狗牙根、紫穗槐等高速公路边坡柔性防护植物根系固土护坡效应研究文献综述

摘要：狗牙根、紫穗槐等植物根系具有很好的固土护坡效应。能够提高土体的抗剪强度；提高土壤的稳定性，以抵抗水流分散；还能有效地增强土壤渗透性，减少径流，从而达到减少土壤冲刷的目的。是以，适合在高速公路边坡种植，既美化路容，协调地区环境，有能够固土护坡。但不同植物的根系生长状况不同，对边坡的防护效果也不同。不同护坡模式，对边坡的防护效果也不相同。

关键词：边坡生态防护 边坡防护植物 植物根系 固坡效应

一、引言

边坡生态防护(Slope Bioengineering Protection)^[1]是指利用植物或者植物与土木工程和非生命的植物材料相结合的固坡措施。这项防护技术是在生态学、工程力学、农学、树木学、生态学、恢复生态学等多个学科交叉的基础的上发展起来的^[2]。特别是水土保持工程学和景观生态学的发展，大大的促进了传统边坡治理手段向绿色护坡的转变^[3]。生态护坡的基本原理，是依靠植物的根系的拉力以及摩擦力对土壤进行固定，增强土壤的稳定性。一般来说根系数量越多,越长越深,分布越广,植物根系与土壤接触面积越大,植物根系固土性能越强^[4]。不同植物的根系生长特征不同，所以，对边坡防护植物的选择是生态边坡防护工程的重要环节，植物选择的正确与否将直接决定着防护效果的好坏。根据江苏省地理条件和气候条件，一般常用的边坡防护植物有狗牙根、百喜草、紫穗槐、胡枝子、多花木兰、小冠花、金鸡菊、硫华菊等。本文引用参考文献以狗牙根、紫穗槐、胡枝子等几种常用边坡防护草灌植物为主，介绍不同植物的根系特征对边坡稳定性的影响。

二、主体

（一）国内外研究概况

国外很多国家对植物根系增强土壤抗侵蚀能力已经有不少研究，并将研究大量运用于控制水土流失和护堤固坡的实践上。国外关于植物根系与土壤抗侵蚀性关系的研究多集中在草本植物根系的各根量指标与土壤抗侵蚀效应的相关性分析上。Gyssels等^[5]指出，随着根重密度(kg m^-3)或根长密度(km m^-3)的增加，相对土壤侵蚀率(有根土壤侵蚀率与无根土壤侵蚀率之比)指数下降。用于衡量土壤侵蚀性的指标常用土壤分散率表示。相对土壤分散率(有根土壤分散率与无根土壤分散率之比)与根长密度呈指数负相关^[6-7]。de Baets等^[8]的研究得出，相对土壤分散率与根重密度、根长密度、RAR都成指数负相关关系。Brown LC^[9,34-35,37]等人研究发现土壤上覆盖的植被类型在很大程度上影响着土壤的各项指标，如土壤紧实度、水稳性团聚体含量、土壤容重及有机质含量。上述这些指标在很大程度上对提高土壤的抗冲蚀能力有影响。土壤的理化性质由于植被根系的存在而发生改变，如根系能使土壤孔隙度增加，同时能够提高团聚体含量，土壤的渗透性也能提高。另一项研究表明^[10-12]，植物根系的加固效果，水流动的阻力增加，并防止表面结皮的形成，地表水入渗也随之增加，削弱了径流对土表的冲刷。Ghidey F^[13]等人通过研究发现，死根对径流虽然没有太大的影响，但大大影响土壤流失和径流泥沙浓度。

国内有关植物根系增强土壤抗侵蚀性的研究较多，云贵喀斯特地区、黄土高原和三峡库区三个地域的研究较为全面和系统^[14]。我国有关植物根系提高土壤抗侵蚀性的研究主要集中在黄土高原地区。20世纪70年代，朱显谟等^[15]针对黄土高原土壤侵蚀的特征，将土壤抗侵蚀性分为抗冲性和抗蚀性两方面；同时指出，土壤抗冲性的研究将是揭示黄土高原土壤侵蚀规律的关键，黄土高原的抗冲性基本上代表了黄土高原土壤的抗侵蚀性^[16]。80年代，国内一些学者开始对黄土高原土壤抗冲性成因、不同植物根系提高土壤抗冲性的生物动力学性质进行综合系统的研究；90年代又以根系参数与土壤抗冲性的关系研究为基础，对根系强化土壤抗冲性的有效性及其改善土壤物理和水文性质的作用机制进行了深入研究^[17]，从而开辟了我国在植物根系提高土壤结构稳定性及抗冲性研究方面的新领域。^[18-21]