CN112690059A - 一种利于高速公路沿线生态恢复及植物多样性保护的物种筛选及配置方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利于高速公路沿线生态恢复及植物多样性保护的物种筛选及配置方法，该筛选方法包括以下步骤：1）对区域高速公路沿线的植物及植被类型及群落结构的现状及历史进行调查，筛选出适于不同功能区的植物群落；2）建立各个植物群落的植物物种信息数据库；3）从植物物种信息数据库中筛选出乡土物种、先锋物种及本土特色物种，测量各类型物种的环境适应特性数据，将测得的数据输入预先建立的线性回归模型，从而筛选出适于高速公路沿线生态恢复的适应于不同功能区的物种。该配置方法是将筛选得到的物种根据群落结构特征密植于对应的功能区。本发明方法既保障了植物景观绿化的美观性和适用性，更保护了当地自然生态的生物多样性。
Description
技术领域
本发明属于生态恢复技术领域，具体涉及一种利于高速公路沿线生态恢复及植物多样性保护的物种筛选及配置方法。
背景技术
高速公路对植物种类和区系的影响主要是工程永久占地和临时用地对植被的直接破坏，这将造成其上生活着的植物体全部死亡，通过现场踏勘可知，所受影响的植物物种都是高速公路所在地区、甚至所在省的常见种、广布种和外来种。工程施工将使裸地增加，可能增加外来物种入侵风险，另外还可能导致杂草数量增加，使原有的生物多样性遭受破坏。
公路路界范围内对其穿越地表的森林、农田、草地植被进行清除，完全改变了原来地表的植被覆盖；公路对所经过区域植物生存环境的改变，以及对植物繁殖体传播的阻隔作用，改变了路域植物群落的物种组成；植物群落的演替动力受到干扰，群落演替长期停留在偏途顶级状态(又称顶级，由于干扰使得真正的演替顶级发生改变，形成另一个相对稳定的群落称为偏途顶级)；公路两侧的植物长期被草本和灌木植物所代替，路域附近植被的连续性受到阻断；借助公路两侧的生境和交通工具的携带作用，为杂草和外来植物的生态入侵提供了机会；公路通达性的提高，增加了公路附近植被受到人为干扰的可能性。
公路建设易造成生态环境的生境破碎化，进一步加大了阻隔效应和孤岛效应，一定程度上会对区域内的珍稀濒危植物，特别是植物生态系统产生重要影响，导致生物多样性显著降低，使得区域内的种群差异增大。
公路建设不仅直接破坏植被，引起植物群落退化，动植物栖息地被破坏，而且后期生态恢复过程中不合理的植物搭配和盲目引种导致生物入侵的不良后果，对当地生态系统的稳定和植物多样性构成严重威胁。而目前尚无一种能够在保证高速公路不同功能区既定功能作用下，同时可以保护当地的植物多样性及生态系统稳定的科学有效的适应性强的方法。
因此，研究一种利于高速公路沿线生态恢复及植物多样性保护的物种筛选和配置方法是极其重要的。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种利于高速公路沿线生态恢复及植物多样性保护的物种筛选方法，本发明的第二目的是提供一种利于高速公路沿线生态恢复及植物多样性保护的物种配置方法。
本发明的第一目的是这样实现的，一种利于高速公路沿线生态恢复及植物多样性保护的物种筛选方法，包括以下步骤：
一种利于高速公路沿线生态恢复及植物多样性保护的物种筛选方法，包括以下步骤：
1）对区域高速公路沿线的植物及植被类型及群落结构的现状及历史进行调查，筛选出适于该区域高速公路不同功能区的植物群落；
2）采集各个植物群落的植物多样性基础数据，建立植物物种信息数据库；
3）从所述植物物种信息数据库中筛选出乡土物种、先锋物种及本土特色物种，测量各类型物种的环境适应特性数据，将测得的数据输入预先建立的线性回归模型，得到其是否适于高速公路特定功能区的生态恢复的结果，从而筛选出适于高速公路沿线生态恢复的适应于不同功能区的物种。
本发明的第二目的是这样实现的，一种利于高速公路沿线生态恢复及植物多样性保护的物种配置方法，包括以下步骤：将筛选得到的物种根据群落结构特征密植于对应的功能区，其中，先锋物种占比20-30%，乡土物种占比为50-65%，本土特色物种占比为 10-20%。
本发明的有益效果为：
1）本发明筛选方法首先根据影响区域高速公路不同功能区的功能因素筛选适宜各功能区的植物群落，再从筛选出的植物群落里通过建立线性回归模型筛选出适于各功能区种植的植物物种；本筛选方法筛选出的植物物种均为当地自然群落中生长的物种，保证了所筛选出的植物物种不仅具有与所属功能区相匹配的绿化、降噪、景观以及环境适应能力，还极大程度的保护了当地的植物多样性。
2）本发明配置方法将筛选得到的物种根据群落结构特征种植于不同功能区，实现了适于不同功能区的植物配置，针对性及可操作性强；本配置方法还即通过在服务区、停车区等环境不太恶劣的功能区种植本土特色物种并搭配珍稀物种的方式，针对性的对本土特色物种及珍稀物种进行保护。
3）本发明在高速公路建设过程中，在高速公路沿线构建适应当地生态系统的植物群落来实现沿线植物多样性的保护，有针对性地借鉴自然植被的物种组成和多样性，通过多层次、多样化的植物选择配置，增加景观丰富程度，改善小环境气候，实现景观效果的长久稳定，本发明物种配置中引入了当地的乡土物种、本土特色物种及珍稀物种，既保障了植物景观绿化的美观性和适用性，更保护了当地自然生态的生物多样性。
4）本发明针对高速公路沿线植物多样性保护提供了一种生态恢复的物种筛选及配置方法，首次将高速公路生态环境研究由生态修复、植被恢复等转向以生物多样性保护及植物多样性保护为主，利用本土植物多样性原理，提高路域植物多样性的水平和景观效果，为高速公路植物多样性保护工作提供科学依据和示范作用并为今后高速公路建设运行对生物多样性产生的影响研究具有借鉴意义。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
本发明一种利于高速公路沿线生态恢复及植物多样性保护的物种筛选方法，包括以下步骤：
1）结合地方植物志及已知资料对区域高速公路沿线的植物及植被类型及群落结构的现状及历史进行调查，筛选出适于该区域高速公路不同功能区的植物群落；
2）采集各个植物群落的植物多样性基础数据，建立植物物种信息数据库；
3）从所述植物物种信息数据库中筛选出乡土物种、先锋物种及本土特色物种，测量各类型物种的环境适应特性数据，将测得的数据输入预先建立的线性回归模型，得到其是否适于高速公路特定功能区的生态恢复的结果，从而筛选出适于高速公路沿线生态恢复的适应于不同功能区的物种。最后对筛选出的物种进行种质或扦插或移挖的方式进行繁殖，为高速公路不同功能区的植物多样性提供一定的苗木资源。另外，对不在筛选出的物种名录中的本土特色物种或珍稀物种也需进行繁殖及迁地保护，增加种群数量。
所述步骤1中，所述群落结构是采用典范对应分析二维排序方法对调查区域植物群落的演替情况和所适应的环境因子进行分析，根据这些环境因子与各功能区预期植被功能因素进行比对，筛选出与各功能区相适应的植物群落。
所述环境因子包括土壤类型、土壤厚度、地形、噪声、污染及群落内人类活动；所述各功能区预期植被功能因素包括土壤保持、固碳释氧、耐盐碱、耐贫瘠、抗尾气、抗粉尘、降噪功能。
所述步骤3中，所述环境适应数据包括生物学特性及功能性生物学特性，所述生物学特性包括植物的高度、盖度、常绿根系深浅、耐盐碱性、耐贫瘠性、生境、繁殖难易度以及适宜海拔高度；所述功能特性数据包括植物的降噪、除尘、去污染及景观性能。
所述步骤3中，所述线性回归模型的构建方法是：
1）通过对一定数量的样本的环境适应特性数据进行具体数据统计分析，并进行量化，得到各数据对生态恢复作用的评分作为特征值；其中，样本的选择是选择调查区域中已知的高度适合、中度适合及不适合生态恢复的物种作为样本，各适合度物种均包括乔木、灌木及草本三个层次的植物物种。
2）构建物种生态恢复适合度的线性回归模型的矩阵，并计算出所述矩阵中的各个特征变量的回归系数。
所述线性回归模型为y=b0+b1x1+b2x2+……bkxk+e，
其中，x—环境适应特性数据，y—适应度，b—参数值，e—修正因子，b值是通过最小二乘法计算而得。
所述步骤1中，调查的纵向区域为高速公路具体路段沿线海拔最低至最高点覆盖区域，调查的横向区域为从目标高速公路中心线两侧外沿不少于300米进行调查，对于高速公路涉及自然保护区与高速路相交互部分，从高速路两旁外沿不少于1000米的范围作为调查；调查范围包括被子植物、裸子植物和蕨类，其中，对主要保护对象、珍稀濒危及国家重点保护植物、特有植物以及重要的资源植物也需要重点调查；植物调查的指标包括制备类型及其特点、种类组成、中药类群的种群数量及分布现状。植物群落取样面积为200m2以上。
具体的植物调查如下：首先在地形图与植被分布图上选设调查线，进行线路踏查，记载所见的植物群落与物种，并对有代表性的群落选点，然后开展群落的详细调查。根据不同地理位置、生境、气候带、调查对象(乔、灌、草)和生态系统类型灵活选择，遵守典型取样、完整性和代表性的原则。野外考察时，对所有调查物种要做好记录、收集标本作为可靠凭据，特别是对那些现场无法鉴定的物种要尽可能采集完整的标本并作好标记，以备室内鉴定之用。记录时应尽可能记录各物种所有能观察到的形态、生物学现状和生态环境信息等。
所述功能区包括高速公路路基侧、中央隔离带、服务区、停车区、连接线、互通立交、隧道口和边坡。
本发明一种利于高速公路沿线生态恢复及植物多样性保护的物种配置方法，包括以下步骤：将筛选得到的物种根据群落结构特征密植于对应的功能区，其中，先锋物种占比20-30%，乡土物种占比为50-65%，本土特色物种占比为 10-20%。
物种的配置需与配置区域附近地形植被自然衔接，若配置区域附近地形无植被覆盖，则配置乔木物种进行遮挡；若物种名录中不包括本土特色物种，可在服务区、停车区种植本土特色物种并搭配区域珍稀物种，其中，本土特色物种占比为10-20%，珍稀物种占比1%~5%。
密植原则如下：根据植物群落结构特征，计算配置各物种的平均冠幅，结合各物种的平均干高和胸径，最终确定物种的栽种间距；并根据调查报告中乔木物种和灌木物种的数量来确定恢复物种中乔木物种和灌木物种的种植数量和种植密度，而草本物种的种植密度根据传统配置方法确定。
具体的配置方式如下：
在隧道口及边坡（防护坡）按照群落结构特征乔灌草比例进行配置。
在立交区及停车区绿化区域，配置小于35%面积比的草本，65~70%面积比的灌木（包括65%乡土物种，20%的先锋物种，14%的本土特色物种，1%的珍稀物种）。
服务区绿化区域配置小于面积比的20%草本，65~80%面积比的灌木（包括55%乡土物种，25%的先锋物种，18%的本土特色物种，2%的珍稀物种）。在综合服务站、护坡及试验田还可建设植物多样性科普展示区，通过在温室内种植珍稀物种、室外种植乡土物种及本土特色物种的方式，将展示区与周边环境相融合，最大限度的保护原有生态环境，修复生态环境。
路基按照配置灌木或草本（包括55%乡土物种，25%的先锋物种，20%的本土特色物种）。
实施例1
以下以云南省楚姚高速公路沿线的生态恢复作为实施例对本发明作进一步说明。
结合地方植物志等已知资料对楚姚高速公路中心线两侧外沿不少于300米范围，对于楚姚高速公路涉及自然保护区与高速路相交互部分，从高速路两旁外沿不少于1000米的范围的植物及植被类型及群落结构的现状及历史进行调查，筛选出适于楚姚高速公路不同功能区的植物群落；采集各个植物群落的植物多样性基础数据，建立植物物种信息数据库；从植物物种信息数据库中筛选出乡土物种、先锋物种及本土特色物种，测量各类型物种的环境适应特性数据，将测得的数据输入预先建立的线性回归模型，得到其是否适于高速公路特定功能区的生态恢复的结果，从而筛选出适于高速公路沿线生态恢复的适应于不同功能区的物种。最后对筛选出的物种以及进行种质或扦插或移挖的方式进行繁殖，每个物种的繁殖数量为3000株，对不在筛选出的物种名录中的本土特色物种、珍稀物种以及高速公路修建过程中所遇本土特色物种也进行繁殖及迁地保护。
再将筛选得到的物种根据群落结构特征密植于对应的功能区，其中，先锋物种占比20-30%，乡土物种占比为50-65%，本土特色物种占比为 10-20%。物种的配置需与配置区域附近地形植被自然衔接，若配置区域附近地形无植被覆盖，则配置乔木物种进行遮挡；若物种名录中不包括本土特色物种，可在服务区、停车区种植本土特色物种并搭配区域珍稀物种：在隧道口及边坡（防护坡）按照群落结构特征乔灌草比例进行配置；在立交区及停车区绿化区域，配置35%面积比的草本小于，65~70%面积比的灌木（包括65%乡土物种，20%的先锋物种，14%的本土特色物种，1%的珍稀物种）；服务区绿化区域配置小于面积比的20%草本，65~80%面积比的灌木（包括55%乡土物种，25%的先锋物种，18%的本土特色物种，2%的珍稀物种）；路基按照配置灌木或草本（包括55%乡土物种，25%的先锋物种，20%的本土特色物种）；在综合服务站、护坡及试验田还可建设植物多样性科普展示区，在温室内种植珍稀物种，在室外种植乡土物种及本土特色物种。
Claims (10)
1.一种利于高速公路沿线生态恢复及植物多样性保护的物种筛选方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）对区域高速公路沿线的植物及植被类型及群落结构的现状及历史进行调查，筛选出适于该区域高速公路不同功能区的植物群落；
2）采集各个植物群落的植物多样性基础数据，建立植物物种信息数据库；
3）从所述植物物种信息数据库中筛选出乡土物种、先锋物种及本土特色物种，测量各类型物种的环境适应特性数据，将测得的数据输入预先建立的线性回归模型，得到其是否适于高速公路特定功能区的生态恢复的结果，从而筛选出适于高速公路沿线生态恢复的适应于不同功能区的物种。
2.根据权利要求1所述利于高速公路沿线生态恢复及植物多样性保护的物种筛选方法，其特征在于，所述步骤1中，所述群落结构是采用典范对应分析二维排序方法对调查区域植物群落的演替情况和所适应的环境因子进行分析，根据这些环境因子与各功能区预期植被功能因素进行比对，筛选出与各功能区相适应的植物群落。
3.根据权利要求1所述利于高速公路沿线生态恢复及植物多样性保护的物种筛选方法，其特征在于，所述环境因子包括土壤类型、土壤厚度、地形、噪声、污染及群落内人类活动；所述各功能区预期植被功能因素包括土壤保持、固碳释氧、耐盐碱、耐贫瘠、抗尾气、抗粉尘、降噪功能。
4.根据权利要求1所述的利于高速公路沿线生态恢复及植物多样性保护的物种筛选方法，其特征在于，所述步骤3中，所述环境适应数据包括生物学特性及功能性生物学特性，所述生物学特性包括植物的高度、盖度、常绿根系深浅、耐盐碱性、耐贫瘠性、生境、繁殖难易度以及适宜海拔高度；所述功能特性数据包括植物的降噪、除尘、去污染及景观性能。
5.根据权利要求1所述利于高速公路沿线生态恢复及植物多样性保护的物种筛选方法，其特征在于，所述步骤3中，所述线性回归模型的构建方法是：
1）通过对一定数量的样本的环境适应特性数据进行具体数据统计分析，并进行量化，得到各数据对生态恢复作用的评分作为特征值；
2）构建物种生态恢复适合度的线性回归模型的矩阵，并计算出所述矩阵中的各个特征变量的回归系数。
6.根据权利要求5所述利于高速公路沿线生态恢复及植物多样性保护的物种筛选方法，其特征在于，选择调查区域中已知的高度适合、中度适合及不适合生态恢复的物种作为样本，各适合度物种均包括乔木、灌木及草本三个层次的植物物种。
7.根据权利要求1所述利于高速公路沿线生态恢复及植物多样性保护的物种筛选方法，其特征在于，所述步骤1中，调查的纵向区域为高速公路具体路段沿线海拔最低至最高点覆盖区域，调查的横向区域为从目标高速公路中心线两侧外沿不少于300米进行调查，对于高速公路涉及自然保护区与高速路相交互部分，从高速路两旁外沿不少于1000米的范围作为调查；植物群落取样面积为200m2以上。
8.根据权利要求1所述利于高速公路沿线生态恢复及植物多样性保护的物种筛选方法，其特征在于，所述功能区包括高速公路路基侧、中央隔离带、服务区、停车区、连接线、互通立交、隧道口和边坡。
9.一种利于高速公路沿线生态恢复及植物多样性保护的物种配置方法，其特征在于，包括以下步骤：将权利要求1筛选得到的物种根据群落结构特征密植于对应的功能区，其中，先锋物种占比20-30%，乡土物种占比为50-65%，本土特色物种占比为10-20%。
10.根据权利要求8所述的一种利于高速公路沿线生态恢复及植物多样性保护的物种配置方法，其特征在于，物种的配置需与配置区域附近地形植被自然衔接，若配置区域附近地形无植被覆盖，则配置乔木物种进行遮挡；若物种名录中不包括本土特色物种和珍稀物种，可在服务区、停车区种植本土特色物种并搭配种植珍稀物种，其中，本土特色物种占比为10-20%，珍稀物种占比1%~5%。
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| CN113740510B (zh) * | 2021-09-06 | 2023-09-08 | 宁波大学 | 农田土壤动物活性生物传感器的绿色生态浮标的筛选方法 |
| CN117110545A (zh) * | 2023-08-25 | 2023-11-24 | 云南大学 | 一种野外评估金属矿区废弃地本土植物修复能力的方法及应用 |
| CN117110545B (zh) * | 2023-08-25 | 2024-04-30 | 云南大学 | 一种野外评估金属矿区废弃地本土植物修复能力的方法及应用 |
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