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（Elymus nutans）、老芒麦（E．sibiricus）、扁穗冰草（Agropyron cristaturn）、无芒雀麦（Bromus inermis）和星星草（Eragrostis sp）等混播，配比见表2。

表1 喷播材料配比

Tab.1 Proportion of materials

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1	5	1	100	30	40	80	35
普通喷播2	5	1	50	0	40	80	35
普通喷播3	10	2	50	0	40	80	35
客土喷播1	0	0	20000	0	20	160	35
客土喷播2	0	0	20000	0	0	80	35
对照CK	0	0	0	0	0	0	0

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. 2 Proportion of seeds

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	35

3 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76.3 g·m-2和72.2 g·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58.1 g·m-2和97.6 g·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. 3 Vegetation condition in the year of seeding

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	27.3	76.3	72.2
普通喷播	11.0	37.3	29.7
对照	0.0	0.0	0.0

表4 播种次年边坡植被生长情况

Tab.4 Vegetation condition in the second year

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	26.7	58.1	87.6
普通喷播	5.4	28.8	53.5
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1.3 g·m-2和721.5 g·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. 5 Vegetation condition in the fifth year

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	10.0	1.3	721.5
普通喷播	4.8	93.3	318.3
对照	1.4	14.4	12.7

3.2 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. 6 Relationship between the vegetation quality and the dosage of water retainer and stabilizer

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）
	2003	2004	2003	2004	2003	2004
常量	9.0	5.2	35.3	17.1	46.7	50.9
加倍	11.7	7.8	.0	38.4	67.9	76.4

3.2.2 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. 7 Relationship between the vegetation quality and the dosage of mulch

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）
	2003	2004	2003	2003	2004	2003
30	11.0	5.4	37.3	12.0	29.7	53.5
0	9.0	5.2	35.2	17.1	46.7	50.9

表8 肥料用量与植被质量的关系

Tab. 8 Relationship between the vegetation quality and the dosage of fertilizer

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	2003	2004	2003	2004	2003	2004
20	160	27.3	26.7	76.3	58.1	72.2	97.6
0	80	32.0	17.7	65.1	67.7	84.9	162.8

3.3 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76.3 g·m-2和72．2 g·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721．5 g·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。