粤东高速公路互通区绿地植物多样性及应用的调查分析
石长磊 洪文君 吴永彬
摘要：通过调查粤东地区两条高速公路内的互通立交区绿地的植物多样性和应用现状，结果表明：在6个1200 m2的样方中有维管植物112种及变种，隶属45科96属，较丰富的种类有禾本科、菊科、大戟科等。绿地的物种多样性不高，各层多样性指数表现为草本层>灌木层>乔木层，绿化形式简单粗陋，养护管理有待加强。建议推广优良乡土植物，促进绿地植物的多样性和生态效益的提高。
关键词：互通区绿地；植物多样性；应用现状；粤东；高速公路 文章编号：1671—2641（2016）01—0082—04
中图分类号：S688 文献标志码：A
在我国高速公路建设进入高峰的同时，环保绿化工作也越来越受到各级政府及建设者的重视。高速公路互通绿地占地面积大，工程的建设使原有的地貌与环境发生了很大的变化，对周围环境造成了很大破坏，互通绿地人工林对区域植被恢复具有重要意义。改革开放以来，粤东地区经济社会发展取得显著成绩，经济实力明显增强，高速公路网络发展迅速，而对高速公路互通区绿化的需求也日益得到重视。
互通式立体交叉是两条或多条道路在不同平面上互相交叉并用匝道连接起来的人工构造物。高速公路互通区一般由主线、匝道、跨越构造物、附属部分组成。互通立交区是高速公路绿化中场地最大、立地条件最好、景观可塑性最强的部位，是道路的标志性景观。
目前国内对高速公路立交绿地的研究，主要集中在绿化设计和树种选择方面，也有研究者运用植物生态群落学研究方法对宁杭高速公路沿线互通与服务区绿地展开调查，但是对于高速公路互通立交绿地的植物多样性的研究尚不多见。本文对粤东高速公路部分互通立交区绿地的植物进行调查，定量分析立交绿地植物种类组成及其植物应用情况，筛选适宜该地区气候类型的互通绿化植物，研究乡土植物在自然演替中的重要意义，探索适应粤东地区高速公路互通立交区特殊生境下能够加速植物群落正向演替的植被配置模式，为粤东地区高速公路互通绿地的建设和管理提供参考。
1调查地点及研究方法
1.1调查地点的自然概况
粤东地区背靠南岭，面临南海，多为低山和丘陵，兼有滨海平原和盆地。总面积32263km2，地处114°54′～117°10′E，22°37′～24°91′N，属东亚季风气候区南部，且南临热带海洋，具有亚热带海洋性气候特点。光照充足，辐射量大，雨热同期。粤东为全国多雨地区，年降雨量1400-2400 mm，土壤类型主要为地带性的红壤和赤红壤。
粤东的主要植被类型为亚热带常绿阔叶林、灌丛和草地，人工栽培群落主要有各种桉树林、台湾相思林和木麻黄林。20世纪60年代森林被破坏后，先后有芒萁Dicranopteris pedata、里白Hicriopteris glauca、五节芒Miscanthusfloridulus、黑莎草Gahnia tristis等草本植物，以及马尾松Pinus massoniana、山乌桕Triadica cochinchinensis、山鸡椒Litsea cubeba等先锋小乔木和灌木自然生长，粤东大部分地区处于这类演化阶段。沈海高速和潮惠高速公路位于粤东的南部和东部，穿越了粤东大部分地区，具备粤东地区典型的自然状况。
1.2样方选择及调查方法
本研究选定沈海高速和潮惠高速公路互通绿地作为调查研究对象，调查于2014年8-10月进行。沈海高速（粤东段）全长147.9 km，潮惠高速公路全长87 km，各有8个互通。前期对选定高速公路进行现场查勘，在保证生境尽可能一致的前提下，根据不同的配置模式和恢复年限确定采样点位置。每条高速各挑选3个互通区样地，记录地理位置、海拔、坡度、坡向、坡位和土壤类型。每个互通区分别设置了1个面积为1200m2样地，将每个调查样地划分为3个面积为400m2样方。在每个400m2样方内，记录所有胸径≥2.0 cm的树种名称、株数和高度；同时再分别设置1个面积为5 m×5 m的灌木层样方和面积为1 m×1 m的草本层样方，分别调查并记录灌木层和草本层的种类及数量或盖度。总共完成调查样方18个，总面积7200 m2。
1.3数据分析
1.3.1物种丰富度指数
1）Patrick指数（s）
S=该样方内的物种数目
2）Margalet指数（F）
F=（S-1）/lnN
式中：S为物种数，N为个体总数。
1.3.2多样性指数
1）Simpson指数（D）=1-∑Pi2
2）Shannon指数（H）=-∑PilnPi
式中Pi为物种i的个体数占群落中全部个体数的比例。
1.3.3均匀度指数
1）均匀度指数（J）=（H）/lnS
式中H为Shannon指数，S为物种数，即物种丰富度指数。
数据处理运用Excel软件完成。
2结果与分析
2.1粤东地区高速公路互通立交区的绿化植物及其应用
在7200 m2的调查样方中，共记录有维管植物112个种及变种，隶属45个科96个属（表1），其中被子植物有105种，蕨类植物有6种，裸子植物只有1种。在种子植物中，木本植物有50种（包括乔木27种，灌木23种），占种子植物数的49%，草本植物有52种，藤本植物10种。在50种木本植物中，常绿植物有43种，落叶植物7种，两者之比接近6：1；外来种有27个，其余23个为乡土植物。种类较丰富的有禾本科、菊科、大戟科、蝶形花科、桑科和含羞草科，均有5种以上的植物。使用频率最高的乔木种类有马占相思Acacia mangium、台湾相思Acacia confusa、木麻黄Casuarina equisetifolia等，灌木有假地豆Desmodium heterocarpon、马缨丹Lantana camara、土蜜树Bridelia tomentosa等，草本植物有白茅Imperata cylindrica、南美蟛蜞菊Sphagneticola trilobata和白花鬼针草Bidens alba（表2）。这些植物生长适应性强，长势良好，大都能较好地适应粤东地区高速公路立交互通区域特殊的立地条件和气候，但是马占相思受台风影响倒伏严重，在应用中要加强其抗风性或减少其种植数量。
然而，也有一些种类生长表现不佳，如鸡冠刺桐Erythrina crista-galli、苦楝Mdia azedarach、秋枫Bischofia javanica、印度橡胶榕Ficus elastica和蒲葵Livisto-na chinensis等生长不良甚至枯死。这一方面反映了粤东地区高速公路互通区的环境条件比较差，对这些植物的影响较大，另一方面表明对这些植物的养护管理还存在较多的不足。
2.2物种多样性
高速公路互通立交区绿地植物的物种多样性受人为因素的影响。通过比较粤东两条高速公路互通立交区绿地植物群落的物种多样性，结果表明，潮惠高速公路在物种丰富度、多样性和均匀度方面均高于沈海高速公路。从群落不同层次的植物多样性平均水平看，灌木层和草本层的物种多样性和均匀度均高于乔木层；乔木层的物种丰富度不大，物种多样性均较贫乏。各层的物种多样性差异很大，如乔木层平均物种丰富度为6种（2～10），平均Shalmon指数为0.94（0.30～2.04），平均S～son指数为0.43（0.16～0.85），平均均匀度指数为0.55（0.32～0.89）；灌木层平均物种丰富度为11种（7～17）；平均Shannon指数为1 77（1.53～2.02），平均Simpson指数为0.76（0.68～0.85），平均均匀度指数为0.77（0.63～0.92）；草本层平均物种丰富度为16种（8～21），平均Sh～on指数为1.93（1.48～2.23），平均Smapson指数为0.79（0.71～0.87），平均均匀度指数为0.71（0.64～0.85）。群落的灌木层和草本层未表现出明显的规律性。与粤东地区天然次生林相比，高速公路立交绿地的植物多样性较低（表3）。
2.3植物配置特点
高速公路互通区在建成后通常留有大面积的绿化用地，即主干道和匝道间围合的互通绿岛，由于这些绿岛周围交通频繁，人为抚育和干扰均较少，因此在植物配置上有其特殊性。目前，粤东地区高速公路互通立交区的植物配置包括了乔+灌+草、乔+草、灌+草和草多种方式，第一种立体绿化方式很少见，多为后三种配置方式，且整体的配置形式不够成熟。复层绿化形式极少看到，绿化形式大都粗放简陋，平整场地简单甚至根本不平整，有的就栽上几株树木。如沈海高速海门互通绿地为单一的台湾相思人工林，沈海高速内湖互通绿地仅简单种植几棵灌木，并出现了大面积的野草，没有观赏价值及绿化效果。互通立交区的功能性设计也应放在首要位置。中心绿地注意构图的整体性，可用基调树和低矮花灌木配置成美观大方、简洁有序的绿化图案；小块绿地可以疏林草地的形式群植一些常绿树和秋色叶树，以丰富季相变化、反映地方特色；在匝道两侧绿地的角部适当种植一些低矮的树丛、树球及三五株小乔木以增强出入口的导向性；弯道外侧可适当种植高大的乔灌木作行道树，以诱导行车方向，并使司乘人员有心理安全感，弯道内侧绿化应保证视线通畅，不宜种植遮挡视线的乔灌木。然而在实地的调研中，各互通绿化并没突出指示栽植、缓冲栽植、诱导栽植、防护栽植、线形预告等安全性栽植。
3结论与讨论
人工林下植物多样性的发展与其自然条件、目的树种、植物种源及造林管理都有着直接的联系。潮惠高速公路互通绿地恢复时间段，林龄较小，但它的植物丰富度和多样性比沈海高速公路互通绿地高，说明高速公路互通造林早期的抚育管理措施对植物多样性的发展有较大影响。乡土野生草本极易在受到人工干扰的裸地先入为主，进而影响许多具较强传播能力的先锋树种如山乌桕、山鸡椒、变叶榕Ficus variolosa、鸭脚木Schefflera heptaphylla等进入人工林中，因此不利于互通绿地生物多样性发展。此外，造林密度也是直接影响互通绿地植物多样性发展的因素之一。林分密度过大，不仅会抑制目的树种本身的生长，而且导致林下透光度下降，从而限制了许多阳性树种的进入和生存。如海门互通的造林密度过大，树种单一，不仅不利于植物群落稳定性和丰富物种多样性，而且纯林纯草特别容易引发病虫害大面积肆虐。因此，需要对初植较密的人工林进行适度适时的间伐。
总体来看，粤东高速公路互通现有的绿化区域植物群落稳定性较差，大都物种单一，结构简单，植物多样性发展较慢。研究刮表明：人工促进恢复和重建近自然乡土阔叶林后，群落的物种丰富度和植物多样性指数有较大提高。因此可从粤东天然林中筛选的一些乡土植物种类，如壳斗科、樟科和山茶科等，应用到互通绿地的营建中。此外，在应用乡土树种造林时，采用速生乡土树种套种少量具较高生态价值或经济价值的珍稀植物种类的模式，对当地自然资源和珍稀物种的保育有着积极的促进作用。
从植物配置来看，粤东高速公路互通绿地多以单一的乔、灌、草品种成片栽植，人工痕迹较明显。应该模拟地带性植被进行近自然的植物群落设计。贯彻以乔木为主体，灌、草、藤相结合的原则。注意植物生长习性，花期、花色以及树形合理搭配，力求设计精致，创造具有时代感、反映风土人情以及具较高艺术水平的景观。另外，在互通区匝道边坡要巧妙地利用匍匐和缠绕藤本植物进行立体绿化，粤东地区常用的藤本植物有五爪金龙、异叶爬墙虎Parthenocissus dalzielii、薜荔Ficus pumila、炮仗花Pyrostegia venusta、忍冬Lonicera japonica等，但当地绝大多数野生藤蔓植物未得到开发和利用。因此应当积极筛选和驯化乡土的垂直绿化植物，以丰富互通区绿地中垂直绿化植物的种类。
互通绿化建设后期的养护投入较少，造成通车两三年后高速公路绿化处于失养状态，建设初期景观较好的绿地树木死亡，荒地杂草丛生，这些都影响了环境质量。在高速公路环境条件特殊、恶劣的情况下，为了保证绿化植物的正常生长，实现良好的绿化效果，应将加强绿化养护管理作为一项日常工作，建立一套行之有效的绿化养护方案，开展宣传和教育，提高沿线广大人民的绿化意识。
摘要：通过调查粤东地区两条高速公路内的互通立交区绿地的植物多样性和应用现状，结果表明：在6个1200 m2的样方中有维管植物112种及变种，隶属45科96属，较丰富的种类有禾本科、菊科、大戟科等。绿地的物种多样性不高，各层多样性指数表现为草本层>灌木层>乔木层，绿化形式简单粗陋，养护管理有待加强。建议推广优良乡土植物，促进绿地植物的多样性和生态效益的提高。
关键词：互通区绿地；植物多样性；应用现状；粤东；高速公路 文章编号：1671—2641（2016）01—0082—04
中图分类号：S688 文献标志码：A
在我国高速公路建设进入高峰的同时，环保绿化工作也越来越受到各级政府及建设者的重视。高速公路互通绿地占地面积大，工程的建设使原有的地貌与环境发生了很大的变化，对周围环境造成了很大破坏，互通绿地人工林对区域植被恢复具有重要意义。改革开放以来，粤东地区经济社会发展取得显著成绩，经济实力明显增强，高速公路网络发展迅速，而对高速公路互通区绿化的需求也日益得到重视。
互通式立体交叉是两条或多条道路在不同平面上互相交叉并用匝道连接起来的人工构造物。高速公路互通区一般由主线、匝道、跨越构造物、附属部分组成。互通立交区是高速公路绿化中场地最大、立地条件最好、景观可塑性最强的部位，是道路的标志性景观。
目前国内对高速公路立交绿地的研究，主要集中在绿化设计和树种选择方面，也有研究者运用植物生态群落学研究方法对宁杭高速公路沿线互通与服务区绿地展开调查，但是对于高速公路互通立交绿地的植物多样性的研究尚不多见。本文对粤东高速公路部分互通立交区绿地的植物进行调查，定量分析立交绿地植物种类组成及其植物应用情况，筛选适宜该地区气候类型的互通绿化植物，研究乡土植物在自然演替中的重要意义，探索适应粤东地区高速公路互通立交区特殊生境下能够加速植物群落正向演替的植被配置模式，为粤东地区高速公路互通绿地的建设和管理提供参考。
1调查地点及研究方法
1.1调查地点的自然概况
粤东地区背靠南岭，面临南海，多为低山和丘陵，兼有滨海平原和盆地。总面积32263km2，地处114°54′～117°10′E，22°37′～24°91′N，属东亚季风气候区南部，且南临热带海洋，具有亚热带海洋性气候特点。光照充足，辐射量大，雨热同期。粤东为全国多雨地区，年降雨量1400-2400 mm，土壤类型主要为地带性的红壤和赤红壤。
粤东的主要植被类型为亚热带常绿阔叶林、灌丛和草地，人工栽培群落主要有各种桉树林、台湾相思林和木麻黄林。20世纪60年代森林被破坏后，先后有芒萁Dicranopteris pedata、里白Hicriopteris glauca、五节芒Miscanthusfloridulus、黑莎草Gahnia tristis等草本植物，以及马尾松Pinus massoniana、山乌桕Triadica cochinchinensis、山鸡椒Litsea cubeba等先锋小乔木和灌木自然生长，粤东大部分地区处于这类演化阶段。沈海高速和潮惠高速公路位于粤东的南部和东部，穿越了粤东大部分地区，具备粤东地区典型的自然状况。
1.2样方选择及调查方法
本研究选定沈海高速和潮惠高速公路互通绿地作为调查研究对象，调查于2014年8-10月进行。沈海高速（粤东段）全长147.9 km，潮惠高速公路全长87 km，各有8个互通。前期对选定高速公路进行现场查勘，在保证生境尽可能一致的前提下，根据不同的配置模式和恢复年限确定采样点位置。每条高速各挑选3个互通区样地，记录地理位置、海拔、坡度、坡向、坡位和土壤类型。每个互通区分别设置了1个面积为1200m2样地，将每个调查样地划分为3个面积为400m2样方。在每个400m2样方内，记录所有胸径≥2.0 cm的树种名称、株数和高度；同时再分别设置1个面积为5 m×5 m的灌木层样方和面积为1 m×1 m的草本层样方，分别调查并记录灌木层和草本层的种类及数量或盖度。总共完成调查样方18个，总面积7200 m2。
1.3数据分析
1.3.1物种丰富度指数
1）Patrick指数（s）
S=该样方内的物种数目
2）Margalet指数（F）
F=（S-1）/lnN
式中：S为物种数，N为个体总数。
1.3.2多样性指数
1）Simpson指数（D）=1-∑Pi2
2）Shannon指数（H）=-∑PilnPi
式中Pi为物种i的个体数占群落中全部个体数的比例。
1.3.3均匀度指数
1）均匀度指数（J）=（H）/lnS
式中H为Shannon指数，S为物种数，即物种丰富度指数。
数据处理运用Excel软件完成。
2结果与分析
2.1粤东地区高速公路互通立交区的绿化植物及其应用
在7200 m2的调查样方中，共记录有维管植物112个种及变种，隶属45个科96个属（表1），其中被子植物有105种，蕨类植物有6种，裸子植物只有1种。在种子植物中，木本植物有50种（包括乔木27种，灌木23种），占种子植物数的49%，草本植物有52种，藤本植物10种。在50种木本植物中，常绿植物有43种，落叶植物7种，两者之比接近6：1；外来种有27个，其余23个为乡土植物。种类较丰富的有禾本科、菊科、大戟科、蝶形花科、桑科和含羞草科，均有5种以上的植物。使用频率最高的乔木种类有马占相思Acacia mangium、台湾相思Acacia confusa、木麻黄Casuarina equisetifolia等，灌木有假地豆Desmodium heterocarpon、马缨丹Lantana camara、土蜜树Bridelia tomentosa等，草本植物有白茅Imperata cylindrica、南美蟛蜞菊Sphagneticola trilobata和白花鬼针草Bidens alba（表2）。这些植物生长适应性强，长势良好，大都能较好地适应粤东地区高速公路立交互通区域特殊的立地条件和气候，但是马占相思受台风影响倒伏严重，在应用中要加强其抗风性或减少其种植数量。
然而，也有一些种类生长表现不佳，如鸡冠刺桐Erythrina crista-galli、苦楝Mdia azedarach、秋枫Bischofia javanica、印度橡胶榕Ficus elastica和蒲葵Livisto-na chinensis等生长不良甚至枯死。这一方面反映了粤东地区高速公路互通区的环境条件比较差，对这些植物的影响较大，另一方面表明对这些植物的养护管理还存在较多的不足。
2.2物种多样性
高速公路互通立交区绿地植物的物种多样性受人为因素的影响。通过比较粤东两条高速公路互通立交区绿地植物群落的物种多样性，结果表明，潮惠高速公路在物种丰富度、多样性和均匀度方面均高于沈海高速公路。从群落不同层次的植物多样性平均水平看，灌木层和草本层的物种多样性和均匀度均高于乔木层；乔木层的物种丰富度不大，物种多样性均较贫乏。各层的物种多样性差异很大，如乔木层平均物种丰富度为6种（2～10），平均Shalmon指数为0.94（0.30～2.04），平均S～son指数为0.43（0.16～0.85），平均均匀度指数为0.55（0.32～0.89）；灌木层平均物种丰富度为11种（7～17）；平均Shannon指数为1 77（1.53～2.02），平均Simpson指数为0.76（0.68～0.85），平均均匀度指数为0.77（0.63～0.92）；草本层平均物种丰富度为16种（8～21），平均Sh～on指数为1.93（1.48～2.23），平均Smapson指数为0.79（0.71～0.87），平均均匀度指数为0.71（0.64～0.85）。群落的灌木层和草本层未表现出明显的规律性。与粤东地区天然次生林相比，高速公路立交绿地的植物多样性较低（表3）。
2.3植物配置特点
高速公路互通区在建成后通常留有大面积的绿化用地，即主干道和匝道间围合的互通绿岛，由于这些绿岛周围交通频繁，人为抚育和干扰均较少，因此在植物配置上有其特殊性。目前，粤东地区高速公路互通立交区的植物配置包括了乔+灌+草、乔+草、灌+草和草多种方式，第一种立体绿化方式很少见，多为后三种配置方式，且整体的配置形式不够成熟。复层绿化形式极少看到，绿化形式大都粗放简陋，平整场地简单甚至根本不平整，有的就栽上几株树木。如沈海高速海门互通绿地为单一的台湾相思人工林，沈海高速内湖互通绿地仅简单种植几棵灌木，并出现了大面积的野草，没有观赏价值及绿化效果。互通立交区的功能性设计也应放在首要位置。中心绿地注意构图的整体性，可用基调树和低矮花灌木配置成美观大方、简洁有序的绿化图案；小块绿地可以疏林草地的形式群植一些常绿树和秋色叶树，以丰富季相变化、反映地方特色；在匝道两侧绿地的角部适当种植一些低矮的树丛、树球及三五株小乔木以增强出入口的导向性；弯道外侧可适当种植高大的乔灌木作行道树，以诱导行车方向，并使司乘人员有心理安全感，弯道内侧绿化应保证视线通畅，不宜种植遮挡视线的乔灌木。然而在实地的调研中，各互通绿化并没突出指示栽植、缓冲栽植、诱导栽植、防护栽植、线形预告等安全性栽植。
3结论与讨论
人工林下植物多样性的发展与其自然条件、目的树种、植物种源及造林管理都有着直接的联系。潮惠高速公路互通绿地恢复时间段，林龄较小，但它的植物丰富度和多样性比沈海高速公路互通绿地高，说明高速公路互通造林早期的抚育管理措施对植物多样性的发展有较大影响。乡土野生草本极易在受到人工干扰的裸地先入为主，进而影响许多具较强传播能力的先锋树种如山乌桕、山鸡椒、变叶榕Ficus variolosa、鸭脚木Schefflera heptaphylla等进入人工林中，因此不利于互通绿地生物多样性发展。此外，造林密度也是直接影响互通绿地植物多样性发展的因素之一。林分密度过大，不仅会抑制目的树种本身的生长，而且导致林下透光度下降，从而限制了许多阳性树种的进入和生存。如海门互通的造林密度过大，树种单一，不仅不利于植物群落稳定性和丰富物种多样性，而且纯林纯草特别容易引发病虫害大面积肆虐。因此，需要对初植较密的人工林进行适度适时的间伐。
总体来看，粤东高速公路互通现有的绿化区域植物群落稳定性较差，大都物种单一，结构简单，植物多样性发展较慢。研究刮表明：人工促进恢复和重建近自然乡土阔叶林后，群落的物种丰富度和植物多样性指数有较大提高。因此可从粤东天然林中筛选的一些乡土植物种类，如壳斗科、樟科和山茶科等，应用到互通绿地的营建中。此外，在应用乡土树种造林时，采用速生乡土树种套种少量具较高生态价值或经济价值的珍稀植物种类的模式，对当地自然资源和珍稀物种的保育有着积极的促进作用。
从植物配置来看，粤东高速公路互通绿地多以单一的乔、灌、草品种成片栽植，人工痕迹较明显。应该模拟地带性植被进行近自然的植物群落设计。贯彻以乔木为主体，灌、草、藤相结合的原则。注意植物生长习性，花期、花色以及树形合理搭配，力求设计精致，创造具有时代感、反映风土人情以及具较高艺术水平的景观。另外，在互通区匝道边坡要巧妙地利用匍匐和缠绕藤本植物进行立体绿化，粤东地区常用的藤本植物有五爪金龙、异叶爬墙虎Parthenocissus dalzielii、薜荔Ficus pumila、炮仗花Pyrostegia venusta、忍冬Lonicera japonica等，但当地绝大多数野生藤蔓植物未得到开发和利用。因此应当积极筛选和驯化乡土的垂直绿化植物，以丰富互通区绿地中垂直绿化植物的种类。
互通绿化建设后期的养护投入较少，造成通车两三年后高速公路绿化处于失养状态，建设初期景观较好的绿地树木死亡，荒地杂草丛生，这些都影响了环境质量。在高速公路环境条件特殊、恶劣的情况下，为了保证绿化植物的正常生长，实现良好的绿化效果，应将加强绿化养护管理作为一项日常工作，建立一套行之有效的绿化养护方案，开展宣传和教育，提高沿线广大人民的绿化意识。
