（环境科学专业论文）高速公路生态绿化植物的选择研究.pdf

a b s t r a c t w h e nt h ef r e e w a yc o n s t r u c t i o nb r o u g h th u g ee c o n o m i ca n ds o c i a lb e n e f i t st o h u m a nb e i n g s ，i ta l s om a d eag r e a th a r m f u li m p a c tt oc c o l c l g i c a le n v i r o n m e n tm o n g t h el i n e i no r d e rt oe l i m i n a t et h ed e m o l i s h m e n t ，t h ef r e e w a yg r e e n i n gh a db e e na n i m p o r t a n tp a r to ft h ef r e e w a yc o n s t r u c t i o n t h ee s s e n t i a lo ff r e e w a ya f f o r e s t a t i o ni st h ee c o l o g i c a lr e c o v e r ye n g i n e e r i n g a c t u a l l y b e i n gt h ep r e m i s ea n dm a i np h y s i c a lf o u n d a t i o nt ot h ee c o l o g i c a lr e c o v e r y , p l a n t ss e l e c t i o ni sv e r yc r u c i a l ，w h i c hd e c i d e sf r e e w a ya f f o r e s t a t i o ni sw h e t h e ro rn o t s u c c e s s f u l h o w e v e r , l o t so fp r o b l e m se x i ti nt h ec u r r e n ta f f o r e s t a t i o nd e s i g n i n g f o r e x a m p l e ，t h eo r i g i n a le c o l o g i c a le n v i r o n m e n ti sa l w a y si g n o r e d ，s p e c i e sd i v e r s i t yi s l e s sc o n s i d e r e d ，n a t i v es p e c i e sa r en o tb e i n ga p p l i e de x t e n s i v e l y , t h er e s e a r c ho n a d a p t a b i l i t yo fe x o t i cs p e c i e si sa b s e n t t h e r e f o r e ，p l a n t ss e l e c t i o nn e e d st ob e p e r f e c t e da n ds t a n d a r d i z e du r g e n t l y r e g a r d i n gt h ee c o l o g i c a lt h e o r ya sg u i d e l i n e s ，c o n s i d e r i n gt h et r a f f i cf u n c t i o n a n dl a n d s c a p es y n t h e t i c a l l y , t h i st h e s i sr e s e a r c h e s t h eq u e s t i o nm o r es y s t e m a t i c a l l y a n dd e e p l yf r o ms e v e na s p e c t s ，w h i c hi n c l u d es e l e c t i n gt h el o c a lp l a n t sp r e f e r e n t i a l l y , c h o o s i n g e x o t i c p l a n t ss c i e n t i f i c a l l y , i m p r o v i n gb i o d i v e r s i t y , s o i la d a p t a b i l i t y , m a i n t e n a n c e m a n a g e m e n tf a c i l i t y , t h e a f f o r e s t a t i o nf u n c t i o n a n a l y z a t i o n ，e a s y s e e d l i n g sa c q u i s i t i o na n de c o n o m i cf e a s i b i l i t y b a s e do ns u i z h o u - y u e y a n gf r e e w a yc o n s t r u c t i o n ，a c c o r d i n gt oa b o v ep r i n c i p l e s ， t h em e t h o d st oc h o o s ep l a n ts p e c i e ss c i e n t i f i c a l l yo nf r e e w a ys i d es l o p e s ，i n t e r c h a n g e s ， c e n t r a lr e s e r v e ，a n ds e r v i c ea r e aa r ed i s c u s s e dd e t a i l e d l y m o r e o v e r ，t h i st h e s i s p r o p o s e ss o m ei m p r o v e ds u g g e s t i o n st ot h eo r i g i n a la f f o r e s t a t i o ne n g i n e e r i n gd e s i g n a f t e rc h o o s i n gs u i t a b l ep l a n ts p e c i e s ，p l a n td i s p o s i t i o nb e c o m e sa n o t h e rk e y e l e m e n t ，w h i c ha f f e c t se c o l o g i c a lf u n c t i o na n dl a n d s c a p ev a l u ed i r e c t l y t h e r e f o r e ， i t sb e t t e ra r r a n g ep l a n t sf o l l o w i n gc o r r e s p o n d i n gp r i n c i p l e s ，s u c ha sn i c h e ，m u t u a l i s m a n d b i o l o g i c a ld i v e r s i t ya n ds oo l l ，s oa st ou t i l i z er e s o u r c e sc o m p l e t e l ya n dm a x i m i z e t h ec o m p e h e n s i v eb e n e f i to fg r e e ns p a c es y s t e m t h em a i np u r p o s eo ff r e e w a ya f f o r e s t a t i o ni st op r o t e c t ，i m p r o v ea n dr e s t o r et h e o r i g i n a le c 0 一e n v i r o n m e n t ，b u ti nc u r r e n ta f f o r e s t a t i o np r o j e c t ，m a n yf a c t o r sr e s t r i c tt h e r e a l i z a t i o no ft h i s t a r g e t a st h ef o u n d a t i o no ft h eo t h e rw o r k ，p l a n ts e l e c t i o n p e r f e c t i o nw i l lp r o m o t et l l ef u r t h e rr e s e a r c ho fo t h e rf a c t o r sa n dr e a l i z et h es u s t a i n a b l e f r e e w a y sd e v e l o p m e n tt o g e t h e r k e yw o r d s ：f r e e w a y ：p l a n ts e l e c t i o n ：a f f o r e s t a t i o nf u n c t i o n ：e c o l o g i c a le f f e c t ：p l a n t d i s p o s i t i o n h i 独创性声明 本人声明，所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：翠日期畔 关于论文使用授权的说明 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅：学校可以公布论文的全部内容， 可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后遵守此规定) 研究生签名：主冬缒导师签名： 日期旦：曼：至f l 武汉理工大学硕士学位论文 第1 章综述 1 1 高速公路建设所带来的负面影响 高速公路建设是国情所需、社会所需，它解决了公路混合交通的问题，大大 改善了我国公路网结构，加强了城市间的交流，促进了沿线地区的经济发展但 在取得巨大经济利益和社会效益的同时，高速公路建设给所经地区及周边生态 环境带来的负面影响也不容忽视，主要表现为对生态环境、大气环境、声环境、 自然景观和人类健康的影响 1 ) 对生态环境的影响：可分为两个阶段：一是施工期间对自然环境造成的 非污染性破坏，施工机械的使用及大量的开挖取土破坏了土体的自然结构和水 的循环路径，相应地改变了生物的生存环境，阻碍了生态系统的物质循环、能 量和信息流动二是公路营运后，路体分割产生的廊道效应，会使生物栖息的 生态环境逐渐恶化，引起生物发育不良、繁殖机能减退、疾病增多、抗病能力 下降等，从而造成种群数量减少，有时可能会影响沿线生物群落 2 ) 对大气环境的影响：主要指高速公路施工期产生的扬尘和营运期汽车尾 气的排放施工期间，大量开挖土基所造成的粉尘污染是相当严重的，公路营 运期产生的污染主要来自汽车的尾气，主要污染物有一氧化碳( c 0 ) 、氮氧化物 ( n o x ) 、总烃( t h c ) 和总悬浮颗粒物( t s p ) f 1 】其中，对环境污染以n o x 最严重， 其次是c o 、t h c ，所占比例分别为8 6 6 ，1 2 3 ，l 2 1 ”汽车污染物的排 放与车速、运行状态、车辆位置、受到污染的位置距离及道路的服务水平等因 素有关 3 ) 对声环境的影响：即噪声污染公路产生的噪声主要来自于施工期各种 施工机械产生的噪声和营运期车辆行驶时所产生的噪声，噪声主要由交通工具 的喇叭、马达、振动以及轮胎的摩擦等造成交通噪音与车流量、车辆种类、 道路宽窄、两旁建筑物形态、路面条件及车辆行驶速度多种因素有关【2 j 噪声污 染严重影响着附近居民的工作和生活：嗓音还直接影响着沿线的土地价格，据 经济学家分析，交通噪音每增加1 d b a ，土地价格就会下降0 0 8 1 2 6 1 2 l ；另 据有关报道，嗓音对动植物的生长发育活动也有较大影响 4 ) 对自然景观的影响：当高速公路纵穿生境会造成原始自然景观的破坏， 使原本生动的自然风光黯然失色产生生境破碎和生境消失，从而影响到生态系 统的稳定和健康此时，公路将生态区域碎化为更弱的次级单位，进而使整个 武汉理工大学硕士学位论文 生态区域易受侵、易退化 5 ) 对人类健康的影响：长期遭受噪声污染，会使听力受损，甚至引起神经 系统、心血管系统和消化系统等方面的疾病此外，随着高速公路里程的延长 和过往车辆的增加，污染物的排放和扬尘污染也日益严重，尾气中的n 0 2 即使 是非常低的浓度也能够触发哮喘扬尘中常常充盈着致敏的植物花粉和霉菌， 尤其在多雨，植被又比较丰富的南方地区含量更高，这两者可能引致枯草热症 状，甚至肺组织水肿和过敏性哮喘1 3 j 有研究表明，居住在公路附近的居民哮喘 患者增多，病情加重吵 1 2 高速公路绿化的作用 为降低高速公路对周围自然环境的破坏程度，高速公路绿化已成为高速公路 建设中不可缺少的一个重要内容 高速公路绿化的作用有两个方面：一是生态效应，主要是保护和恢复高速 公路沿线的自然环境具体表现为：稳固路基、防止水土流失、净化空气、吸 滞粉尘、降低噪声、减少路面排水对自然水体及土壤进行污染，保护行车免遭 风、雪袭击或减轻其影响程度二是景观效应，主要是提供优美舒适的交通环 境，包括自然环境和社会环境适宜的绿化美化，使公路景观与周围环境有机 地结合在一起，形成一个新的景观整体科学合理的设计，有效改善了高速公 路交通运输环境与条件，提高行车安全和营运效率 1 ) 稳固路基，防止水土流失 绿色植物通过根系对土壤的固着作用，以及植物枝叶和地被植物的有关作 用达到涵养水源的目的，并能减少地表径流，降低和防止雨水冲刷路堑、路基、 路堤、边沟和边坡，避免水土流失 2 ) 吸尘降噪与净化空气 植物叶片能有效吸收机动车辆排放的有毒有害尾气( 如c 0 、n 0 x ) ，美化环 境的同时还能起到很好的“有害气体净化场”的作用同时，植物叶片表面气 孔和粗糙的绒毛不仅对空气中的烟尘、飘尘具有很强的滞留作用，还能有效吸 收、阻挡、分散声音能量，起到降噪的目的实践证明，分枝低、树冠矮的乔、 灌木比分枝高的乔木隔音效果好，1 4 m 高，2 0 3 0m 宽的林带可基本消除高速 行驶的车辆噪声1 4 j 绿色植物在光合作用过程中吸收c 哦，放出0 2 ，能够保持高速公路沿线空气 的清新通常l h m 2 的阔叶林每天消耗c 0 2 i t ，放出0 20 7 3 t ，可净化和改善大气 环境质量i ” 2 武汉理工大学硕士学位论文 3 ) 调节路面温湿度 植物的蒸腾作用和林冠的郁闭能降低气温、调节湿度、吸收太阳辐射，对 改善区域小气候有积极的作用合理的绿化，能降低地温，延缓路面老化研 究表明，绿化覆盖率高的区域，绿地气温较非绿地一般低3 5 。c ，绿地湿度则 高出8 1 3 5 【6 1 4 ) 防眩光 在夜间，对向行驶的车辆之问会因车前灯光造成眩目，给交通安全带来极 大的隐患，但是在高速公路中央分隔带内栽植一定高度和冠幅的花灌木，能够 有效地起到防眩遮光的作用，保障行车安全 5 ) 诱导行车视线 路边和中央分隔带植树能起到诱导司机视线的作用，预告行驶中道路线形 的变化，使司机安全地行驶在弯道外侧植树，可以指示司机拐弯在雾天， 看不清标志线时，依靠中央分隔带中的树篱，可以较安全地指示行驶 6 ) 防风防雪，保障行车安全 在风沙、积雪较为严重的地区，高速公路两侧的宽阔林带可以结合防护林的 建设，阻挡风沙和吹雪的行进，以免沙、雪堆积在路面，影响高速公路的畅通 运行 7 ) 修复植被，丰富道路景观 高速公路的建设给沿线的地貌及植被带来了很大的破坏，利用乡土植物在 高速公路两侧的绿地中进行合理科学的规划，重新建植，尽量恢复路域范围内 原有的植被群落和景观景观绿化能使原本生硬、单调的公路线形变得丰富多 彩，创造出许多优美的景观；能使裸露的挖方路堑岩石边坡披上绿装，使新建 公路对周围环境景观的负面影响降低；能使公路两侧的自然及人文景观资源与 环境有机结合，使公路构造物巧妙地融入到周围环境之中，给司乘人员提供优 美宜人、舒适和谐的行车环境 8 ) 提高物种多样性，维系生态平衡 高速公路绿化带作为一种林带对植物的保护也起到了很大作用研究表明， 当林带很窄时，边缘种很少，内部种更少随着林带宽度的增加，边缘种和内 部种均增加，但边缘种是在宽度略增加时即迅速增加，而内部种则当宽度增加 到一定宽度阈值时，才会迅速增加。据h e l l i w e l l l 7 1 和b a u n d r y l 8 】的研究，当树篱 的宽度小于7 m 时，对其内部的植物物种没有影响，当宽度大于1 2 m 时，树篱内 草本植物的多样性是窄树篱的两倍以上林带宽度增加，环境异质性增加，进 而造成物种多样性增加，有效地维持了生态平衡 3 武汉理工大学硕士学位论文 1 3 国外的高速公路绿化发展概况 世界上发达国家都非常重视高速公路的绿化，强调遵循自然，相融于周围 环境，尽可能恢复原有自然景观，体现了强烈的生态和环保意识 美国、加拿大等国在公路建设中十分重视人与自然的和谐与统一1 9 l ，如碰到 生态环境中的湿地问题，经常采取占用多少面积的湿地，就在附近补偿相等或 大于所占面积的湿地，使湿地的生态功能少受或不受影响在公路绿化美化方 面，美国在对公路建设部门做出严格的要求之外，非常重视公众参与度，呼吁 全社会共同努力来实现高速公路生态环境的保护与建设近些年，美国对于乡 土植物和野花的引种驯化和选择运用技术也己非常成熟 欧洲国家在人与自然的和谐问题上坚持的一条原则是，公路建设绝不能以 牺牲环境为代价，他们宁愿把技术指标降低，或把工程造价提高也决不轻易深 挖高筑 法国在2 0 世纪9 0 年代中期，就注意到公路建设与生态保护的关系，在修建 高速公路的时候，同时创建生物栖息场所来保护动物法国政府还明文规定， 公路修建要与绿化设计同步进行，公路一造好绿化也随之完成，所以在几千千 米的路旁，草坪连绵不断，树木郁郁葱葱，途经居住区时，3 m 高的透明隔音板 上爬满了藤蔓植物，汽车就如同在森林中穿行【1 0 1 德国在高速公路设计与建设中，对线形的选定，十分慎重，只要碰到敏感的 生态环境问题，一律采取避让的原则f 1 ”此外，绿化植物的选择备受重视，真 正体现了“因地制宜”的原则植物适得其所，长势强健，大大有利于后期的 养护管理丰富的物种及配置形式，不仅愉悦了司乘人员的视觉神经，还可以 帮助他们识别地名，体现地方人文关怀 瑞士在修建高速公路时实施了防止动物移动离群，建设替代栖息地的措施 芬兰是先有树、再修路，因而绿化设计与我国先修路、再种树采用的规划式绿 化形式有很大的不同它们以自然式绿化为主，在坡面点缀灌丛，缓边坡大面 积种植缀花草地，在森林路段ni - _ 花灌木的林缘1 1 “ 日本在高速公路绿化方面起步比美国晚二、三十年，但目前其公路绿化水平 处于世界领先地位，尤其是边坡的治理和绿化施工方面日本公路绿化的根本 思想可以归纳为两剧1 3 j ：一是尊重自然，充分做到尊重自然、正视自然、顺应 自然、保护自然，将道路对环境带来的不利影响控制在最小限度在进行道路 的选线、确定道路的车道构成、宽度、路面结构，进行线形设计、施工方法的 研究以及树木的栽植等各个阶段都充分考虑了环保措旌，同时尽最大努力恢复 原来的自然群落，采取诸如回填表土、移栽原有树木、建设动物通道等等措施 4 武汉理工大学硕士学位论文 二是以人为本，公路的生态防护还充分考虑人们的需求，尽量创造舒适宜人的 人类活动空间通过利用乡土植物与外来植物的结合，充分考虑树种的色相和 季相变化，精心选材，合理配置，营造出与周围环境相融的景观空间，使道路 更具有亲切感和情趣 1 4 国内高速公路绿化概况 与国外相比，我国对高速公路绿化的研究起步较晚，但发展速度较快8 0 年代，高速公路建设刚刚起步，由于边坡绿化阵线长、面积大，对生态环境的 影响也较大，因此绿化工程研究主要集中在边坡绿化方面主要应用外来草本 植物，以快速覆盖被破坏区域为目的9 0 年代初期，人们慢慢发现外来草本植 物水土保持能力差、防护效果低、持续时间短、景观和周围自然环境不协调， 不适应国内高速公路绿化的要求于是，开始研究使用本土植物进行绿化，并 尝试着从单一使用草本到应用多种乔、灌及藤本植物随着绿化技术的进步， 9 0 年代末，出现了以在裸地上迅速营造乔灌草复层群落为绿化目的的要求 近几年，随着高速公路建设的发展和人类资源环境意识的提高，高速公路 绿化从最初的边坡绿化，发展到中央隔离带、互通立交、服务区等全方位、立 体式绿化，涵盖了整个高速公路的各个功能区段绿化理念从单纯的绿化美化， 演变到现在的“尊重自然、保护自然、恢复自然”，绿化设计中越来越多地应用 到生态学理论 刘秀峰等【1 4 1 提出绿化施工前，必须对环境本底值进行详细调查，如气候条件、 土壤分布、植被类型等，并在此基础上因地制宜地选择绿化树种，绿化模式也 以乔、灌、草的有机结合为主 孙青等1 1 5 】分析了高速公路建设对生态与环境的影响，结合近几年国内外的 研究成果和工作实践，对高速公路建设中应遵循的生态学原理、生态恢复原则 和生态恢复技术展开了探讨，为相关建设项目中的植被恢复提供了科学依据 李自强【1 6 】通过种植试验观测，并根据植物的生物学特性( 主要是适应性) ， 边坡防护功能( 主要是覆盖率) ，经济性状( 造价、寿命) 等准则要素，运用层次 分析法，选择出了适合于石中高速公路北段边坡立地条件生长的，具有抗逆性 强、护坡效果好、造价相对低廉、防护功能持久等特点的绿化植物 伴随绿化研究的深入，我国公路绿化施工技术也取得了长足的进展早期 的边坡植物种植主要停留在人工撒播、栽植和铺草皮等较原始的绿化方式，目 前喷播植草等机械化技术被广泛应用于边坡、岩石分布区等难绿化区域 对于生态环境的保护与恢复方面，国内对植被保护、生物多样性及湿地保 5 武汉理工大学硕士学位论文 护等方面进行了深入的研究 在植被恢复方面，刘孔杰1 17 l 等总结了近年来高速公路绿化成功与失败的经 验，提出将植物多样性运用到路域植被恢复中，可有效提高恢复水平和景观效 果：刘龙1 1 8 j 等对西宁至马场垣高速公路穿越的生态脆弱区，影响植被恢复的限 制因子做了详细分析，提出为减轻盐碱对植物生长的危害，必须采取相应的植 被恢复措施，如选择耐盐植物、采用阻盐建植方式、改进灌溉技术和采用化学 措施等罗澍【1 9 】等运用景观生态学原理，对深圳滨海大道工程中的生态环境损失 及生态补偿进行分析 生物多样性保护可分为两种途径：以物种为中心的途径和以生态系统为中 心的途径前者强调濒危物种本身的保护，而后者则强调景观系统和自然栖息 地的整体保护，力图通过保护景观的多样性来实现生物多样性的保护【刎 湿地对于高速公路生态环境恢复具有重要的意义，湿地保护的具体措施有： 合理利用土地资源，进行合理的绿化工程设计并选择合理的土石方取弃地点； 通过废除辅道、采用挡士墙结构变更施工工艺，尽可能保护湿地地域内植被的 良好生长：对湿地下游的地形加以改良，以扩大湿地面积；研究替代湿地的位 置选址、结构模式，尽可能创建浅沼泽地，以适应湿地上各种生物的繁殖环境f 2 1 1 1 5 我国高速公路绿化所存在的问题 我国高速公路绿化在近几十年内虽然取得了长足的进展，但由于起步较晚， 与发达国家相比，绿化水平还有待进一步提高和完善目前存在的问题主要有： 1 ) 高速公路绿化基本能够满足交通功能的需要，景观效果也还差强人意， 但在生态效益方面，考虑的还不够，没有从生态学的角度来考虑路域范围内的 生态保护和生态恢复 2 ) 不重视自然规律，不尊重原生生态环境对植物习性缺乏足够的了解， 对原生植被没有进行详细的勘察，对土壤的理化性质没有经过分析测定，强调 规则式的对称种植和树种的统一，违背了树木的正常生长原则，高速公路绿化 不能真正做到因地制宜 3 ) 生物多样性考虑的不够所用树种单调，结构简单、绿色量少、林相大 同小异，致使公路各标段间绿化景观雷同，识别性不高而且由于物种间缺少 了空间上、时间上必要的补充和间隔，植物群落的稳定性和抗逆性差，植被恢 复完成1 2 年后出现大规模衰退现象 4 ) 大量引用外来物种，本土植物运用的较少，不利于原生植被的保护，而 且由于养护条件有限，后期很容易发生退化或死亡，不仅造成资源的浪费，也 6 武汉理工大学硕士学位论文 会增加生态系统重建的风险 5 ) 植物的选择较主观，植物组合不够合理，致使植物的环保功能弱，群落 的综合生态效益不高，这在很大程度上决定着绿化工程的成败 6 ) 与周围景观的生态协调性考虑不够设计中缺乏整体意识和宏观感，常 采用园林绿化手法，人为景观的营造和植物群落的人工搭建，使得高速公路形 成一个封闭的、孤立的绿化带，与周围景观不和谐、不融洽 7 ) 公路绿化仅注重道路的工程性能，忽视了公路两侧民众的视觉、生理、 心理感受此外，对一些需要绿化处理的区域点，如敏感点源、取弃土场等， 只进行了简单的植树种草，没有详细的生态景观绿化设计 8 ) 资金投入不足，管理水平不高，重建设，轻养护 绿化模式、植物选择、物种配置、施工工艺、养护管理等诸多环节影响着 绿化功能、绿化目标的实现植物，作为组成公路绿化景观、改善公路生态环 境的重要物质基础，其选择至关重要，是恢复成功的关键一旦采用不当，不 同植物恶性竞争，群落反方向演化，刚刚恢复的植被又会退到裸地，造成更大 的生态破坏因此，植物选择是需要修正、完善的首要环节 本文针对以上问题，进行了比较系统深入的研究 7 武汉理工大学硕士学位论文 第垒章绿化植物的选择 2 1 绿化植物的特性分析 高速公路绿化可用的植物种类较多，主要有草本植物、灌木、藤本植物以 及乔木等下面对其特性分别进行分析： 1 ) 草本植物 草本植物作为保水和改良土壤的先锋植物，在高速公路绿化中应用的最为 广泛，尤其在边坡和互通区内它建植快，对土壤要求不高，对防止初期的土 壤侵蚀效果较好，且作为生态系统恢复的起点，有利于初期表土层的形成，为 灌木、乔木的生长营建了稳定的生态环境，有效促进了受损植被的恢复但是， 草本植物与灌木相比还存在以下缺点： ( 1 ) 草本植物的根系较浅，抗拉强度较小，固土护坡效果较差在持续的 雨季里，高陡边坡有的会出现草皮层和基层剥落现象； ( 2 ) 群落易发生衰退，且衰退后二次植被困难； ( 3 ) 与自然景观的协调性差，改善周围环境的功能弱等： ( 4 ) 坡地生态系统恢复的进程难于持续进行，易成为藤木植物滋生的温床； ( 5 ) 需要采取持续性的管理措施等，维护和管理作业量大 因此，单纯的草本植物用于公路的绿化并不理想 公路上使用的草本植物种类非常多，根据它们对气候的适应性，可分为两 类：暖季型和冷季型，还有些介于二者之间冷季型草比较耐寒，但耐热性和 耐旱性较差，而暖季型草较耐热、耐旱，但不耐寒，以地下茎或匍匐茎过冬， 故冬季景观效果较差，但其管理较冷季型草粗放 目前使用的草本植物大部分属于禾本科和豆科禾本科植物一般生长较 快，根须大，护坡效果好，但需肥较多而豆科植物苗期虽生长较慢，但由于 其地下部分的根瘤能利用空气中的游离n ，增加土壤中的n 素，有利于非豆科类 植物的生长，且花色鲜艳，开花期景观效果好，又耐瘠薄和粗放管理实践中， 常将两者结合起来，互为补充，相得益彰从草坪的覆盖度出发，禾本科类植 物大于豆科类植物：就抗病性而言，豆科植物优于禾本科类植物；至于抗旱性 和耐贫瘠能力，豆科植物居中 单一草种的抗逆性差，从各方面都难以满足高速公路绿化的最基本需求 实践证明，将2 3 种草种进行混播，不仅能强化绿化效果，提高草坪的整体适 应性，还能延长边坡草坪的使用年限，只是要注意混播种类和混播的比例，以 8 武汉理工大学硕士学位论文 减少生存竞争的矛盾，提高综合生态效益 2 ) 灌木植物 灌木作为绿化植物主要的缺点是成本较高，早期生长慢，植被覆盖度低， 对早期的土壤侵蚀防止效果不佳若与草本植物混播，两者相辅相成，既可达 到快速持久护坡的效果，同时具有良好的景观效益目前，我国高速公路绿化 中常用的灌木主要有紫穗槐、柠条、沙棘、胡枝子、红柳和绿柳等 然而，灌木和草本植物采用种子混播时有时会遭到失败，主要原因是草本 植物生长较快，当草本植物生长旺盛时，可能引发以下几种后果：( 1 ) 灌木的 幼苗被草本植物所覆盖，其后由于光线不足而死掉( 2 ) 土壤含氮过多引起枯 萎病菌，有些灌木在其幼苗期对这种病菌的抵抗力很差，尤其在过分潮湿状态 下会因病致死( 3 ) 当草本植物的根部和灌木的根部处于同一土层时，由于彼 此问的竞争，灌木会枯死对于以上情况可采取限制草本植物株数和采用含氮 量少的肥料类型限制草本植物生长，通常情况下草本植物株数应控制在2 0 0 5 0 0 株2 范围内 3 ) 藤本植物 藤本植物主要应用于坚硬岩石边坡或土石混合边坡的垂直绿化垂直绿化 是公路边坡生态防护的特殊形式，可用于公路边坡垂直绿化的藤本植物主要包 括爬山虎、五叶地锦、蛇葡萄、三裂叶蛇葡菊、藤叶蛇葡萄、东北蛇葡萄、地 锦、葛藤、扶芳藤、常春藤和中华常春藤等藤本植物宜栽植在靠山一侧裸露 岩石下一般不易坍方或滑坡的地段，或者坡度较缓的路堑岩石边坡用藤本植 物进行垂直绿化的好处是投资少，用地少，美化效果好，缺点是由于边坡一般 较长，藤本植物完全覆盖坡面的时间长 4 ) 乔木植物 乔木始终是绿量结构的主体【2 ，也是构成公路绿地系统的主体公路绿化 用地非常有限，然而巨大的乔木却可以利用广阔的地上空间，产生庞大的绿色 量在不同的群落结构中，混交乔木林的绿量最高，是草坪绿量的几十倍因 此公路等级越低，绿化用地越少，越要重视大乔木的运用 乔木植物主要用于路际两侧的行道树、防护网周围的防护带、敏感点源附 近的降噪林带、服务区、立交区植物造景等乔木植物的特点是树型高大、叶 片丰富，具备遮荫、吸尘、降噪、防风防沙、固土护坡、改善局部小气候等功 能，且其造景效果在所有植物种类中效果最好，因而在公路绿化中被广泛使用 9 武汉理工大学硕士学位论文 2 2 绿化植物的选择原则 高速公路的绿化工程，实质上是一种生态恢复工程，它是以植被恢复为主 导，应用生态系统中物种共生和物质再生原理与功能协调原则，加快植被的自 然恢复进程，充分发挥资源的生产潜力，实现经济效益与生态效益的同步发展1 要完成高速公路的生态恢复工程，选择合适的植物资源是成功的关键根据高 速公路绿化区特殊的生态环境夏季高温高旱，冬季高寒高风，土壤干旱瘠 薄，绿化管护困难等恶劣的生存条件，植物选择应遵循以下原则： 1 ) 优先选用乡土树种，适当引用驯化良好的外来物种； 2 ) 满足交通安全和生态防护等要求； 3 ) 抗逆性强，适应性好，生长习性应具备耐干旱、瘠薄、抗寒、抗污染等 特性； 4 ) 无毒、无臭、无飞絮，不会产生其它环境污染；落叶少，耐修剪：具有 较强的抗病虫能力，不会成为附近农林作物传播病虫害的中间媒介； 5 ) 容易获得，管理粗放，生长迅速，生命周期长，易繁殖； 6 ) 具一定园林观赏价值，能体现层次，突出季相； 7 ) 与周围的自然植被和环境相协调 2 2 1 优先选用乡土植物 高速公路绿化提倡优先选用本土物种，因为乡土品种是经过长期的与本地 环境的协同进化，才保留下来的，竞争力比较强，并且经过极端气候条件的考 验，蕴藏着大量抗病虫、抗旱、耐寒等优异基因。对环境具有很高的生态适宜 性而外来种，一旦生态环境发生变化，其生长就会受到较大的威胁 在高速公路生态恢复中选择乡土植物，具有以下优点：( 1 ) 省工、省力、 省钱乡土植物在本地生长，苗木来源充分，可很容易得到绿化工程需求的各 个规格的苗木，如幼树苗圃有，中龄大树和古树在本地城乡结合处的郊区都可 得到乡土植物苗木来源于当地，运输距离短，节省了在运输过程的时间，这样 一方面节约运输费用，另一方面移栽前后的环境变化小，提高了苗木的成活率 乡土植物本来就生长在当地，对本地区的所有外界环境如土壤、光照、温度、 湿度等都适应，在栽植管理的过程中不需要过多的、特殊的照顾，如夏季的遮 荫、冬季的保温防冻、特殊的土肥配制等都可省略，即使需要也只是在移栽初 期，绿化费用可大大降低( 2 ) 乡土品种形成的生态景观，与周围景观能够保 1 0 武汉理工大学硕士学位论文 持高度一致，将公路对原有景观的影响降低到最小( 3 ) 高速公路在修建过程 中，小气候的形成和对土壤的挠动，使得建植条件非常恶劣，植被恢复很困难， 而乡土植物物种接近当地植物群落，通过采取适当的管护措施可以促进其更快 地向稳定化的群落发展高速公路绿化的目的是恢复原有的自然环境以及保护 地方性生态特色，而外来物种的过多引入不利于这一最终目标的实现( 4 ) 反 映地方风格，体现当地的文化内涵在公路绿化中选用乡土植物，往往会形成 本地区特有的植物群落，形成具有明显乡土文化特色的绿化景观，从而避免千 篇一律的高速公路绿化模式，如随处可见的高成本进口草坪的大量使用 ( 5 ) 保持生态平衡，保护本地物种多样性每个地区都有自己的生态平衡，任何外 来物种的到来都会使原有的平衡打破，重建一个新的平衡，不仅需要时间，重 建过程中还会使一些本土物种生存受到威胁尤其在生态脆弱区，物种多样性 指数本就不高，原生物种的消亡，更是恶化了当地的生态环境若多选用乡土 树种，本地区的生态平衡就不易打破，即使打破，重建平衡也容易( 6 ) 防止 外来物种入侵在高速公路绿化中，为了达到一定的生态防护，往往引种一些 繁殖力强，对环境有较强的忍耐力( 耐荫、耐贫瘠、耐污染等) ，对各种环境因 子有较广适应幅度的物种，它们对资源的竞争力无疑非常强，这就潜伏了生物 入侵的风险性尽管在引种前，绿化单位对其生物学及生态学特性进行了深入 了解，但一个物种成为入侵种是由多种因子促成的，既有内因，也有外因，并 且入侵成活后，有一个相当长的滞后期，然后才会有爆炸性的扩展，再加上高 速公路管护工作的粗放性，更是降低了及时发现入侵种的可能性而一旦成为 偶然，外来生物入侵给当地环境造成的损失将是巨大的，它破坏了景观的自然 性和完整性、摧毁生态系统、降低植物多样性、影响遗传多样性、使农林业减 产、削弱当地民族文化的多样化等据报道【州，在一些绿化造林区，有些引种 的桉树、湿地松已导致土壤理化性状的恶化和生物多样性的下降尽管政府出 台了很多措施正在规范和加大对外来种的监管和控制力度，但执行起来复杂， 代价也很昂贵因此优先选用乡土植物，降低外来种的引入比例，可以从源头 上行之有效地减少生物污染的威胁 2 2 2 合理引用外来植物 外来植物的引用，在边坡绿化中占有很大比重边坡绿化，首先要考虑控 制水土流失，增强路基边坡的稳定性，特别是新建公路，土表多为裸地，极易 1 1 武汉理工大学硕士学位论文 遭受冲刷，而野生植物的生长速度比较慢，不能很快起到水土保持的作用，这 就需要引入部分先锋植物先锋植物经过驯化，具有发芽快、出苗整齐、可以 大规模生产和销售的优点，能够尽快控制由于缺乏植被保护而产生的表层侵蚀， 如黑麦草只需要4 天就可以发芽，发芽率在9 0 以上 其次，公路路域内的土壤由于受到施工的扰动而变得非常贫瘠，加上小气 候的变动，大多数植物难以生长，即使是乡土植物也难以适应而有些外来物 种对营养的需求很低，对环境的适应性极强，且根系十分发达，萌蘖力强，护 坡效果突出在充分发挥生态功能的同时，还有助于营养的积累和土壤的改良， 为目标植物提供良好的建植条件【2 5 1 如香根草适应多种土壤，其根系非常发达， 据测量【2 6 1 ，栽培2 年的香根草，分蘖可以增加1 2 2 5 倍，根系可深达2 3 m 甚 至5 m ，牢固地固持土壤地上部分簇生成丛，如果等高密植，在0 5 1 年的时 间就能形成致密的绿篱带，成为一种能有效拦截地表径流和泥沙的永久“生物 坝”在坡度为1 5 。4 2 。的坡地上，种植香根草后可减少土壤侵蚀9 0 ，与 裸地相比，地表径流量和土壤侵蚀量分别下降6 0 和9 3 再者，外来物种的引 用，能丰富道路景观，提高生物多样性指数如在南方地区引种一些冷季型草 种，当冬天来临时，周围枯草连天，而公路路域内依然绿意浓浓，形成冬季里 的一个景观 植物种类单调，常绿树种多，彩叶树种缺乏，植物季相变化的特点不突出 是目前许多公路绿化的弱点，这严重影响了公路绿化的景观效果 彩色绿化从生物意义上讲利于调节人的生理机能，从心理角度来看有利于 人与自然的和谐相处，从美学上可以扩展人为精神世界阳因此，在公路绿化 工作中，合理运用各种彩色植物，可以创造出更加优美的空间环境，最大限度 地满足公路使用者对视觉美感与舒适度的要求，从而大大提高公路的服务质量， 并有利于创造安全、和谐的公路交通环境 彩叶树种分为季节叶色树种和彩叶树【2 8 1 季节叶色树种指叶片的色彩在绿 色的基础上随季节变化而出现显著差异的特殊叶色树种这类树种叶色变化多 出现在春、秋两季，因而又可分为春色叶和秋色叶两类春色叶树种的叶色多 为红色，如紫丁香、山杏、黄榆等，秋色叶树种叶色多为黄色或红色，如银杏、 美国山核桃、黄栌等有些观叶树种既是春色叶树，同时也是秋色叶树，如色 木槭、东北槭、茶条槭等槭树科树种彩叶树是指在春秋两季甚至春夏秋三季 均呈现彩色，尤其在夏季仍保持彩色不变或叶色变化不是很大的树种，这类树 种又有单色与复色两种情况前者叶片仅表现为某一单一的色彩，如表现红紫 色的紫叶李、紫叶桃、紫叶小檗等，表现金黄色的金叶桧、金叶刺槐、金山绣 线菊、金焰绣线菊等后者是指同一叶片上有两种以上不同的色彩，如金心大 武汉理工大学硕士学位论文 叶黄杨、金边锦带花等 彩叶树色彩醒目，枝繁叶茂，易形成大面积的群体景观，可作为景观的中 心视点，也可以起到引导视线的作用在春季盛花期过后与绿叶植物相互映衬， 既丰富了景观色彩，又活跃了行车气氛，越来越广泛地应用于高速公路绿化中 彩色绿化时，要针对公路特定的空间环境，综合多方面的因素进行协调， 力求创造舒适、优美的道路景观应遵循的原则有：( 1 ) 必须保证道路的使用功 能和交通安全( 2 ) 应充分考虑高速行车所造成的视觉特征，切忌过分追求技巧、 趣味( 3 ) 服从环保生态要求( 4 ) 创性思维，全方位、多角度地展示公路绿化 景观的美学效应( 5 ) 功能性与观赏性相结合，以满足经济可行性和易推广性 植物的色相丰富多彩，但在应用中并不是色相越多，景观效果越好设计 时应将公路等非生物因素表现的色相结合起来考虑，一般以l 3 种色相配合起 来最好，颜色搭配以舒适自然为主绿色，给人以平静、和谐的感受，又宜于 眼睛休息，应用材料也比较丰富，一般作为公路绿化的主色调，而其它色彩的 植物辅助使用，起到对比、丰富和画龙点睛的作用在交叉路口附近可用黄色 植物以提高司机的注意力；在连续弯道处，使用红色植物，示意司机要缓行慎 行：在平直路段用冷色让司机平静1 2 在应用彩叶树种时，应特别注意它们的生物学特性和生态习性，例如金叶 女贞、金山绣线菊要求全光照的条件才能充分体现出其色彩美，一旦光照不足， 叶色就会复绿有的彩叶树种还受土壤微生物的影响，一旦土壤环境发生变化， 特定的微生物消失，树种的彩化性状也将随之消失，因此，选栽时需综合考虑 温度、湿度、土壤等多种因素另外，要充分考虑颜色对司机视觉功能的负面 影响，暖色植物要注意控制规模，不宜在高速公路两边及分隔带中大面积使用 因为红、黄、橙色可见度高，易分散司机和行人的注意力，增加事故率 2 2 3 提高生物多样性 生物多样性就是一个区域内生命形态的丰富程度，是生命在其形成和发展 过程中跟多种环境要素相互作用的结果，是生态系统不断演化的结果因此， 生物多样性常作为评价一个生态系统健康程度的重要指标 生物多样性越高，生态系统抵御外界干扰的能力越强【弼】；生物多样性越高， 各个种类对己分化的生态位占据的越充分，系统对资源的利用率也越高；生物 多样性越高，各物种间的营养关系越多样化，营养水平问的能量流动越趋于稳 定；生物多样性越高，系统内各个物种所有个体间的距离增大的越多，越不利 于病虫害的传播和扩散 武汉理工大学硕士学位论文 因此在对高速公路进行绿化时，合理地引入一些外来物种，适当地提高绿 化物种的多样性，同时采取就地保护的方法，保护自然生境里的生物多样性， 有利于生态系统的可持续利用和生物防护体系的长期稳定 生物多样性不仅意味着植物种类的丰富度，还要注意生物种群在个体数量 上的均衡分布因此，在选择绿化树种时，要注重不同层次结构的植物种类和 数量的配置，使各物种能在稳定的环境中协同进化，发展成一个接近原生生态 系统的自然生物防护体系。 2 2 4 土壤适应性 土壤，是植物生长的基础，是植物获取营养的主要环境，其结构、肥力、 化学成分、酸碱度等特性，对植物的生长都有一定的影响 影响植物生长的三个主要参数是p h 值、有机质含量和阳离子交换量其中 p h 是土壤最重要的化学性质，它是土壤各种化学性质的综合反映，与有机质的 合成和分解、各种营养元素的转化与释放、土壤保持养分的能力都有关系有 机质是土壤的重要组成部分，它能够改善土壤的物理和化学性质，有利于土壤 团粒结构的形成，从而促进植物的生长和养分的吸收阳离子交换量( c e c ) 的 大小是衡量土壤保肥能力的主要指标，是判断土壤肥力和合理施肥的重要依据 之一 在高速公路建设初期，先要进行清表，将2 0 3 0 c m 厚的表土铲取后集中堆 置，用于以