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几种优良草种在高速公路护坡工程中的应用

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维普资讯 http://www.cqvip.com 安徽农业科学。Joumal ofAnhui Agri.Sci.2008。36(13):5432—5435 责任编辑刘月娟责任校对马君叶 几种优良草种在高速公路护坡工程中的应用 韩德梁 ,王发其2,何胜江 ,陈超 ,宋高翔 (1.贵州大学动物科学学院,贵州贵阳550025;2.北京市园林局小汤山苗圃,北京102211) 摘要[目的]在确保公路路基边坡稳定的基础上,合理选择草种和进行播种组合,快速构建地表覆盖层,充分发挥植被自身的生态恢 复能力。[方法]研究了岩石边坡生境中,百喜草、白三叶、高羊茅、紫花苜蓿、1年生黑麦草、多年生黑麦草、红三叶、狗牙根和杂三叶九 种牧草的生物学表现和土壤抗蚀性效应。[结果]在单播试验中,1年生黑麦草具有自繁能力,高羊茅、黑麦草0 40咖的根重显著大于 三叶草和狗牙根,其差异主要体现在0—20 em土层内。黑麦草、高羊茅对表层土壤贡献的腐殖质较多,土壤崩解的时间较长,固土、抗蚀 效果较好。在混播试验中,组合③(白三叶7 m2+红三叶2 g/rn2+高羊茅10 rn2+狗牙根2 g/rn2+1年生黑麦草5∥rn2)最优,出苗迅 速,覆盖度、地下根系量大,土壤崩解所需时间最长,混播牧草间的兼容性好,固土、抗蚀效果比单播更强。组合①次之,组合④一般,组 合②最差。[结论]黑麦草因建植速度快,分蘖能力强,迅速覆盖地面等特性,宜作为混播组分中的先锋植物与三叶草搭配,高羊茅作伴 生种。 关键词草种;高速公路;护坡 中图分类号¥688.4 文献标识码A 文章编号0517—661l(2oo8)13—05432—04 AppUad ̄ofSeveral Exeeilent Forages and Grasses in ProteclJOll Slope in the Highway HAN De.1i ̄ng et al(College ofAnnimal Science,Gui ̄u University,C.uiyang,Guizhou 550025) AIJstr ̄ 【Objective]Select grass and sown reasonably,consll'uct ground shroud rapidly,expand capacity of plants ecological restoration adequately, based or/stabilization ofthe highway roadbed.[Method]The biological activity and efect衄soil anti—erodibility capability ofnine kinds of ̄rasses,Pas一 ∞ ,7 z ret1 ̄1.¥,Festuca o,rlllldino ̄ea,Medicago sativa,Lolium multlfiorum,Loliumperenne,Trifolium pratense,Cynodon dactylon, 一 fotiu,n hybri ̄were studied in limestone mountainous area.[Result]Tne annial ryegrass had self-propagation capacity in single-sown experiment,root weight of ryegrass andtall rescue under40 em soilWfl8makedlymolethanthat ofthe clover and da 【ass,the diference of rootweightW'd8mainly il1 20锄sI王I蠹ce soil.Itwas providedmore htmlustothetopsoil by ryegrass andtall rescue.rIherewas alongertimein c0ufse ofsoil colL ̄and aher— ter stabiliznig and删1 soil and Water loss.In the mixed-sown experiment,combination③(7 g/m2 white clover+2 g/『n2 red clover+10 g/z.2 tall feseue+2 Bezmudagr ̄+5 『玎2annual ryegrass)w珊the best,rapid seeal ̄,n'lol-e coverage and biomass,longest time ofthe soil eollal ̄- iI ,good compatibility.Effect ofstabilization and conlrol ofsoil andwaterlo.swas supe ̄ortomixed—SOWn experiment.Combination①wasbetter,while combination(垒)was eon'HllOn,combination②wastheworst.【ConclusionJ Inmixed-sown composition,rye.grasswas often used as apioneerwith cloverin a gr ̄lp,but tall female was often used as concomitance species. Key words Grass species;Highway;Protection slop 高速公路建设对周围环境的影响很大。在贵州山区(约 列。每个小区9个菱形窗,每个菱形窗中撒播不同的草种, 占全省总面积的9o%_1 J)的特殊地域修筑高速公路,易产生 菱形窗面积为2.25 m2,复合有机质土壤厚度5 cn1左右。试 大量的陡峭切割坡面,破坏原土体和岩体的天然平衡状态, 验品种和播量分别为:①百喜草20 g/m2;②白三叶15 g/m2; 增加潜伏道路边坡失稳的可能性。而低矮的草被能有效防 ③高羊茅35 m2;④紫花苜蓿30 m2;⑤1年生黑麦草35 止水土流失。在同样的降雨条件下,植草地面比裸露地面冲 g/m2;⑥多年生黑麦草35 m2;⑦红三叶25 g/m2;⑧狗牙根 刷量减少 75%~85%。在确保公路路基边坡稳定的基础上, 20 m2;⑨杂三叶20g/m2。播前人工清除杂草,捡除杂物等。 如何合理选择草种和播种组合,快速构建地表覆盖层,充分 2OO4年9月12日手工撒种。播后立即盖无纺布。 发挥植被自身的生态恢复能力,在高速公路路域环境生态恢 1。3.2混播试验。设4个混播组合:①白三叶7 g/m2+红三 复中显得尤为重要【2-3]。 叶3 m2+高羊茅l0 m2+狗牙根2 g/m2+多年生黑麦草5 1材料与方法 2m;②白三叶5 +红三叶5 g/m2+高羊茅10 g/rn2+狗 1.1试验材料以贵州省引进的生态恢复草种白三叶、红 牙根5 m2;③白三叶7 m2+红兰叶2 m2+高羊茅10 三叶、杂三叶、紫花苜蓿、多年生黑麦草、1年生黑麦草、高羊 m2+狗牙根2g/m2+1年生黑麦草5 g/m2;④白三叶5 g/ 茅、百喜草、狗牙根、爬山虎等为主,兼用当地野生牧草品种。 +红三叶5g/m2+高羊茅l0舀/m2+多年生黑麦草5g/m2+狗 1.2试验地概况 试验地位于高速公路国道上海至瑞丽线 牙根5 g/m2+1年生黑麦草5 g/rn2。3次重复,随机区组排 的贵州省境内清镇至镇宁段,云贵高原苗岭山脉西部,黔中 列。20O4年9月22日手工撒种,播后立即盖无纺布。 低山丘陵区,沿线岩溶地貌发育,海拔1 200~1 500 m。该区 1.4测定指标及方法 出苗时间以50%幼苗萌发时间为 域地处中亚热带湿润季风气候区,极端最低气温一7.8℃,极 准。地下生物量测定采用称重法。盖度、植被覆盖度测定采 端最高气温37℃,年平均气温约l5.3℃,年平均降水1 200~ 用针刺法。2005年4月底,调查O~40 cm土层内根系,样方 1 400 nnn-,全年无霜期270 d。 为20 cm×20m,称重各层内根系重量;同一时间,用环刀法取 1.3试验方法 5 enl厚的原状土,采用浸水法测定土壤完全崩溃所需要的时 1.3.1单播试验。在清一镇高速公路k62+462左侧上边坡 间,以此来判定土壤的抗蚀性能。 进行小区品比试验,坡度比为1:1.5,3次重复,随机区组排 2结果与分析 2.1出苗速度由图1可知,以白三叶、高羊茅、1年生黑麦 作者简介韩德梁(1974一),男,陕西扶风人,在读博士,讲师,从事草 业科学专业教学与科研。 草为代表,单播出苗速度呈跳跃式增长。由图2~5可知,混 收稿日期2008-03.17 播组合④表现最突出,其中黑麦草和三叶草的出苗速度差异 维普资讯 http://www.cqvip.com

36卷13期 韩德梁等几种优良草种在高速公路护坡工程中的应用 5433 很大;混播组合③呈平滑的“s”型。,5f『。 _J。吕。留a【卤种橱书  #f『。=_J。目。 a【天数一般为出苗最晚的组分开始出苗天数与出苗最早的组 卤砷牺书 96ffa=_J。8。 a【卤砷扭书 分开始出苗的天数之差[ 。混播组合中出苗较快的先锋草 ∞ 锄 ∞ 轴 加 0 ∞ 锄 ∞ 种(如黑麦草和高羊茅率)先形成微湿润、遮光小生境,为出 ∞ 加 0 ∞ ∞ ∞ ∞ 加 0 苗较晚的草种提供保护_1 。同时,混播优越于单播的原因 在于,它能够营造寒冷、潮湿、阳光充足、轻度荫郁、干旱、炎 热、贫瘠等复杂的环境条件,保障各组分正常出苗。1年生黑 麦草出苗后期高羊茅开始萌发,多年生黑麦草在先锋植物构 建的遮荫生境下最后萌发,整个组分和出苗过程均体现出草 种间的合理搭配。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 出苗时间Emergence ti∞Ⅳd 图1单播白三叶、高羊茅、1年生黑麦草出苗曲线 .1 1tIc矗联哑 of T.r. -F.田硼妇lce aIld an- lmal ryegrms ii ̄ler sin e sowmg trealmalt 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 出苗天数E ̄rgence dayⅣd 96『J。 _J。吕。留a【卤砷扭书 图5混播组合④出苗曲线 ∞ 锄 ∞ 加 0 .5 The emergence curv ̄ofmixed鲫响lg∞mbi】蜘④ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 2.2盖度变化盖度是衡量草种快速掩盖裸漏地面的能 出苗天数Emergence dayⅣd 力,是评价草种生态护坡功能的重要指标。在高速公路护坡 图2混播组合①出苗曲线 工程中,植被盖度是关键指标之一。在裸地上覆盖植被,可 ng.2 1tIe eraergnm ̄ 簋ofmixeds0 I 伽 斑I矾0n① 减轻雨水对坡面的溅蚀,减弱坡面水土的流失_4J。试验中,1 年生黑麦草、紫花苜蓿、高羊茅和多年生黑麦草均具有快速 覆盖地表的特性。此外,1年生黑麦草具有自繁能力,尽管是 秋播仍能进行生殖生长,籽粒成熟后掉落到土壤表层,可作 为翌年的播种材料。由图6可知,9种草种盖度变化趋势相 似,从播种到初冬盖度呈增加趋势,随着气温降低,草叶逐渐 变黄、枯萎,导致其盖度下降春季气温回升,土壤水分适宜 时,草种恢复生长,盖度又呈增加趋势。在6次观测中,1年 生黑麦草的盖度一直最高,在翌年5月1日的测定中 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 出苗天数E ̄rgence dayⅣd —・一百喜草只nora£唧 +多年生黑麦草L pe:enneL +白三叶 f印鲫s _一红三叶z Pre£翩 图3混播组合②出苗曲线 +紫花苜蓿M:ativa +狗牙根c dactylc ̄ —№.3 emerg ̄ce 0£nixed so响lg∞ ) 蕊∞② ^一高羊茅F anm a脚 +杂三叶z hyb:id ̄ —口一一年生黑麦草Amt ̄l ryegrass 芒 童 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 09-11 1∞1 11—05 12—05 01—05 03_01 05—01 出苗天数E ̄rgence day d 日期Date 图4混播组合③出苗曲线 图6单播草种的盖度变化 №.4 The emergence Qn'v ̄ofmixed鲫wh ∞ 碡IIati锄③ .6 a昀ng of eoverage/or nine 磅e sowh ̄g grass spedes 单播一旦开始出苗,2~3 d就达到比较高的出苗率。单 达最大值95.8%,这与其地上部分生物量的明显优势相关; 播中自三叶虽然萌发较早,但出苗率很低,其原因可能是种 其次是紫花苜蓿、高羊茅和多年生黑麦草,在翌年5月1日 子的硬实率所致。混播组合要达到出苗整齐需要一段时期, 其盖度分别为80.1%、60.9%和65.1%;盖度最小的是三叶 维普资讯 http://www.cqvip.com 5434 安徽农业科学 20O8盎 草和狗牙根,不超过35%。 由表1可知,混播草种的盖度变化与单播的变化大体相 表2单播草种不同层次的地下生物量 bIe 2 ThemtletlWou ̄lmrtion biomass of single song grass g/m2 at 似,但边坡混播各草种的盖度随生长季的延长而增大,冬季 diff ̄levels 来临之前,各混播组合盖度大小排序为组合③>组合①>组 合②>组合④。l2月,各组合间盖度差异在0.0l水平显著, 以后盖度略有下降,但随着草的返青,各组合的盖度又呈增 大趋势,翌年5月,组合间盖度的差异仍在0.0l水平显著。 组合③的盖度最大,为95.5%,而组合②的盖度最小,为 80.5%,原因可能是狗牙根不能顺利越冬,导致其总盖度低 于组合④。 表1混播组合盖度的变化 %  ̄lii}ie 1 a螂口g 0f coverage ofndxed sowing c ̄mbinafions 表3混播组合不同层次地下生物量 g/  ̄1]l}le 3 The biomass of mdeegrouml lmrlion of ditt ̄t layers lmder ndxed s0^袖 c0mbi陇 。璐 注:大写字母表示差异显著性达0.O1水平。下同。 Note:Di ̄erent c印ital letters denote signiifcantly diferent at O.O1 probability leve1.The sallle as below. 2.3不同层次地下生物量边坡植被地下生物量的大小与 分布,对高等级公路边坡的防护有着重要而特殊的意义,尤 2.4土壤抗蚀性能土壤抗蚀性与土壤结构、土壤有机质 其是0~10 cm土层中根系含量和立面构成,直接影响着边坡 以及土壤中植物根系含量均有密切的关系。草被植物地面 表层土壤的流失量_5 J。一般来讲,禾本科草种的根系主要集 覆盖度越大,地表径流对土壤的冲刷程度越低;根系越密集, 中于土壤表层0~加cm【63。当然,最大限度地追求根系数 固结土壤能力越强,拦蓄和滞缓地表径流对土壤的冲刷能力 量、重量以及水平与垂直面上的根系分布,对于草种生态护 也越强,最终反映在土壤的抗侵蚀性能上就越好。以此标准 坡功能的发挥无疑具有重要意义_7]。由表2可知,高羊茅、 衡量,黑麦草和狗牙根可作为生态恢复型草种在水土保持和 黑麦草单播时,0~40 cm土层根系生物量分别为559.37和 护坡工程中优先选用。另有学者认为,除腐殖质厚度和崩解 600.78 g,在0.01水平显著大于白三叶、红三叶和狗牙根的根 所需要的时间外,也可以选用坡面种草后冲刷沟的数量 冲 系生物量,且差异主要体现在0~20 cm土层。这表明黑麦 刷沟横断面总面积作为衡量护坡效果的指标。一般认为,冲 草、高羊茅显示出优良的护坡性能。由表3可知,各混播组 刷沟的横断面面积与水土流失量呈正比 J。 合根系总重量间差异达0.0l水平显著。组合③根系生物量 由表4可知,单播草种因自身地上生物量差异,对表层 最高,组合②根系生物量最低,组合①和④根系生物量中等。 土壤腐殖质的贡献也略有差别。在相同的采土体积下,单播 表4单播草种的土壤抗蚀性能 1 e 4 cDI喇蚰re醯渤Ⅲ髓performmlce of SOWiI ̄ spl ̄ies 草种间土壤的抗蚀性能差异在0.0l水平显著。黑麦草、高羊 解所需要的时间最短。与单播草种相比,混播草种兼容性较 茅土壤崩解时间较长,而三叶草和狗牙根的土壤完全崩解所 强,在空间资源分配与利用上优势明显。这也是混播方式继 需要的时间最短。 地下生物量积累、地面覆盖度提高、出苗时间匹配优势之外, 由表5可知,在相同采土体积下,各混播组合土壤的抗侵 能显现出护坡功能优势的内在指标。 蚀性差异在O.Ol水平显著。组合③的腐殖质最厚,土壤完全 3结论与讨论 崩解所需要的时间最长;组合②的腐殖质最薄,土壤完全崩 植被防止侵蚀的功能表现在对降雨能量的削减、截留和 维普资讯 http://www.cqvip.com 36卷13期 韩德梁等几种优良草种在高速公路护坡工程中的应用 5435 表5混播草种的土壤抗蚀性能 与其有效覆盖度呈正相关,而土壤侵蚀量随地被覆盖度增大 Ttll1]e 5 Corr ̄on resistance peffornmn ̄otmixed ̄Willg glass・sped 呈指数下降趋势。当地被覆盖度达70%以上时可明显防止 土壤侵蚀,低于35%时侵蚀作用剧烈 l 。此外,植被覆盖层 腐烂后不仅能增加腐殖质层厚度,而且可提高土壤的有机质 含量,改善土壤的理化性质 l 。而该研究混播试验中组合③ 对覆盖层腐殖质的贡献最大。有学者在黄土高原裸露坡面 的生态恢复研究中指出,再生能力强、须根庞大、能快速形成 密集的地上和地下根系的岌岌草能有效防止地表径流和土 壤冲刷,在当地发挥了重要的生态安全作用l15J。 注:小写字母表不差异显著性达0.05水平。 参考文献 N0te:Different lowercase stand for si ficant di珏 r即ce at 0.05 leve1. [1]梁一民.黄土丘陵区林草植被快速建造的理论与技术[J].水土保持学 根系的抗侵蚀作用。坡面植被层形成了抵抗降雨的缓冲区, 报,1999,5(3):1—5. 可通过分流作用降低坡面侵蚀。植物茎叶的网络桥接延迟 [2]田卫军.公路建设项目水土保持方案编制有关问题思考[J].水土保持 通报,20(10,2O(3):31—34. 了雨水在植被层的下渗I】 。草本植物作为护坡植被的先锋 [3]潘树林,王丽,辜彬.论边坡的生态恢复[J].生态学杂志,2O05,24(2): 群落,其地上凋落的枝和贴近地表的叶构成了地表覆盖层, 217—221. [4]龙富忠,唐成斌,钱晓刚,等.几种草本植被保持水土效益的研究[J]. 能有效减小雨滴对地面的冲击,增加地面粗糙率,减小地表 水土保持研究,2oo4(4):136—138. 径流流速,延长地表水入渗土壤时间,大大降低土壤侵蚀量。 [5]孙吉雄.草坪学[M].北京:中国农业出版社,1993. [6]席嘉宾,杨中艺.西安地区高等级公路边坡绿化草种的引种栽培试验 在单播试验中,黑麦草、高羊茅的盖度较大,0~40 em根系生 [J].草业科学,1998(5):53—58. 物量显著大于盖度最低的三叶草和狗牙根,且差异主要体现 [7]夏汉平,敖惠修,刘世忠.香根草生态工程应用于公路护坡的效益研究 [J].草业科学,2oo2(1):52—56. . 在0~20 cm土层,其土壤崩解时间也较三叶草和狗牙根短。 [8]刘建宁,高洪文,王运琦,等.山西太旧高速公路边坡绿化种草技术研 这与龙忠富等在喀斯特地区的研究报道相似,土壤抗蚀性与 究[J].中国草地,1999(6):23—26. 其结构、有机质、根系多少和分布有关。草被植物根系量大 [9]周培德,张俊云.植被护坡工程技术[M].北京:人民交通出版社,20(13. [10]席嘉宾.高等级公路边坡草种绿化混播试验的研究[J].甘肃农业大学 而密集,土壤的抗蚀性能强。黑麦草播种3个月后盖度达 学报,1997(3):271—275. 90%以上,5个月后盖度达100%,且根系主要分布在0~30cm [11]李绍才,孙海龙,杨志荣,等.岩土边坡喷播值草护坡工程的抗侵蚀效 应[J].北京林业大学学报,2OO6,28(1):43—47. 土层内;1年生黑麦草、多年生黑麦草茎叶吸水率分别为31% [12]龙忠富,唐成斌,刘秀峰,等.喀斯特地区高等级公路边坡等侵蚀劣地 和30%;百喜草草被土壤的渗透能力是裸地的2.1倍 l 。在 草种筛选研究[J].公路,2OO6,11(11):187—193. [13]张光辉,梁—代.植被盖度对水土保持功效影响的研究综述[J].水土 混播试验中,出苗时间较单播推迟,但根系生物量明显高于 保持研究,1996,3(2):104—110. 各草种单播。组合③的覆盖度、根系生物量、土壤完全崩解 [14]CARROLL C,HAIPIN M,BbltNF ̄P,d .the dte'et 0f唧type,唧 似砒i∞,and在lage pmaIice∞runcff and删loss∞a Venial In central 所需要的时间均优于组合②,可能一方面与狗牙根越冬困难 Qeenlana[J].Aust J Sc/l Res,1997,35:925—939. 有关,另一方面因混播草种兼容性较强,在空间资源的合理 [15]程积民.优良水土保持牧草一岌岌草[J].水土保持学报,20(10,14 (4):117—119. 利用与分配上优势明显。张光辉等研究认为,植被保土作用 (上接第5403页) 3结论 响有限,且较少的用量不能络合足够的铜辅基。而高浓度 以邻苯二酚为底物时,鸡腿菇中PPO作用生成产物的 的柠檬酸可使体系pH降低,使之远离最适pH值而降低活 吸收波长为420 nln,其中的PPO对温度有一定的耐受力。 性,同时还可络合铜辅基而达到抑制PPO活性。因此单独 95℃5 min后,PPO基本失活;亚硫酸氢钠的抑制作用最明 使用柠檬酸并不理想,有人认为柠檬酸与亚硫酸氢钠同时 显,少量的亚硫酸氢钠就可有效地抑制PPO活性,能有效防 使用能大大增强抑制褐变的效果。 止鸡腿菇的褐变。在试验条件下,5 L的亚硫酸氢钠几乎 可以完全抑制PPO。 詈 参考文献 =薹_ [1]黄年来.中国食用菌百科[M].北京:农业出版社,1993. [2]姜绍通,罗志刚,郑志.甘薯加工过程酶促褐变及控制研究[J].农业工 程学报,2oo1(2):136—139. 鸯 [3]金玉来,钱建亚,肖冬青,等.甘薯中的PPO的研究[J].食品科学,1991 (9):4—9. [4]陶月良,岳君正,林华.板栗果实过氧化物酶与PPO特性的研究[J] 食 嚣 品科学,2001(5):64—67. [5]于新,黄晓丹.草菇PPO及过氧化酶特性研究[J].仲恺农业技术学院 学报,1998(3):27—33. 浓度ConcentrationⅣg/L [6]罗志刚,姜绍通,潘丽军,等.抗坏血酸和亚硫酸钠在甘薯破碎中的抗 褐变的研究[J].食品工业科技,2oo2(5): 一53. 图7柠檬酸对PPO活性影响 Fig.7 Efl'eclts ot dtHc add on PPO 

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