京港澳高速公路郑新段边坡植物群落物种多样性与土壤理化性质耦合关系研究.pdf

摘要

高速公路迅速发展，给人民带来便利的同时，也带来了一系列的生态问题。恢复高

速公路边坡的生态是公路建设的重要环节，研究植物群落、土壤，以及两者的关系对评

价其生态恢复效果具有重要意义，但大多数研究多集中在边坡恢复初期，而河南省早期

建设的公路边坡恢复已经超过20年，其恢复现状尚不清楚。因此，本研究以恢复24年

的京港澳高速公路郑州至新乡段的边坡为研究对象，通过普调选择9种典型的植物群落，

对植物群落特征进行调查，并对其物种多样性和土壤理化性质进行了分析。探讨植物群

落物种多样性与土壤理化性质的耦合机制。

植物群落特征研究表明9种植物群落的物种多样性存在显著差异。原堤狗尾草+紫

穗槐群落的Richness指数、Shannon-Wiener指数和Simpson优势度指数最高，Pielou指

数仅次于张堤紫穗槐群落，表明该群落内植被类型丰富、物种多样性高、生态系统稳定

性强，而原堤构树群落物种多样性指数均最低，表明植被结构简单、物种丰富度低。

土壤理化性质研究表明不同植物群落间的土壤理化性质差异显著。关堤构树群落全

氮、全磷、速效氮、速效钾、有机质、粘粒、粉粒含量最高，原堤构树群落全钾和pH值

最高。所有植物群落土壤pH值均大于7，呈弱碱性。原堤狗尾草+紫穗槐群落速效磷最

高。张堤紫穗槐群落土壤含水量最高，张堤榆树+紫穗槐群落土壤容重、砂细最高，原堤

构树群落饱和持水量、粗砂最高。

植物群落物种多样性指数与土壤理化性质的冗余分析结果为坡度、粉粒与植物群落

物种多样性的Richness指数呈正相关，但坡度的影响更为显著。坡度对总体丰富度指数

的影响最为深远，突出了其在塑造景观和支持多样化生态系统方面的关键作用。此外，

有机质、全氮、速效氮、速效磷、全磷、速效钾和土壤容重等因素对植物群落的物种多

样性指数均有一定影响，且土壤容重、全磷、速效氮比其他因子影响大且呈正相关关系。

土壤含水量与细砂显示出与Shannon-Wiener指数、Simpson指数和Pielou指数之间为正

相关关系，与Richness指数呈负相关关系。其中，土壤含水量对这些指数的影响程度高

于细砂。最后，粘粒、饱和持水量、pH、全钾和粗砂与Richness指数、Shannon-Wiener

指数、Simpson指数和Pielou指数这四个植物群落物种多样性指标均呈负相关，饱和持

水量、pH、全钾和粗砂对植物群落物种多样性的这四个指标影响较大，粘粒与群落物种

多样性指数相关性非常小。

I

不同植物群落的物种多样性指数与土壤理化性质的耦合性结果表明植物群落物种

多样性与土壤容重、速效钾、全磷、速效氮、坡度、速效磷、全氮、有机质和细砂的关

联度较大。土壤理化因子与Simpson指数相关性较强，与Richness指数相关性较弱。9

种不同植物群落物种多样性与土壤理化性质因子间的耦合度从高到低依次排序为张堤

构树+紫穗槐群落、张堤紫穗槐群落、关堤榆树+紫穗槐群落、张堤榆树+紫穗槐群落、

原堤葎草+构树群落、原堤狗尾草+紫穗槐群落、关堤构树群落、关堤紫穗槐+黄花蒿群

落、原堤构树群落，其中关堤榆树+紫穗槐群落、张堤构树+紫穗槐群落、张堤榆树+紫

穗槐群落、张堤紫穗槐群落耦合度效果较好为中度协调，关堤构树群落、关堤紫穗槐+

黄花蒿群落、原堤构树群落、原堤葎草+构树群落、原堤狗尾草+紫穗槐群落为弱协调，

研究路段边坡群落物种多样性与土壤耦合协调程度以弱协调与中度协调水平为主，其比

例为5:4，表明公路边坡植物群落多样性与土壤理化性质的耦合协调度处于中低水平。

关键词：高速公路边坡，物种多样性，土壤理化性质，耦合协调

II

ABSTRACT

Therapiddevelopmentofhighwaysbringsconveniencetopeople,butatthesametimeitalsocausesa

seriesofecologicalproblems.Ithasbecomeanimportantpartofhighwayconstructiontorestore