邊坡生態(tài)防護(hù)的主體是植物,目前采用最多的是豆科、禾本科等草本植物,對(duì)灌木、喬木等木本植物研究較少,實(shí)踐中也不太成功,但木本植物在生態(tài)防護(hù)中有自己的優(yōu)勢。
一、生態(tài)防護(hù)的理論體系:生態(tài)防護(hù)的目標(biāo)之一是使植物存活并正常生長。然而長期以來,人們僅把不良自然條件下樹或草坪的成活作為研究目的,并在栽培方面獲得了很大成功,形成了一系列在不同條件下的施工工藝或技術(shù),如植生袋、土工網(wǎng)、三維網(wǎng)、草袋、保水劑、生根粉等,F(xiàn)代生態(tài)防護(hù)工程則不能僅以植物存活為研究目的。大量的施工實(shí)踐證明,邊坡防護(hù)施工后,有的看似達(dá)到了生態(tài)防護(hù)的目的,表面上植被恢復(fù)了,水土流失也得到了一定的控制,但時(shí)間一長,由于植物長勢逐漸減弱,群落開始逆行演替,剛剛恢復(fù)植被覆蓋的土地又會(huì)退化為裸地,形成水土流失現(xiàn)象。
為發(fā)揮植物持續(xù)永久的綜合生態(tài)功能,應(yīng)運(yùn)用生態(tài)學(xué)原理構(gòu)建一個(gè)和諧有序、穩(wěn)定的植物群落,這一點(diǎn)非常重要,其關(guān)鍵是護(hù)坡植物的選擇。下面研究在不同的邊坡上制定物種配方應(yīng)遵循的原則。
1、遵從植物生態(tài)習(xí)性,因地制宜植物的生態(tài)習(xí)性是指植物生長對(duì)環(huán)境條件的要求,包括氣候生態(tài)條件、土壤生態(tài)條件、生物生態(tài)條件等。氣候生態(tài)條件(光照、濕度、溫度等)影響植物的生長繁殖,決定植物能否順利越冬、越夏;土壤生態(tài)條件(養(yǎng)分、肥力、結(jié)構(gòu)、PH值、鹽分等)與植物的生長密切相關(guān);生物生態(tài)條件關(guān)系著植物的生長發(fā)育。如果外界環(huán)境不能滿足植物的生態(tài)習(xí)性,植物生長就要受到阻礙甚至發(fā)生退化。因此,在選配植物時(shí)應(yīng)綜合考慮環(huán)境條件,因地制宜合理種植。
2、保持物種多樣性,建立自然群落結(jié)構(gòu)。目前,學(xué)術(shù)界就物種多樣性在生態(tài)系統(tǒng)中的作用提出了很多假設(shè),如冗余種假設(shè)、零假設(shè)、特異反應(yīng)假設(shè)、鉚釘假設(shè)等,對(duì)這個(gè)問題的看法還沒有完全一致的認(rèn)識(shí)。多數(shù)生態(tài)學(xué)家認(rèn)為,物種多樣性是群落穩(wěn)定的一個(gè)重要尺度,物種多樣性指數(shù)高的群落,物種之間往往形成比較復(fù)雜的關(guān)系,植物鏈或植物網(wǎng)更加趨于復(fù)雜,當(dāng)面對(duì)來自外界環(huán)境的變化或群落內(nèi)部種群的波動(dòng)時(shí),群落有一個(gè)較強(qiáng)的反饋系統(tǒng),可以緩沖干擾。當(dāng)某一物種發(fā)生病蟲害時(shí),不可能侵染所有的物種,即病蟲害不易傳播。植物的自然群落結(jié)構(gòu)是草、灌、喬三位一體的多層次的復(fù)雜結(jié)構(gòu),物種多樣性指數(shù)高,在一般的情況下抗外界干擾的能力強(qiáng),即使群落中一種或幾種植物受到病蟲害的危害而死亡,其他的植物也會(huì)填補(bǔ)其留下的空白。
3、遵從生態(tài)位原則,優(yōu)化植物配置基于物種多樣性的考慮,在利用植物進(jìn)行邊坡防護(hù)時(shí)采用的植物種類較多,這就要求擬定一個(gè)合理的配方,因自然群落中的物種、種群不是偶然的組合,而是生態(tài)上的協(xié)調(diào)與組合。綠化植物的選配除了要考慮它們的生態(tài)習(xí)性外,實(shí)際上還取決于生態(tài)上的協(xié)調(diào)與組合。這是生態(tài)防護(hù)工作關(guān)鍵的一步,它直接關(guān)系到系統(tǒng)生態(tài)功能的發(fā)揮和景觀價(jià)值的提高。因此,在選配植物時(shí),應(yīng)充分考慮植物在群落中的生態(tài)位的特性,從空間、時(shí)間和資源生態(tài)位上的分異來合理選配植物種類,使所選擇植物生態(tài)位盡量錯(cuò)開,從而避免種間的直接競爭。
4、遵從互惠共生的原理,協(xié)同植物之間的關(guān)系在植物生長發(fā)育過程中,根系作為植物和土壤的重要界面,不僅是重要的吸收和代謝器官,而且是重要的分泌器官。它一方面從生長介質(zhì)中攝取養(yǎng)分和水分,另一方面也向生長介質(zhì)中分泌離子和大量的有機(jī)物質(zhì)。當(dāng)一些植物的生長發(fā)育有利時(shí),它們互惠共生,相互促進(jìn)生長,如皂莢與七里香在一起生長時(shí),互相都有促進(jìn)作用;當(dāng)一些植物的分泌物對(duì)其他植物的生長發(fā)育不利時(shí),就會(huì)影響其生長。群落中植物的分泌物對(duì)其他植物的生長發(fā)育有很大的影響,在選配植物種時(shí)應(yīng)高度重視。
二、生態(tài)防護(hù)的現(xiàn)狀:目前,在生態(tài)防護(hù)中草坪應(yīng)用比較廣泛。根據(jù)草種對(duì)氣候的適應(yīng)性,可將草種分為冷季型草種(早熟禾屬、羊茅屬、黑麥草屬、胡枝子屬、薹草屬、三葉草屬、百脈根屬等)暖季型草種(狗牙根屬、狼尾草屬、地毯草屬、鈍葉草屬、假儉草屬、馬蹄金屬、畫眉草屬等)、過渡型草種(野牛草屬、結(jié)縷草屬等)。在邊坡防護(hù)工程中大都選擇一些根系發(fā)達(dá)、固土能力強(qiáng)的草種,如早熟禾、黑麥草、羊毛草、狗牙根、假儉草、鈍葉草、馬蹄金等,然后采用合理的施工技術(shù)播種,并精心呵護(hù)以保證一定的成活率。早期,種子發(fā)芽率高、出芽整齊,如黑麥草,播種7天后,發(fā)芽率可達(dá)到90%以上,1個(gè)月后原來裸露的邊坡就披上了綠裝。表面上看植被恢復(fù)了,水土流失得到了控制,生態(tài)環(huán)境得到了改善,但這種好景不長,短則一年半載,長則2~3年就會(huì)發(fā)生衰退現(xiàn)象。如華南地區(qū)引進(jìn)的多年生黑麥草,不耐高溫、不能越夏,在夏天很快就消失,不能完成世代交替,但麥草在初期生長非常旺盛,有競爭優(yōu)勢。為達(dá)到四季常青的效果,在邊坡工程中還常常采取冷季型草和暖季型草混播的措施,但因暖季型草在冬天枯萎后常阻礙冷季型草的發(fā)芽、繁殖,冷季型草在夏天又阻礙暖季型草的發(fā)芽、繁殖,還是很難達(dá)到四季常青的效果。究其原因,我們認(rèn)為這種生態(tài)防護(hù)工程旨在利用人工的方法加快植被恢復(fù)過程,往往違背了自然演替規(guī)律,在選配植物時(shí),大多只考慮單個(gè)物種的生態(tài)習(xí)性,欠考慮物種間的競爭關(guān)系,忽略了物種多樣性對(duì)生態(tài)系統(tǒng)功能的貢獻(xiàn)。另外,草本植物在水土保持功能上也有一定的缺陷:一是根系較淺,固坡護(hù)坡效果差;二是群落易發(fā)生衰退,二次恢復(fù)很困難;三是管理費(fèi)用高;四是外來物種的大量采用,對(duì)生態(tài)安全有很大風(fēng)險(xiǎn)。