，播种路段植被能够正常返青，地下生物量大量增加。客土喷播区的人工植被，盖度约为10.0%，地上生物量（鲜重）和地下生物量（干重）分别达到189.3g·m-2和721.5g·m-2。无论是植被覆盖率还是生物量，客土喷播区比普通喷播区，都高出1倍多。从几年的观测结果来看，边坡植被的地下生物量增长十分显著，说明植被处于良好的生长状态。与普通喷播相比，客土喷播只所以能取得更好的效果，添加的当地表土起到关键作用，它与其他材料一起在边坡表面创造一个良好的植物生长基础。表土不仅能够有效地庇护植物种子，同时给植物生长提供充足的养分，而且保水保温。表5第5年边坡植被生长情况Tab.5Vegetationconditioninthefifthyear喷播类型盖度/%地上生物量鲜重/（g·m-2）地下生物量干重/（g·m-2）客土喷播10.0189.3721.5普通喷播4.893.3318.3对照1.414.412.73.2材料用量3.2.1保水剂、凝结剂从表6可以看出，对于普通喷播而言，无论是播种当年还是第2年，在其他材料不变的情况下，保水剂和凝结剂加倍后，植被的覆盖率增大，生物量增加，植被恢复率增大，说明在多年冻土地区，若采用普通喷播，增加保水剂和凝结剂的用量有利于植物的出苗和生长。表6保水剂凝结剂用量与植被质量的关系Tab.6Relationshipbetweenthevegetationqualityandthedosageofwaterretainerandstabilizer保水剂凝结剂用量盖度/%地上生物量鲜重/（g·m-2）地下生物量干重/（g·m-2）200320042003200420032004常量9.05.235.317.146.750.9加倍11.77.864.038.467.976.43.2.2纤维普通喷播工程一般需要添加纤维材料。从表7可以看出，对于普通喷播而言，无论是播种当年还是第2年，在其他材料不变的情况下，是否添加纤维，植被的覆盖率和生物量差异不显著，说明纤维对于该地区普通喷播的建植效果作用不明显。鉴于青藏高原多年冻土地区没有农林业，只有畜牧业，纤维材料十分缺乏，该地区植被恢复工程可以不添加纤维材料。3.2.3肥料喷播工程一般需要添加肥料。从表8可以看出，对于客土喷播而言，无论是播种当年还是第2年，在其他材料不变的情况下，肥料的用量对植被的覆盖率和生物量影响不显著。这主要是因为客土喷播选用了工程施工时保存下来的表土，表土中植物根系丰富，有机质含量较高，较好地满足了植物生长的需要，对肥料需求不太强烈。因此，该地区客土喷播时，若选用当地有机质含量高的表土，可以减少肥料的用量。表7纤维用量与植被质量的关系Tab.7Relationshipbetweenthevegetationqualityandthedosageofmulch纤维用量/（g·m-2）盖度/%地上生物量鲜重/（g·m-2）地下生物量干重/（g·m-2）2003200420032003200420033011.05.437.312.029.753.509.05.235.217.146.750.9表8肥料用量与植被质量的关系Tab.8Relationshipbetweenthevegetationqualityandthedosageoffertilizer肥料用量/（g·m-2）盖度/%植物鲜重/（g·m-2）根系干重/（g·m-2）复合肥有机肥2003200420032004200320042016027.326.776.358.172.297.608032.017.765.167.784.9162.83.3植被演替及其稳定性根据马世震的研究，在自然条件下，高寒草原地区取土场植被恢复需要20年左右的时间。该地区扰动后的取土场，植被群落的自然演替规律是：在工程结束2年，8年和26年后，植被覆盖度和生物多样性指标分别达到原生植被的2%～23%，32%~54%和95%以上。可见，一方面，青藏高原多年冻土地区能够逐渐实现自然恢复；另一方面，该地区植被恢复需要较漫长的时间。陈济丁的观测结果表明，在青藏高原多年冻土地区，公路边坡播种后当年就可以建立良好的植被，随着时间的推移，植被根系茁壮生长，地下生物量积累逐渐增多。假定植被能一直保持良好的生长状态，边坡人工植被要恢复到自然群落水平，在两道河至少需要几十年，在头二九约需10多年。从观测情况看，6年后，边坡植被群落仍以垂穗披碱草等为主，自然侵入的其他植物所占比例较低。由此可见，人工植被群落演替的速度较慢，人工植被要真正恢复到自然植被状态需要漫长的时间。2003年起在青藏公路开心岭附近实施的边坡植被种植试验，从前几年的观测结果看。人工植被的长势是不错的。但人工植被的长期生长情况、演替规律及稳定性等还有待于今后跟踪观测。4小结青藏公路多年冻土路段气候严寒，植物生长期很短。采用客土喷播技术，当年人工植被覆盖率可达27.3%，地上生物量（鲜重）和地下生物量（干重）分别达到76.3g·m-2和72．2g·m-2。2；几年的观测结果表明，边坡植被地下生物量不断增加，到第5年地下生物量（干重）可达721．5g·m～，说明植被长势良好。尽管普通喷播也能在该地区公路边坡建立较好的植被。但针对该地区的特点，公路边坡植被恢复工程宜采用客土喷播技术。客土喷播能在公路边坡创造有利于植物生长的良好基础，快速建立比较优良的植被。客土喷播时，若选用当地有机质含量高的表土，可减少肥料的用量。若采用普通喷播技术，应适当增加保水剂和凝结剂的用量，但可不添加纤维。该地区公路边坡人工植被的演替、稳定性等还需要继续观测研究。