南宁至友谊关高速公路边坡植被枯落物特性研究*

0 引言

【研究意义】森林由林冠层、枯落物层和含根土壤层组成，不同层次在保持水土中作用，林冠层、冠草层林下枯枝落叶层以及发育疏松而深厚的土壤层截留和贮蓄大气降水，进行重新分配和有效调节，发挥森林生态系统特有的水文生态功能。【前人研究进展】在森林垂直的3层结构中，枯枝落叶层占重要地位，是森林地表的一个重要覆盖面[1]。林地的枯枝落叶层是由林木及林下植被凋落下来的茎、叶枝条、花、果实、树皮和枯死的植物残体所形成的一层地面覆盖层[2]。国内外对森林枯落物层的水文生态作用的研究内容主要涉及森林枯落物的截留、储量、凋落动态、分解速率以及影响地表径流和土壤浸蚀机理[3-6]、地被物水土保持[7]、枯落物的呼吸[8]、枯落物的持水性能[9]、枯落物层吸持水分的蒸发[10]、枯落物层的氮化和矿化速率[11]。【本研究切入点】枯落物在水土保持方面有很大作用，表现在能吸持降水、减少和阻延径流、影响地表糙率、影响汇流时间、影响径流流速、增加土壤入渗、抑制土壤水分蒸发、削减雨滴能量、提高土壤抗冲性、增强土壤抗蚀性、减少土壤侵蚀等方面[12]。枯落物的持水指标一般包括持水量、持水率、拦蓄量、拦蓄率、吸水速率等[13]。高速公路边坡植被在防止水土流失、改善公路景观方面发挥着重要作用[14]。选取何种植物群落进行高速公路边坡生态恢复，以达到保水固土、维持边坡稳定已成为高速公路边坡生态恢复亟待解决的问题。目前有关高速公路路域不同林下枯落物的水文效应方面的研究甚少。【拟解决的关键问题】在全面踏查的基础上，在南友公路路域选择了8个不同地点的7种典型群落类型，对其植被枯落物特性进行研究。旨在对南宁至友谊关(以下简称南友)高速公路路域内的沿线边坡的水土保持及安全防护，对于指导南友公路路域边坡的生态恢复建设，构筑南疆第一路的绿色通道，完善区域生态系统，确保公路安全运营和可持续经营和边坡林分结构改造提供科学依据及理论参考。

我知道我的工作结束了，每一次结束，吴小哥都会这样，就像课堂上老师宣布下课一样。吴小红推起轮椅回家，我也准备穿过幸福大街回我的鱼塘去。

1 材料与方法

1.1 研究地概况

南友高速公路位于北回归线以南，属亚热带季风气候，年平均降雨量达1 400 mm以上，主要集中在5～9月，年平均日照1 700 h以上，年平均气温21～22.1℃，极端低温-3℃，极端高温40.5℃。年无霜期352 d，年平均蒸发量1 350 mm。

南友高速公路地质主要为火山岩、碎屑岩山地，多丘陵、台地地形，因此其边坡坡面陡峭，自然坡度20～45°，土质边坡所占比例较大。下边坡属填方区，土质较上边坡松软，表层土层较厚，下边坡为多土质边坡，土层相对薄。南友高速沿途的种植采取3种方式：乔木+灌木+草本，灌木+草本或仅用草本植物，所用植物主要有山毛豆(Tephrosia candida)、木豆(Cajanus cajan)、猪屎豆(Crotalaria pallida)、台湾相思(Acacia confusa)、羊蹄甲(Bauhinia variegata)、蜜糖草(Melinis minutiflora)、飞机草(Eupatorium odoratum)、蟛蜞菊(Wedelia trilobata)、木棉(Bombax malabaricum)等。

1.2 研究方法

1.2.1 样方选取及野外调查

通过对南友高速公路路域的预调查，在南友下行线K120 km+600 m等处选取8处具有典型绿化模式的不同边坡植物群落作为研究样地，各样地面积从600 m2至2 000 m2，样地内调查乔木样方为10 m×10 m，灌木样方为4 m×4 m，草本样方为1 m×1 m。调查的各样方如表1所示：

表1 样方概况

Table 1 Sample profile

  

样方号Sample number群落名称Phytocenology name位置Position坡度Slope(°)坡向Slope aspect覆盖度Coverage(%)S1木豆群落Cajanus cajan phytocenologyK93 km26NW33673S2蟛蜞菊草群落Wedelia trilobata phytocenologyK120 km+600 m37SE16041S3台湾相思 糖蜜草群落Acacia confusa Melinis minutiflora phytocenologyK124 km+850 m35S14051S4三豆混播群落Mixed phytocenologyK131 km+50 m32SE16553S5飞机草群落Eupatorium odoratum phytocenologyK134 km+100 m32S19560S6台湾相思群落ⅠAcacia confusa phytocenologyK143 km+490 m42S18064S7台湾相思群落ⅡAcacia confusa phytocenologyⅡK148 km+200 m35SE16532S8糖蜜草群落Melinis minutiflora phytocenologyK154 km+50 m45SE14541

注：三豆混播为木豆、山毛豆、猪屎豆3种植物混交

Note：The three Leguminosae species were mixed with three plants:green soybeans,Tephrosia candida and Crotalaria pallida

1.2.2 枯落物收集处理

2.3.2 吸水速率

在不同群落的固定样地内均匀设置3～6个1 m×1 m小样方，收集样方内所有枯落物，测定其鲜重，并从中取出100 g或200 g样装袋带回处理以便测定其自然含水率、枯落物储量、持水能力等指标。

枯落物持水率(%)=(枯落物持水量/枯落物干质量)×100%。

自然含水率=(1-枯落物干重/枯落物鲜重)×100%。

枯落物持水量(t/hm2)=[枯落物吸饱水质量(kg/m2)-枯落物干质量(kg/m2)]×10。

在室温26～28℃条件下，将各样袋枯落物放到烘箱中保持80℃烘干至恒重，及得各样品枯落物生物量。再将同一固定样方枯落物混匀，取100 g装入网袋后分别浸入水中，每隔0.5 h、1.0 h、1.5 h、2.0 h、4.0 h、6.0 h、8.0 h、10.0 h、12.0 h、24.0 h取出静置至枯落物不滴水为止，迅速测定其湿重。做2个重复。以浸泡24.0 h后取为最大持水量[15]。枯落物自然含水率、枯落物持水量、枯落物持水率及枯落物吸水速率分别计算如下：

从图3(a)计算可知，随MgO厚度增加(0，0.5，1.0，1.5 nm)，器件Rs分别为4.1，3.4，1.8和2.7 Ω/cm2.即随着MgO厚度的增加，Rs先降低，这可通过MgO介质层引起的Al/Si肖特基势垒降低来解释；但是随着MgO厚度的进一步增大，Gr/Si电池的串联电阻将重新增加.

2.3.1 持水率

生活:① 人或生物为了生存和发展而进行的各种活动；② 进行各种活动；③ 生存；④ 衣、食、住、行等各方面的情况；⑤ 〈方〉活儿(主要指工业、农业、手工业方面的)。

枯落物层持水率与持水量随时间的动态变化规律基本相似，持水率越大，枯落物的持水能力就越强。木豆群落植被类型具有最大持水率，高达283.2%，台湾相思-糖蜜草群落为90.6%(图1)。在0.5 h至8.0 h，各持水率均明显地增长，8.0 h至24.0 h变化缓慢，趋于平衡状态。木豆群落由于枯落物层多是叶子脱落而少有枝条在其间，故其持水率大，变化稳定，具有最大持水量与最大持水率。而台湾相思-糖蜜草群落枯落物中多为台湾相思枝条，叶少，糖蜜草的凋落物又很快被分解成腐殖质，故而其持水能力不强。

W=(0.85×Rm-R0) ×M，

表3数据显示：不同林分的枯落物持水量有差异。经过不同时间段的浸泡，浸泡时间在0.5 h～8.0 h，各自然林分枯落物持水量随时间而增加，之后缓慢增长，至24.0 h为最大持水量。木豆群落为主的植被群落类型是南友高速公路边坡具有最大持水量类型，最大持水量最小的是以台湾相思-糖蜜草群落为主的类型，二者相差3倍之多。

2 结果与分析

2.1 枯落物蓄积量

从表2可以看出，不同地段样方枯落物层蓄积量有明显差别，S4的蓄积量是S2的16.5倍之多，由于三豆混播林物种丰富，每年有大量的枯落物归还予大地，而蟛蜞菊群落属草本型护坡，其枯落物分解速度快，所以蓄积甚少。台湾相思-糖蜜草群落(S3)具有最大自然含水率，飞机草群落(S5)和台湾相思群落Ⅰ(S6)自然含水率最小。

2.2 林下枯落物层持水量

式中：W——有效拦蓄量(t/hm2)；Rm——最大持水率(%)；R0——平均自然含水率(%)；M——枯落物现存量(t/hm2)。

表2 枯落物蓄积量、干重及自然含水率

Table 2 The litter volume,dry weight and natural water content

  

样方号Sample number枯落物蓄积量Litter volume(t/hm2)枯落物干重Litter dry weight(t/hm2)自然含水率Natural water content(%)S14.673.9016S22.651.9526S38.154.9939S443.8038.9111S510.209.477S63.883.607S716.7214.4713S85.134.6010

表3 不同浸泡时间林下枯落物层持水量变化

Table 3 Changes of water holding capacity of litter layer under different soaking time

  

样方号Sample number枯落物层持水量Water holding capacity of litter layer(t/hm2)0.5 h1.0 h1.5 h2.0 h4.0 h6.0 h8.0 h10.0 h12.0 h24.0 hS12 113.52 323.52 329.52 356.02 435.52 554.02 684.02 699.02 703.02 832.0S2705.0777.0849.0871.0953.01 004.01 051.01 128.01 215.01 308.0S3639.5661.5684.5691.5711.5756.5772.0781.5820.0906.5S41 019.51 117.51 191.51 217.01 233.01 289.51 349.01 417.51 506.51 611.5S51 504.01 543.01 550.01 561.01 604.01 629.01 660.01 674.01 706.01 757.0S61 138.01 249.51 318.51 327.51 378.51 447.01 503.01 541.01 665.01 719.5S7734.5799.5855.5866.0910.5962.01 024.01 190.01 221.51 359.0S8950.51 028.51 037.01 040.51 062.51 094.51 128.51 161.01 209.01 266.0

2.3 枯落物持水过程

枯落物吸水速率(g·kg-1·h-1)=枯落物持水量(g·kg-1)/吸水时间(h)。

枯落物对降水的拦蓄能力计算，有效拦蓄量用下式表示[16]：

  

图1 枯落物持水率与时间关系

Fig.1 Relationship between water holding rate and time of litter

仅就监督、检查而言，就是一项费力的工作。东川属金沙江流域，大山大河，交通极为不便。这17所寺庙，分散在各山区，远的距离城区有四五十公里。全跑一遍要花费很长时间。据素祥法师和李世坤介绍，每年寺庙都要安排人跑三四次。年底那一次，素祥法师和李世坤必须去，他们分头跑，各带一组人到小寺小庙，为年终评比做工作。每年评比，将选出10所先进寺庙，对于17所小寺小庙的管理起到很好的促进作用。

综上所述，基于翻转课堂的病例汇报教学模式能有效地调动学生学习兴趣，促进学生自主学习，一定程度上培养了学生解决临床实际问题的能力，为今后医学生的岗位衔接做了铺垫。但翻转课堂并非一蹴而就，也并非是教师退居二线、释放压力的学习模式，相仿，这种模式更需要我们教师加大学习力度，进一步提高教育技术能力，制作少而精的优质，使用更多元的、更变通的课堂互动模式，使所有学生逐渐适应并积极参与翻转课堂，并且建立网络的动态的反馈和监督机制，进行阶段考核，真正提高教学效果，达到培养学生综合素质的目的。

不同枯落物类型，其吸水的速率也有所差异。浸泡时间在0.5 h～8.0 h内，各林分枯落物的吸水速率随浸泡时间的增长急剧下降，8.0 h后速率平缓下降，直至几乎保持平衡(图2)。在0.5 h至1.5 h时，吸水速率大小为台湾相思群落Ⅱ(S7)>蟛蜞菊草群落(S2)，而之后其吸水速率大小变成蟛蜞菊草群落(S2)>台湾相思群落Ⅱ(S7)。各林分中在0 h至0.5 h间是吸水速率最大的时段，此时各林分中吸水速率最快的是三豆混播群落(S4)，达4 227 g·kg-1·h-1之高，最慢的是台湾相思-糖蜜草群落，仅达1 279 g·kg-1·h-1，两者比值近3.4。

江大亮跟那个叫杨丽的中学女教师见过面之后，感觉还算不错，那个杨丽长得文文静静，言谈举止都落落大方，江大亮就跟杨丽约了几次会，可是随着时间推移，两个人都有些没什么感觉，就分手了。肖点点有些惋惜地说：“你看你，还想找什么样的？”江大亮说：“我也说不准。”肖点点说：“男的年龄大一点不算毛病，更何况你还是个小老板，等过些日子再给你介绍一个怎么样？”江大亮摇摇头说：“点点，别费这个劲了，这些年我在商场上混的，土不土洋不洋的，连我自己都不认识自己了，别再浪费人家的感情了。还是等等再说吧。”肖点点就摸摸江大亮的头说：“你没有病吧。”江大亮摇摇头，一言不发，只是抱着那个小小子亲吻个没完没了。

  

图2 吸水速率与浸泡时间关系

Fig.2 Relationship between water absorption rate and soaking time

2.4 枯落物层对降水的拦蓄能力

由表4可知，各类型植被枯落物层的有效拦蓄量与其最大拦蓄量变化特点相同，最大持水量大的拦蓄能力也最大，有效拦蓄能力大小依次为三豆混播群落(S4)>台湾相思群落Ⅱ(S7)>飞机草群落(S5)>木豆群落(S1)>台湾相思群落Ⅰ(S6)>糖蜜草群落(S8)>台湾相思-糖蜜草群落(S3)>蟛蜞菊草群落(S2)。

表4 枯落物层对降水的拦蓄能力

Table 4 The litter on rainfall interception ability

  

样地类型Sample type最大持水量MWHC(t/hm2)最大持水率MWHR(%)最大持水深度MWHD(mm)最大拦蓄率Maximum retention rate(%)最大拦蓄量Maximum interception(t/hm2)最大拦蓄深度Maximum depth(mm)有效拦蓄量Modified interception(t/hm2)有效拦蓄深度Modified depth(mm)S12 83213.221.32267.2012.471.2510.491.05S21 3083.470.35104.802.780.282.260.25S39077.397.4051.654.210.423.100.31S41 61270.587.06150.1565.766.5855.185.52S51 75717.921.79168.717.211.7214.521.45S61 7206.660.67164.956.390.645.390.54S71 35922.722.27122.9020.552.0617.141.72S81 2666.500.65116.65.990.605.010.50

3 讨论

三豆混混播群落(S4)蓄积量大，枯落物层厚，持水率高，对边坡的水源涵养功能发挥很大的作用，同时也与边坡土壤性质的改善息息相关。因此研究植被土壤的性能也同等重要。

南友高速公路边坡植被枯落物的调查分析，为南友高速边坡植被的选择、生长状况、边坡土壤的保水保肥以及固土护坡、保证道路安全都提供了非常重要的依据。但是本研究只是从水文方面研究了植被的护坡能力，远不能为高速公路边坡的护坡性能、绿化物种的选择、路域系统景观美化提供完备的资料，因此，对高速公路边坡的研究应多探索新方法新思路，从多角度多方面进行研究，方可为这一南疆国门第一路生态发展出言献策，打造一流的生态高速公路。

2)比较RGB3分量的图像发现，大部分鸡蛋图像从G分量图像可以较清晰地看清蛋黄[1,3-4]。但对一些蛋壳厚度很薄的鸡蛋图像(对其提取鸡蛋轮廓特征时得到的OSTU分割阈值较大)，其G分量图像效果不好，而B分量图像能较完整的呈现蛋黄轮廓信息(如图5所示)。因此，由实验得到的OSTU分割阈值不同分别采用不同分量(R和B)图像进行图像灰度化，即阈值小于125时采用G空间图像，否则采用B空间图像，如图4(b)所示。 然后进行直方图均衡、滤波、去噪，使图像效果增强，如图4(c)所示。

4 结论

对南友高速公路边坡不同样地枯落物层的蓄积量、持水量、持水率、吸水速率以及对降水的拦蓄能力等的研究表明：三豆混播群落枯落物的蓄积量、吸水速率以及对降水的有效拦蓄量最高，分别为43.80 t/hm2、4 227 g·kg-1·h-1、55.18 t/hm2；木豆群落枯落物的持水量、持水率最佳，最大持水量、最大拦蓄率分别达到2 832 t/hm2、267.2%。综上可见，南友高速公路边坡植被中，三豆混播群落具有最大蓄积量、对降水有最大有效拦蓄能力，因而具有较强的持水和贮水性能。该群落对边坡水源涵养、水土保持都具一定的优势作用，因此它是南友高速公路边坡植被类型中最具水土保持效应的群落配置，可推广种植，以维护边坡水土的生态功能。

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