（地质工程专业论文）朔黄铁路盐土区路基边坡防护草种发芽率室内试验研究.pdf

中文摘要 摘要：本文针对朔黄铁路沿线盐土区路基边坡植被防护草种的选择，对9 种 耐盐植物紫花苜蓿、无芒雀麦、中华羊茅、披碱草、一年生黑麦草、扁穗冰草、 草木犀、胡枝子、星星草进行n a c l 溶液1 0 个浓度( o 、0 2 、0 4 、0 6 、0 8 、 1 o 、1 2 、1 4 、1 6 、1 8 ) 的室内发芽试验，在此基础上，选择了其中四 种发芽率高的植物紫花苜蓿、披碱草、一年生黑麦草、草木犀，又进行了p h 值分 别为7 、8 、9 条件下的发芽试验。结果表明：在同一盐浓度下，发芽率比较高的 植物有紫花苜蓿、披碱草、一年生黑麦草、草木犀，次之是中华羊茅、无芒雀麦、 星星草；发芽率比较低的是胡枝子和扁穗冰草。随着p h 值的变化，四种草种的发 芽率有着不同的变化；紫花苜蓿在p h = 7 、8 时发芽情况较好，黑麦草在p h - - 7 时 发芽情况较好，披碱草在p h = 9 时发芽情况较好，草木犀在p h = 7 、8 时发芽情况 较好。 关键词：朔黄铁路；盐土；路基边坡；防护草种；发芽率 分类号： j 匕立交适厶堂亟堂位论塞旦s 工b ! a b s t r a c t a b s t r a c t ：t h es t u d yo nc h o o s i n gg r a s so rs h r u bf o rp r o t e c t i n gt h er o a d b e do ft h e s h u oh u a n gr o a d w a y w em a k et h eg e r m i n a t i n ge x p e r i m e n t a t i o ni nt h el a b o r a t o r yw i t h m e d i c a g os a t i v a ，b r o m u si n e r m i sl e y s s ，f e s t u c as i n e n s i sk e n g 、e l y m u sd a h u r i c u s t u r t z 、l o l o u mm l a m 、a g r o p y r o nc r i s t a t u m ( l ) g a e r t n 、m e l i l o t u ss u a v e o l e n sl e d e b 、 l e s p e d e z ab i c o l o rt u r c z 、p u c c i n e l l i at e n u i f l o r a w es e t10c o n c e n t r a t i o n so fn a c la s f o l l o w ：0 、0 2 、0 4 、o 6 、o 8 、1 0 、1 2 、1 4 、1 6 、1 8 m 1 b a s i n g o nt h eg e r m i n a t i n ge x p e r i m e n t a t i o n ，w ec h o o s e4p l a n t sw h i c hh a v eh i g hg e r m i n a t i n g r a t e t h e nw em a k et h eg e r m i n a t i n ge x p e r i m e n t a t i o nw i t ht h e s e4p l a n t sw h e nt h e s o l u t i o n sp h = 7 、8 、9 t h er e s u l t si n d i c a t e ：u n d e rt h es a n l es a l tc o n c e n t r a t i o n ( n a c l ， g lo o m l ) ，t h ep l a n t sw h o s eg e r m i n a t i n gr a t ei st h eh i g h e s ti n c l u d em e d i c a g os a t i v a 、 e l y m u sd a h u r i c u st u r t z 、l o l o u mm l a i n 、m e l i l o t u ss u a v e o l e n sl e d e b ；t h ep l a n t s w h o s eg e r m i n a t i n gr a t ei sh i g h e ri n c l u d ef u s t u c as i n e n s i sk e n g 、b r o m u si n e r m i sl e y s s a n dp u c c i n e l l i at e n u i f l o r a ；t h ep l a n t sw h o s eg e r m i n a t i n gr a t ei sl o w e ri n c l u d el e s p e d e z a b i c o l o rt u r c za n da g r o p y r o nc r i s t a t u m ( l ) g a e r t n a l o n gw i t ht h ec h a n g eo fp h ，t h e4 g r a s s g e r m i n a t i n gr a t eh a v ed i f f e r e n tc h a n g e s m e d i c a g os a t i v ah a sg o o dg e r m i n a t i n g r a t e ，w h e nt h ep h = 7 、8 ；l o l o u mm l a mh a sg o o dg e r m i n a t i n gr a t e ，w h e nt h ep h = 7 ； e l y m u sd a h u r i c u st u r t zh a sg o o dg e r m i n a t i n gr a t e ，w h e nt h ep h = 9 ；m e l i l o t u s s u a v e o l e n sl e d e bh a sg o o dg e r m i n a t i n gr a t e ，w h e nt h ep h = 7 k e y w o r d s ：s h u oh u a n gr o a d w a y ；s o l o n c h a k s ；r o a d b e ds l o p e ；g r a s s ；g e r m i n a t i n g r a t e f i a s s n o ： 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特 授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：了傻 导师签名： 签字日期：；夕移年夕月够日 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研 究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或 撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他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作 了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：了隹 签字日期： 川年r 月始同 致谢 本文是在导师刘世海高工的精心指导下完成的，从论文的选题、试验方案的 设计、试验的整个过程直至论文的定稿成文，都倾注了导师的心血和智慧。两年 的研究生求学经历，让我懂得了很多，学会了很多。刘世海导师的渊博学识、坦 诚地为人、严谨的治学态度和勤奋的工作作风让我受益匪浅。在论文完成之际， 谨向刘世海导师致以最崇高的敬意和衷心的感谢。同时还要感谢北京林业大学生 物系的姚红军教授，感谢姚教授对我论文试验顺利进行的帮助和整个试验过程的 指导。 两年的研究生生活即将结束。在这期间，土建学院交环所的各位老师对我的 辛勤培育，不仅让我学到了专业的知识，更让我学会以严谨的科学态度和刻苦钻 研的科研精神完成各项工作。这对即将走上工作岗位的我，是一笔巨大的财富。 在此，送上我最诚挚的谢意。 最后，再次感谢各位老师对我的培养和帮助! 1 引言 近年来，随着交通运输业的蓬勃发展和保护生态环境意识的不断提高，人们 已清楚地认识到，公路、铁路等道路在给人类生活带来方便和经济利益的同时， 也给我们周围的环境造成了一定不利的影响。主要表现在对生态环境地影响、对 大气环境地影响、对声音环境地影响、对自然景观地影响等。同样，周围环境的 变化，也影响着道路运行期间的安全。例如，严重的水土流失，会破坏道路的路 基，造成道路坍塌等，严重威胁到人民的生命财产安全。因此，加强道路建设的 环境保护措施已势在必行。 道路绿化是道路建设的一项重要内容，目前，在道路设计时，都有环境保护 设计，其中含有道路绿化的内容，但常常存在许多问题，譬如绿化设计与线路设 计不配套，往往当道路竣工通车时，线形流畅，路面整洁，标志、标线齐全，惟 独绿化工程跟不上。另外是道路绿化的技术规范和技术标准还不完善，也给道路 绿化工作带来了一定的困难。最后的一个问题，也是最棘手的问题，就是道路所 处的不良自然环境严重阻碍着绿化工作的进行，例如沧州地区所辖的黄骅、沧县( 东 部) 、海兴、盐山几县( 市) ，地处渤海西岸，属滨海盐土区，土壤盐分以氯化物为 主，土壤含盐量0 3 2 o ，p h 值8 0 - - 8 5 ，土体无结构，自然植被贫乏，该盐 土路段的绿化平台土体经雨冲刷易出浪窝或坍塌，路基、边坡养护任务很大，这 些都成为道路绿化的难点。还有一些地区气候持续干旱，雨量较少，这也给当地 的道路绿化增加了难度。 成功的道路绿化，不仅可以美化路容、改善景观，更重要的是可以降低噪音 干扰和防止环境污染。道路绿化还可以对道路起到保护作用，树木或草坪通过树 冠、根系、地被覆盖等可以固着土壤、涵养水源、阻止或减少地表径流、降低雨 水冲刷路基地危害，在高填方路段，这种作用更加明显。 我国在道路绿化的进程中，开展了大量的工作和相关的研究，积极开展绿色 通道工程建设工作，并取得了一定的成绩。本论文的研究，不仅有助于解决盐土 区道路绿化难的问题，而且在盐土地的改良、利用和抑制、水土保持、保护生态 环境等方面具有十分重要的意义。 2绪论 2 1盐土及其危害 2 1 1盐土的物理化学性状 盐土、碱土和各种盐化、碱化的土壤，一般统称盐碱土或盐渍土。我国目前 的土壤总盐 0 1 0 7 为盐化土，总盐 1 0 1 5 为盐土，本研究所针对的是滨 海盐土及盐化土，统称为盐土区，分布在我国的渤海、黄淮海地带。土层含盐量 均一，以氯化物为主。 土壤发生盐化以后，以盐分粒子的种类和浓度及地质地貌的不同，其物理化 学性状发生很大变化i 。在以n a ，c i 为主的盐土中，春季土壤表层出现一层白霜， 颗粒细密，远看似雪，甚为明显。除了这些显著的特征外，土壤的团粒结构和孔 隙度也有变化。一般情况微粒比重大，土壤易于板结；孔隙度减小，透水透气性 变差，易发生地表径流和水土流失1 2 j 。土壤物理性状的改变也影响着其化学性状的 稳定。土壤溶液中离子浓度增大，p h 值升高，电导率与可交换性n a 比率提高，c 、 n 的矿化度下降，土壤中酶的活性和有机质的转化1 3 l ，因而使土壤养分利用率下降， 有机质含量下降，土壤肥力下降。 2 1 2盐土对植物的迫害 虽然盐分对植物伤害的种类很多，但从整体上讲，盐分对植物胁迫主要包括 两部分：一是渗透胁迫，二是离子毒害1 4 l 。前者是当环境中盐分浓度过高时，介质 的水势下降，水分的有效性降低，造成植物吸水困难，对植物形成渗透胁迫。离 子毒害是盐胁迫对植物细胞膜系统的破坏，主要包括氧自由基的破坏作用和脱脂 化作用i 引。 盐土中过量的盐分离子对植物的生长和发育会产生不良影响，无论是盐生植 物( h a l o p h y t e ) 还是甜土植物( 非盐生植物) ( h a l o p h o b e ) ，其影响的程度决定于 离子种类，浓度以及植物的生长阶段。这种影响表现在以下三个方面：抑制生 长，包括营养生长和繁殖生长。许多试验已表明，在盐分存在条件下，种子的发 芽率下降1 6 i ，苗木生长缓慢，开花提前或滞后，结实量下降。离子毒害，盐分离 子如n a 、c 1 可以直接对植物产生毒害作用，过量的c l 使植物叶片黄化，生长减 慢，提早脱落1 7 1 。植物的形态和结构发生变化，些盐生植物的叶片变小，这样 2 可以缩短生长期；还可以减少蒸腾，从而减少对盐分的吸收。一些植物的叶片加 厚，可以使细胞体积增大，或液泡容量增大，能够吸收更多的水分，达到稀释盐 分浓度的目的。有的植物生长了盐腺，以次排除吸收到体内的盐分哺i 。一般情况下， 植物对土壤中盐分离子的胁迫会有不同的程度的反应，不同植物在不同的生长阶 段对不同的盐分胁迫有不同的反应。 盐分对植物组织的破坏和抑制生长的原因有：减少水分吸收，造成生理干 旱【9 】。伤害细胞膜( 液泡膜或质膜) ，引起的膜损伤可以认为是盐毒害作用的基 本原因。n a c l 干扰叶绿体的光合作用，可能是干扰了光合磷酸化作用，对呼吸系 统的损害可以反映在对线粒体膜的伤害上。离子的选择性吸收，转移和渗透， 使一部分离子在某一部位过量积累。在共质体中通过溶质积累进行的渗透调节 过程，消耗供应生长的营养和能量。非原质体上盐分累积导致细胞脱水。对 植物组织的损害引起光合面积的下降，不能合成充足的产物供给正在生长的组织 【l o 】。植物体内激素失衡。营养缺乏，尤其是n 、k i l l i 。 2 1 3土壤盐化成因分析 地下水和海水是盐分主要来源，海水对盐土地影响受地形条件控制；地下水 对盐土地影响受地下水埋深，地下水矿化度，土壤质地，土地利用方式，微地貌 条件影响，它们通过影响区域盐分运移使盐分产生空间上的不一致。在盐土化发 生的演变过程中，人为影响是最主要的因子，通过有目的的活动作用于微地貌条 件，地下水矿化度，地下水埋深，修建海堤影响海水作用程度和改变土地利用方 式影响盐化发展方向。地形高低也决定盐分来源，海拔高度小于2 m 的滨海低地， 海水是主要来源；海拔2 - 4 m 滨海缓冲区，受特大潮和风暴潮的间歇性影响，地下 水和海水是主要盐分来源；海拔高于4 m 内陆地区，地下水是主要来源。地下水埋 深是决定条件，地下水矿化度，土壤质地和土地利用方式，通过影响地下水临界 深度的大小对盐土化发生影响。另外，气候条件变化影响地下水埋深，地下水矿 化度1 1 2 l 。 2 2 耐盐植物及其耐盐机理与评价 近年来，随着黄河三角洲经济的迅速发展，滨海盐土地绿化取得了巨大的成 绩，探索出了许多成功的经验，总的来说大致采取了两种途径：一是用工程措施 改良土壤，然后进行常规绿化；二是选择不同耐盐范围的盐生植物来适应不同的 盐渍土壤。前者采用工程措施，挖排碱沟、蓄淡压碱、引黄压碱，待土壤含盐量 下降后，再进行常规绿化，效果显著，但是造价太高，又加上淡水资源同趋紧张， 这些有限的水资源，已不能维持已开发土地的压碱和灌溉，不能巩固开发成果， 有一定的局限特性。后来，在城市绿化中又普遍采用了隔离换土法。如垒池换土、 塑料薄膜隔离换土、植物桔秆等隔离换土法，然后进行常规城市绿化，也收到了 较好的效果。但随着植物的生长，这种换土法也产生了许多弊端，例如根系会相 应突破隔离层后受到盐分的侵害，表现出生长不良，甚至存在前期暂活，后期死 亡的现象，致使植物成活率低，大小不一致，影响了绿化美化效果。并且此法造 价也其昂贵，大大限制了绿化的发展。而第二条途径选用耐盐植物参与盐土地绿 化，才是从根本上解决盐土地的绿化问题。 对盐土地区铁路沿线的路基边坡进行绿化护坡，选择第一条途径，有可能在 工程改良土壤的过程中，破坏路基边坡的稳定性，显然实施起来难度较大，投资 较高，且从长远的角度考虑，不能从根本上解决问题。所以，选择第二条途径。 这样，盐生植物的选择及其耐盐能力的确定和如何将耐盐植物引种到当地就成了 关键问题。解决好这一关键问题，首先我们因该了解盐生植物及其耐盐机理和盐 生植物耐盐性的评价方法。 2 2 1盐生植物及其分类 g r e e n w a y 等( 1 9 8 0 ) 将盐生植物定义为凡能在含有3 3 b a r ( 相当于7 0 m m o l p l 的单价盐) 以上的盐水土壤中正常生长并完成生活史的植物。中国大约有盐生植 物4 2 1 种，分属于6 6 科、1 9 7 属，其中盐生植物最多的科有藜科、禾本科、菊科、 豆科等，其种数占中国盐生植物种类总数的4 6 8 1 1 3 1 。 根据植物体内盐离子积累和运转特点，德国植物生态学家将盐生植物分为三大 类： ( 一) 泌盐盐生植物( r e c r e t o h a l o p h y t e s ) ，其中又分为两类，一类是向外泌盐的 盐生植物( e x o r e o r e t o h a l o p h y t e s ) ，这类植物具有盐腺，通过盐腺将吸收到体内的 盐分分泌到体外，另一类为向内泌盐植物( e n d o r e c r e t o h a l o p h y t e s ) ，它的叶表面 具有囊泡，将体内的盐分分泌到囊泡中，暂时贮存起来。 ( 二) 真盐生植物( e u h a l o p h y t e s ) ，其中又分为两个类型，即叶肉质化真盐生 植物( l e a f s u c c u l e n t e u h a l o p h y t e s ) ，盐离子积累在叶片肉质化组织及绿色组织的液 泡中；以及茎肉质化真盐生植物( s t e ms u c c u l e n te u h a l o p h y t e s ) ，盐离子积累在绿 色组织的液泡中及肉质化中柱中。 ( - - ) 假盐生植物( p s e u d o h a l o p h y t e s ) ，此类盐生植物将盐离子积累在薄壁的 液泡和根部木质部薄壁组织中1 1 4 i 。 4 在盐土地上大量种植这些盐生植物后，土壤蒸发即被植物蒸腾所取代，从而 阻止盐分在土壤表层继续积累。又由于植物的枯枝落叶和根系的生理活动，可以 进一步改善土壤的物理化学性质和肥力，产生良性循环，数年之后，盐土地即可 变成良田，盐土滩也可变成绿洲1 1 5 i 。 2 2 2盐生植物的耐盐机理和途径 植物的耐盐机理实际就是解决高盐分浓度环境下植物如何生存的问题，即植 物如何实现既要从低水势的介质中获取水分和养分，又不影响本身的代谢和生长 发育的双重目标。植物的不同生理特性、不同发育阶段和在不同环境因素中所表 现的耐盐性千差万别。植物对土壤盐渍度的适应是由新陈代谢和整个生理过程在 土壤盐渍化条件影响下发生改变而引起的，植物的抗盐性主要表现为形态上的避 盐性和生理上的耐盐性( 如渗透调节) 以及分子水平基因表达的变化1 1 6 l 。植物的 耐盐机制是一个相当复杂的过程，有些机制目前虽还不十分清楚，但一般与盐分 的吸收、运输、排泌和分配，膜功能及渗透调节物质的合成和积累密切相关1 1 4 j 。 高等植物有不同的耐盐机理，可概括为选择性，排盐性，稀释作用，离子区 域化和渗透调节等，近年的生理和生化研究已证实渗透调节和离子区域化为植物 耐盐的主要机理1 1 4 1 1 1 7 l i l 8 j 。 一些植物能够生长在盐分环境中，说明它们在长期的进化过程中对盐分胁迫 有了相应的应对措施。根据对不同植物的研究，耐盐或避盐的主要途径有：( 1 ) 排盐。植物吸收盐分后，向特定的部位或器官如盐腺运输，积累，在通过该器官 把盐分排出体外。( 2 ) 稀盐。在盐分胁迫下，植物吸收大量的水分，以此稀释体 内的盐分浓度。( 3 ) 拒盐。当环境中盐分浓度提高时，植物体内一些物质如脯氨 酸，甜菜碱的积累增加。它们作为渗透剂，提高细胞的渗透压，是盐分无法进入 植物体内。( 4 ) 隔盐。盐分进入植物细胞后，通过某种机制，让盐分在液泡内集 中，并实行细胞区隔化，阻止盐分向其它细胞器扩散1 1 9 l 。( 5 ) 避盐。通过特定的 调节机制，使植物的生理活跃时期避免在时间、空间上与环境盐害严重期一致。( 6 ) 忍盐。细胞内有高浓度的盐分，但形不成危害。( 7 ) 离子拮抗。一些植物通过离 子交换或逆向运输，在吸收盐分离子的同时，也吸收一些与盐分离子有拮抗作用 的离子，从而减弱或避免盐分离子的危害。( 8 ) 鳌合作用。盐分离子进入细胞后， 与细胞内的可配溶质鳌合，成为非毒害性的鳌合物1 2 们。 2 2 3盐生植物耐盐性评价 各类植物之间的耐盐性是不同的，发现和利用现有耐盐植物是改善盐土土壤 环境最便捷的手段，植物的抗性鉴定是个非常复杂的技术问题，它不仅受外界 条件的影响，而且不同植物、不同品种、不同生育阶段的抗盐能力也不一样。从 国内、外情况看，大体有两种鉴定方法：直接鉴定法和生理鉴定法。直接耐盐鉴 定方法又可分为发芽法、形态观察法、存活率法和产量比较法。植物的抗盐性是 一种综合性状的表现，不同植物由于其耐盐方式和机理的不同，其组织或细胞内 的生理代谢和生化变化也不同，因此，必须采用系列的综合指标来反应植物的 抗性。赵可夫提出用细胞膜透性、渗透调节能力、植物体内盐分含量及光合能力 四项指标综合评定，这就是所谓的生理鉴定法。 2 3植物护坡简介 随着社会对生态保护要求的提高，对裸露边坡的治理问题同益引起重视。欧 美及日本等发达国家都非常重视植物护坡，并把植物护坡作为边坡建设的首选方 法。国内在植物护坡方面也有所尝试。植物护坡的主要用途是护坡固土，防止水 土流失。无植物的边坡易发生强烈地表径流，进而产生侵蚀沟。植物护坡在水土 流失、吸收噪音及绿化环境等方面的积极作用是肯定的，然而在和边坡稳定性的 关系上，其积极作用和消极作用是同时并存的。对边坡稳定性积极的影响表现在： 植物群落可改变地区小气候、吸收周围的噪声，植物的光合作用可减少大气中的 c 0 2 ，增加空气中的0 2 含量；植物的茎、叶可阻隔雨滴，降低雨滴击溅的影响， 减少土壤的吸水和蒸发，减少降雨径流的产生；植物的根与土壤发生化学反应， 改善土壤的物理性质，增加了土体的抗剪强度。其消极的影响表现在：植物的根 茎增加了地表粗糙度和土层的渗透性，导致土体渗透能力增加，有可能将风引起 的动荷载传递给边坡，增加坡体的下滑力。 所以，在边坡绿化护坡实际工程中，我们要清楚地认识到植物护坡对边坡稳 定性积极的作用和消极的一面，这样才能充分利用植物护坡的各种优点，尽量避 免其不利的一面。例如，对地质构造较为破碎的边坡，一般选择根系粗壮发达的 植物来护坡，但这样的植物长的较高，受风力影响显著，般可通过修剪树干来 解决这个问题。或者是依据边坡的实际情况，将植物护坡和工程护坡有机的结合 来，可达到很好的效果。 2 4植物护坡技术中的几个关键性问题 6 2 4 1植物种子的选择 植物种子的选择要根据当地的地质条件、气候环境等特点进行选择。植物种 子的选择一般应具备以下条件：( 1 ) 对土质要求不高，适应气候条件强。耐酸、耐 碱、耐寒冷、耐高温、耐干旱等，生长能力强。( 2 ) 根系发达，茎干低矮、枝叶茂 盛、生长快、绿期长，能够迅速覆盖地表。( 3 ) 生根性强，成活率高，并能够吸收 深层水分和养分，有效固土。( 4 ) 价格低廉、管理粗放、无须养护、无病虫害与杂 草竞争性强。 目前，我国植物护坡工程中，常用的植物可以分为冷季型和暖季型。冷季型 的植物主要有：高羊茅、多年生黑麦草、细弱翦股颖、无芒雀麦、草地早熟禾白 三叶、红三叶、百脉根等；暖季型的主要有：百幕大( 狗芽根) 、马尼拉、野牛 草、假俭草等。 2 4 2活性土壤的配制 土壤是植物正常生长的基本因子，活性土壤应该是在分析国内外护坡材料的 基础上，通过对有效成分的筛选与控制，针对具体工程的岩土性状等特点，配制 出适合不同坡面的土壤类型，通过基础材料、桥架材料、功能改良剂和专用的n p k 复合肥，人为生产出垒架构造、粘结、包水、吸水、包肥、入渗、全效的促进有 机质分解的营养环境，保证植物生长要求。 2 4 3施工季节的选定 理论上一年四季均可进行施工。但是旱季植物生长缓慢，养护费用较高；而 雨季边坡冲刷严重。以我国华南地区为例，一年中最适宜的施工时间为元月下旬 至五月中旬。此段时间气温较为适宜，空气相对较为潮湿，常有小雨到阴雨，植 物生长较快并能形成覆盖。一般在雨季来临之前，对边坡应产生相当的防护效果。 1 2 1 1 1 2 2 1 1 2 3 1 1 2 4 1 1 2 5 1 2 5国内外的研究状况 随着社会对生态环保要求的提高，对边坡的绿化治理问题日益引起重视，欧 美及日本等发达国家早已利用植物对边坡进行护坡和绿化，并把植物护坡作为边 坡建设的首选。对于盐碱化土地，目前为止，其次生土壤面积还在不断扩大，人 7 类在对盐碱化土地的绿化、控制其次生盐渍化和改良利用原生盐碱土方面还没突 破性进展，但在长期努力，在盐碱地改良利用的原理和技术方面已取得许多成果。 从4 0 年代以来，苏联对植物耐盐性，盐碱地造林树种选择、选育耐盐植物、 树木对盐碱土壤的改良作用、土壤的次生盐渍化等问题进行了比较深入细致的研 究，取得了一系列成果| 2 6 i 。 美国的科学家在盐害机理和植物耐盐机理方面做出了比较突出的工作，提出 了原初盐害和次生盐害的理论，并从分子生物学的角度探讨了植物耐盐机制1 2 7 1 。 我国的山东省盐碱地普遍，有关盐碱地造林绿化和开发利用的实践具有较长 的历史，尤其是5 0 年代初以来，全省深入系统地开展了盐碱地造林绿化和改良利 用的研究，如山东省林科所、农科院土肥所都相继作过这方面的研究1 2 引。 近年来，科学技术飞速发展，大大促进了盐碱地改良利用研究工作，特别是 采用生物技术，使植物耐盐机理、耐盐品种选育研究有了长足的进步。如美国利 用海水灌溉试种小麦成功；由于生物技术能够克服远缘杂交不亲和的障碍，经过 组织培养可以无性繁殖和定向培育，利用此技术已培育出许多物种的耐盐植株； 美国g a m b o r g 利用水稻、小麦、大麦等禾谷类作物的胚，作外植体，进行组织培 养，产生了3 0 0 0 个以上的耐盐植株。在国内，上海植生所以栽培烟草叶片为外植 体，在含盐培养基中诱导出愈伤组织，获得耐2 0 n a c i 的愈伤组织变异体，并分 化出再生植株。 伴随着科学技术的发展，新的研究方法和手段将不断涌现，对耐盐的遗传基 础、盐害机理、耐盐生理等的研究会有更多的突破，从而促进耐盐品种的选育工 作，许多植物的耐盐品种将应用于生产实践，从而加快盐碱地改良利用的步伐。 2 6盐土地区道路边坡生物防护的主要形式 道路边坡的生物防护有多种形式。在盐渍土地区，由于土壤具有含盐量高、 表层土壤松散、团粒结构低、下层土壤板结、透水透气性差的特点，在选择生物 防护的形式和植物种类的搭配时，更要根据实际情况，因地制宜，灵活掌握。 1 、灌木护坡 在边坡栽植一种灌木或多种灌木混栽，郁闭后的灌木群落可以有效地稳固边 坡，防止水土流失。如盐碱地上栽植紫穗槐保护边坡。河北省沧州地区在公路边 坡栽植有一定抗盐碱性的火炬树来护坡，由于火炬树不断地进行根蘖，经观察， 一年就可以蔓延1 5 2 m ，所以很快会将整个边坡郁闭遮盖，有非常好的防护作用， 如果能够在每年秋冬季节平茬一次，则效果更佳。 2 、草坪及地被植物护坡 在边坡种植各种草坪或其他地被植物，从而达到防护的目的。这种形式在西 方国家得到广泛应用，近年来我国的公路工作者也做了很多研究，如湿式喷播技 术、客土喷播技术、挂网植草等。各种冷季型草坪、暖季型草坪、野牛草、马蔺、 地锦、紫花苜蓿等地被植物均可起到很好的防护作用。石黄高速公路就是种植地 锦来防护边坡，株行距均为5 0c m ，种植行数根据边坡宽度来定，3 个月后，地锦 条长达l1 1 1 ，第二年可完全郁闭，有效地保护了边坡，大大减少了水土的损失。 3 、草灌混栽护坡 在边坡混合种植灌木、草坪及其他地被植物，从而达到对边坡的防护目的， 是较普遍采用的方式。此方式较单纯灌木护坡或单纯草坪护坡有许多优点。采取 灌木护坡，由于灌木生长初期与草本植物相比生长缓慢，快速覆盖地表能力较差， 往往不能很好地起到拦蓄坡面地表径流，减轻侵蚀的作用。单纯采用草坪护坡， 因草本植物生长年限较灌木短，持久护坡能力较差。采用草灌混栽护坡则可取长 补短，兼具两种方式的优点，弥补两种方式的缺点，是较理想的生物护坡方式。 4 、乔灌结合护坡 在一些特殊路段可采取乔木、灌木混栽方式护坡。如在山区的一些坡面较长， 坡度很陡，容易发生滑坡、塌方等土壤重力侵蚀现象的路段。在这些地段的边坡 采取乔灌结合护坡，可以最大限度地发挥植物的护坡作用，防止水土流失，减少 滑坡、塌方等灾害对公路的破坏。此方式盐渍土地区较少采用 2 7盐土区路基边坡生物防护植物的选择 路基边坡护坡及绿化植物的选择是一门科学，不可小视。护坡植物的选择要 掌握“因地制宜，适地适树”的原则。特别是盐碱路段的绿化，盐渍土地区土壤 含盐或碱，多数植物不能生长，道路边坡生物防护选择耐盐的植物是非常必要的， 同时所选的植物具有较强的适应性和耐性，具有一定观赏性；避免大面积工程治 盐，不选择娇贵的植物。 护坡植物的选择除要遵循以上原则外，还要注意选择萌蘖力强、耐修剪、生 长迅速、郁闭快的植物种类。在进行护坡植物的选择和配置时，还要明确设计路 段对生态、环境和景观效果的特殊要求，选择的植物要栽植容易，管护简单，栽 植后所形成的景观不仅要美观，还要与整个路域生态环境协调一致。 最后，要注意的是植物的生长条件。气候环境相同，土壤类型不同，所选择 的植物就不一样。如沧州1 8 个县市气候条件是一样的，靠近沿海的港口、黄骅、 海兴、盐山等部分路段就只能种植耐盐碱的植物。河问、任丘、献县、肃宁等县 市就可以随意种植不同的植物。相反，土壤类型相同，气候环境不同，所选择的 9 植物也有很大的区别。就像“西双版纳的热带雨林不会出现在华北平原，同样， 长白山的寒带针叶林也不会在海南生存”一样的道理。因此，各类不同植物都要 受当地光照、温度、湿度及土壤肥沃、瘠薄的影响。 在考虑选取植物的问题上，应当首选的是乡土植物。其好处在于：环境适 应，不存在“水土不服”的现象，繁殖力强，籽生、根生、干生都能够成长。 苗源充裕，当地到处都有，可就近取苗，节省人力、物力，为及时栽种赢得较多 的时间，有利于成活；抗逆性好，适应性强，好栽易活，相对可以减少正常管 护的费用。 其次，考虑引进其他一些耐盐植物，与乡土植物混栽，增加物种的多样性， 以满足设计路段对生态、环境和景观效果的要求。 2 8 盐土区道路边坡植物防护播种时机的选择 盐土区道边坡的绿化，应选择好适宜的季节，充分利用外界有利的环境条件， 躲避不利因素的影响，掌握得好，可以收到事半功倍的效果。否则，适得其反， 甚至毫无效果可言。在分析植物与土壤的关系时，要选好不同树种所要求的最佳 季节。就沧州地区而言，是属于季风性气候，一年四季分明。哪个季节种什么树 种是有讲究的，不同季节有不同的要求，要分析物种和生境，达到和谐与统一。 春季播种：春季播种成活率相对要高，播种后，不需要太长时间的管护，随 着气温的升高，季节的变暖，种子经过暂短的缓和期，即可生根、发芽、自然生 长。但是，春季干旱多风，是土壤返盐的高发季节。所以春季播种要特别注意盐 分对植物的伤害。应对的方法就是多浇水，浇透水，防止盐分上升地表伤害植物 的种子。春季播种的最佳时间应该在3 月上旬4 月上旬。 秋季播种：秋季播种有一定得优势：播种后不需要像春季那样不断地浇水； 经过漫长的冬季，种子在土壤中到可以得到有效地恢复。不利的是冬季漫长， 管理容易被人忽略，往往出现成活率下降的现象。春季播种的最佳时间即1 1 月中 旬。 雨季播种：在雨水充沛的月份进行，这是一年中盐分最轻的时问，雨水多， 淋盐快，可巧躲盐分对种子的伤害，利于成活。由于雨季是高温天气，土壤水分 蒸发相对其他季节要快，必须要选择阴雨连绵的天气，空气湿度大，集中播种， 适宜少量的播种和补种。更适合土壤含盐量大的地区。一般在7 8 月份为好。 2 9论文研究背景 1 0 本研究是源于“朔黄铁路盐土区生念防护植被体系建设综合技术研究与示范 项目的部分内容，朔黄铁路沿线盐土地区大都位于河北省沧州黄骅市，属于黄河 三角洲区，地处渤海西岸，属滨海盐土区，土壤盐分以氯化物为主，土壤含盐量 多在o 3 - - - 2 0 之间，p h 值7 0 - - 9 0 ，土体无结构，自然植被贫乏，土壤中水稳 性团粒结构少，漏水漏肥，毛细管作用强烈，表层土壤易积盐；土壤养分含量低， 特别是有机质含量少，土壤瘠薄，是严重制约绿化的一个重要因素，地下水位较 高，潜水矿化度大，地下水中可溶性盐( 以氯化物为主) 随着水分蒸发，在土壤 表层呈现为春季积盐、夏季脱盐、秋季又积赫的水盐运行规律。 3防护草种室内发芽试验方法 3 1发芽试验的设计方案 对盐土区的路基边坡进行植物护坡及绿化，植物种子萌发时的耐盐能力决定 了植物的发芽率。植物的发芽率又直接关系到植物护坡及绿化的效果；因此，试 验对所选种子进行耐盐的萌芽试验，已确定种子发芽时的耐盐能力和不同盐浓度 时的发芽率。 测定不同盐浓度下的种子发芽情况是表征植物抗盐能力的重要依据之一。与 生长相比，植物在种子萌发时的耐盐能力最差，更易遭受迫害1 3 0 l 。植物种子在盐 胁迫过程中的萌发情况同植物本身的耐盐性有一定的关系1 3 。 综上所述，通过发芽试验选出种子耐盐力高，发芽率高的植物，可推荐用于 盐土区路基边坡植物护坡及绿化。此外，根据研究背景的具体情况，对选出的种 子进行了p h 值试验，确定土壤的p h 值对盐溶液下种子发芽率的影响程度。 3 1 1不同浓度下的发芽试验 由于研究地区土壤盐分以氯化物为主，土壤含盐量多在0 3 - - 2 o 之间，所 以选取n a c i 溶液为试验盐溶液，设置浓度梯度为o 、0 2 、0 4 、0 6 、0 8 、 1 0 、1 2 、1 4 、1 6 、1 8 ，单位g m l ；所选种子的萌发在内铺滤纸制成发 芽床的培养皿中进行，之前将种子进行2 3 小时的浸泡，用0 5 的高锰酸钾浸种 1 5 分钟消毒；每个培养皿中放入2 5 粒饱满的种子，加入6 m l 的盐溶液，用封口膜 密封，每浓度重复3 次。最后，将样品置于( 2 5 + 5 ) ，恒温无光照的培养箱中发 芽；每天观察记录种子发芽情况，并记录每天的累计发芽率，观察时间为l o 天， 以培根伸出种皮2 m m 作为发芽标准。 3 1 2不同浓度下p h 值影响的发芽试验 研究地区土壤的p h 值大多数在7 0 - 9 0 之间，所以将发芽试验中，发芽率比 较好的植物进行p h 值影响的试验，p h 值设p h = 7 、p h = 8 、p h = 9 三个梯度：n a c l 溶液浓度设0 、0 4 、1 o 、1 6 四个梯度，其中o 为对照，0 4 代表了低浓 度的盐溶液、1 o 代表了中间浓度的盐溶液、1 6 代表了高浓度的盐溶液。对种 1 2 子进行同样的预处理，选2 5 粒饱满的种子放入已制备好的培养皿中，加入一定p h 值一定盐浓度的溶液6 m l ，用封1 3 膜密封，每处理重复3 次。同样，将样品置于( 2 5 士5 ) ，恒温无光照的培养箱中发芽；每天观察记录种子发芽情况，并记录每天的累 计发芽率，同样观察时间为一周，以培根伸出种皮2 m m 作为发芽标准。 3 2 选择的植物 边坡人工植草绿化，为减少人工草被退化，则考虑禾本科、豆科相结合和以 暖季为主，冷暖季型草种相结合，并适当配以灌木的原则，从而使其能够自生自 养，达到边坡四季常绿，三季有花的效果。养护完成后形成与自然生态融为一体 的生态景观1 2 引。为此，选取了以下几种草种作为研究的对象。 l 、紫花苜蓿( m e d i c a g os a t i v a ) 紫花苜蓿是豆科( l e g u m i n o s a e ) 苜蓿属多年生草本。紫花苜蓿主根发达，侧根 多，主根入土2 米以上，在较干旱的地区可达1 0 米左右。茎高3 0 1 0 0 厘米，直立 或外倾，圆形或棱形，幼茎有疏毛，根状茎发达，根颈膨大生出的分枝一般为1 5 6 0 个，最多可达1 0 0 个以上。叶为三小叶，倒卵形，先端较宽，有齿。花为总状花 序，腋生8 2 5 朵紫色蝶形花。荚果螺旋形，2 - 4 圈，暗棕色，每荚有种子4 8 粒。 种子肾形、黄褐色，千粒重1 5 1 9 克。 紫花苜蓿适应性广，但较喜温暖、多晴少雨的干燥气候。年降水量以5 0 0 9 0 0 毫米最宜，超过1 0 0 0 毫米时不利于生长；低于3 0 0 毫米又无灌溉条件则难以正常生 长。耐寒性强，种子在4 6 c 即可发芽。出苗后能耐短时间的一5 一6 低温，成 年植株能耐一2 0 m 3 0 低温。在积雪覆盖下，一4 0 低温亦不致受冻害。生长 最适温度为2 0 2 5 ，高温会抑制生长。 紫花苜蓿以“牧草之王 著称，不仅产草量高、草质优良，而且富含粗蛋白 质、维生素和无机盐；苜蓿根系强大，是很好的水土保持植物：根上长根瘤，可 固定空气中的氮，除满足自身的需氮外，还可增加土壤中的氮，因此也是很好的 绿肥植物。 2 、无芒雀麦( b r o m u si n e r m i sl e y s s ) 无芒雀麦是一种优良的禾本科多年生牧草，其叶多茎少，耐践踏。为须根系， 具短根茎。茎直立，分4 6 节，高8 0 1 2 0 厘米。叶片柔软，长1 5 2 0 厘米，宽1 2 1 6 厘米。圆锥花序，开展，长1 5 2 0 厘米，小穗含花6 1 0 朵。种子扁平，暗褐色。 无芒雀麦属中旱生植物，寿命长，适于寒冷干燥地区生长，耐严寒，在一3 0 低温下可安全越冬，不喜高温。对土壤要求不严格，耐碱、耐湿，最适宜肥沃的 壤土或粘壤土，也能在贫瘠的沙质土上生长。无芒雀麦分蘖能力强，播种当年单 株分蘖可达1 0 3 7 个，主要处于营养生长，第二年大量开花结实。无芒雀麦地下部 生长较快，播种当年根人土可达2 0 0c l t i 。春季返青是，秋季枯萎晚，青草期长。 无芒雀麦抗病虫害能力强，较少受害，具有较强的固土能力，因此，现多用在坡 度较大的公路和水库的护坡、沙地固沙。也是很好的护坡和水土保持植物。 3 、中华羊茅( f e s t u c as i n e n s i sk e n g ) 中华羊茅是多年生草本，高6 0 7 5 厘米。具须根。秆直立，基部稍倾斜。具4 节，节紧缩，无毛呈紫色。叶条形，长6 1 6 厘米，宽2 3 1 毫米，直立，质地稍硬， 无毛或被微毛，叶鞘松弛，无毛，长或短于节间；顶生叶片退化；叶舌膜质或革 质，具微毛，长0 4 1 5 毫米。圆锥花序开展，长1 2 1 8 厘米，主枝细弱，中部以 下裸露，上部具1 2 分枝，小枝具2 4 个小穗，小穗含3 4 枚小花，小穗长8 1 0 毫米，淡绿或带紫色，颖先端渐尖，第一颖长5 - 6 毫米，具1 3 脉，第二颖长7 8 毫米，具3 脉，极少4 脉，外稃长圆状披针形，具5 脉，通常顶生长0 8 2 毫米短 芒，内稃狭长圆形。颖果成熟时紫褐色。 中华羊茅一般在4 月中、下旬返青，6 月上旬孕穗，7 月上，中旬开花，8 月 下旬至9 月上旬种子成熟，全生育期为1 0 2 1 2 4 天；在天然草地上生长期约为 1 5 0 2 1 0 天。根系发达，须根稠密，入土深达8 5 厘米以上，具有较强的抗旱能力。 据观察幼苗期，气温在0 。c 以下，仍能正常生长。冬季能抗低温3 8 1 的寒冷气候， 翌年越冬率仍在9 0 左右。对土壤要求不甚严格，耐瘠薄土壤，在p h 值7 4 8 8 的土壤中生长发育较好。适应性强，在青藏高原，海拔为2 3 0 0 3 8 0 0 米的地区均生 长发育良好，在内蒙古、四川、青海、甘肃等省区种植，也表现较好。各地多年 种植未发现病虫害。有较强的分蘖能力。当年种植可分蘖1 0 2 5 个，第二年后可达 3 0 4 8 个，最高达5 8 个。耐牧、耐践踏，再生性好。 中华羊茅喜生在沙壤质或轻粘质暗栗钙土壤中，最适生境条件为海拔 2 7 0 0 3 7 0 0 米的水塘，沟渠边地、向阳缓坡及平滩地。具有较广泛的可塑性，适应 各种比较复杂的生境条件，随地形，土壤湿度的变化而组成各种不同类型的草地。 在湿润的滩地和阳坡上，常以亚优势种出现，与丛生性禾草及杂类草组成滩地、 阳坡草地。 4 、披碱草( e l y m u sd a h u r i c u st u r t z ) 披碱草是多年生草本。野生种分布于蒙古、俄罗斯、日本、朝鲜、土耳其、 印度及中国的东北、华北和西北地区。披碱草具有强大的须根系，多集中在1 5 2 0 厘米土层中。茎直立，疏丛型，株高8 0 1 5 0 厘米。叶片披针形，长1 0 3 0 厘米， 宽0 5 1 4 厘米，叶缘被疏纤毛。穗状花序直立，一般具有2 8 3 8 个穗节，穗轴中 部各节具2 枚小穗，接近顶端及基部的仅具1 枚；小穗含3 - 6 个小花，二颖几等长， 披针形；外稃背部被密短毛，芒长1 2 2 8 厘米：内稃脊被纤毛。基盘较大，马蹄 1 4 型，斜截，凹陷，具长柔毛。小穗轴宿存，棒状，显著上粗下细，被细小纤毛， 顶端膨大，凹陷。颖果长椭圆形，长约6 毫米，顶端钝圆，具淡黄色茸毛，腹面 具宽而深的腹沟，沿沟底有一隆起的深褐色线。胚椭圆形，长约占颖果长的1 5 ， 突起，尖端伸出。 披碱草种子萌发的最低温度5 ，最高温度3 0 ，超过3 0 不能萌发，萌发 最适温度2 0 2 5 。当水分充足时，3 天后即可萌发，从第四至第六天，8 0 以上 的种子均可萌发。披碱草的种子后熟期较短，