高速公路路域生态恢复研究

长期以来，路域生态环境内一直存在不同程度的植被破坏和土壤铅污染等问题，给动、植物和人类带来直接或间接影响，适宜的人工植被恢复和土壤重金属植物修复是解决问题的有效途径。不同植物种类对生境的生长适应性不一样，科学的植被营造技术是植被恢复的有力保障。适生植物对重金属的耐性和超积累以及产生的生理响应是植物维持正常生长和完成重金属修复的理论依据，如何正确评价路域环境人工植被恢复质量好坏直接影响路域生态系统的稳定性和持续发展。针对以上问题，2001年开始至2004年5月期间开展了相关研究，主要研究结果如下： 1．对22个不同植物种类(或生态型)在四川地区的公路边坡种植的生长适应性进行比较。结果表明，狗牙根(Cynodon dactylon)、百喜草(Pasplummotatum)、草木樨(Melilotus suavena)、弯叶画眉草(Eragrostis)在四川及相同气候类型区的土质边坡种植的适应性好，草木犀和高羊茅的越夏和越冬表现较好综合评分在6.5分以上，其中狗牙根达到7.0分，适宜做该类边坡人工植被恢复的先锋植物和建群种植物，宜混播利用；弯叶画眉草在风化岩石边坡上抗旱性和耐贫瘠能力强，能正常生长，一年中有98天枯黄，适宜单播或多品种混合播种。四川及相同气候类型区的边坡人工植被恢复群落的适宜植物配方为：10％狗牙根+20％百喜草+40％草木樨+30％高羊茅，如果土壤非常贫瘠和干旱，可用弯叶画眉草替代百喜草并增大10％的用种量，同时降低高羊茅10％的用种量。边坡人工恢复植被群落的早期物种选择应该遵循的原则是：细叶型与阔叶型结合，禾本科类与豆科类结合，丛生型与匍匐型结合，草本与小灌木结合。 2．对EM3植被网、GE131植被网和土工格室护坡恢复植被技术进行工艺、成本、植物生长情况等比较研究，结果表明CE131植被网施工简单、成本较低；EM3植被网施工成本虽然高，但边坡植被恢复速度、盖度、地上部分生物量和越夏性等指标优于CE131植被网。从生态防护综合效果比较，EM3三维植被网效果优于GE131植被网，土工格室能为坡面植物的生长提供必要的基础。 3．无铅汽油推广后，路域环境内土壤的铅积累与时间和车流量仍然呈正相关，在一定时间范围内，汽车尾气仍将是环境中铅污染的重要来源。香樟作为公 四川月曳大2001浦民才辰冲水洲杏育博士论文 路行道树具有较强的吸附铅能力，应在生长适应区内大力推广;草木裤的生长适 应性广泛，根部能产生大量根瘤菌，对提高土壤肥力和改良土壤结构有重要作用， 对铅具有较强的耐性和吸附作用。 4.铅胁迫下草木挥的净光合速率(Y)与光照强度(X)符合Y=yo+a*x/(b+x) 模型，400Ing/L铅浓度处理下，净光合速率与光照强度的相关性最高，RZ=0 .9932， 符合回归方程为Y=一3.84+12.25X/(135.35+X)，在0一400klx光强下，草木探的 净光合速率变化最快。200mg/L铅浓度胁迫下草木择的光补偿点和COZ补偿点最 低小于50klx，400mg/L铅浓度胁迫下草木挥的光补偿点和C02补偿点最高，在 50一IOOklx之间。铅胁迫对草木挥的净光合速率随时间的日变化影响不明显，呈 单峰曲线变化，在14时左右均达到最大，随后立即呈现下降趋势。在50一15O0klx 光照强度范围内，不同铅浓度处理下，草木择的净光合效率随光照强度的变化趋 势可分为I型(1200klx、1500klx)、11型(1000 klx、SO0klx、600klx)、111型 (400klx、300klx、200klx、100klx、50klx)。 5.铅胁迫对草木探体内的SOD、POD、CAT活性和MDA含量有影响，总体上为 酶活性和MDA含量随浓度增加而增加，SOD活性对铅胁迫浓度最敏感。SOD活性 与叶片铅浓度呈正相关，Y=2455.9十75.2x(RZ=0 .8523)，与根的铅浓度呈正 相关，符合Y=3786.7+6 .6X(RZ=0 .8247)，MDA含量与叶片铅浓度呈正相关， Y=0.062+0.0013X(R，=0.7562)，CAT和P即活性与叶片和根的铅浓度相关性 不明显，但在铅胁迫下均有不同程度增加。 6.铅胁迫下草木择的叶绿素含量和根系活力相应降低，小于对照。其中叶绿 素含量随铅浓度增加而逐渐减少，铅浓度与叶绿素含量呈负相关，结论与Woxny， prasad等的研究结果一致，Y=1.76一0.ooZX(R，=0.6523)，在200一600mg/L铅 浓度处理下根系活力随浓度增加而逐渐增强，600一1500mg几铅处理下根系活力 随铅浓度增加逐渐降低。 7.草木裤体内各器官的铅浓度随外源铅浓度的增加而增加，根部铅积累浓度 大于地上部总量，茎含量低于叶含量。草木挥在29942mg/kg铅浓度的基质下能 正常生长，此时植株体内的铅积累量为654.93mg/kg。 草木探的铅富集系数随外源铅浓度增加而降低，S/R值自20Omg/L铅浓度处 四川寻之口悦2001‘氏未民冲水培育博士味仑文 理开始随浓度增加而增加，800Ing/L处理以后随浓度增加逐渐降低;铅胁迫对植 株地上地下生物量比值有直接影响，对根的抑制作用大于茎和叶，地上地下生物 量比值在3.4一5.0之间，高于对照(2.85)，600mg/L处理最高(5.0)，1500mg/L 处理最低(3.40)。 8.以植被生态学、恢复生态学、草地生态学、水土保持学等基础理论为指导， 建立了公路路域人工植被恢复质量评价体系。评价体系中将路域生态系统划分为 水土保持生态单元(ecology are