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伊犁河谷地区地处我国西北边陲,由于土地利用不合理,沙漠化发展迅速,植被恢复困难,水土流失在低植被覆盖和高陡边坡区域频发,大规模的公路建设极易对当地生态环境造成负面影响。为促进公路建设与生态环境和谐发展,开展伊犁河谷地区公路边坡植被恢复模式及水土保持效应研究具有重要意义。本研究基于伊犁河谷地区独特的气候特征和生态特征,采用踏查法进行公路路域植物资源调查及特征分析,采用灰色关联分析法评价公路边坡水土保持措施的保水固土效益。在此基础上,依托S242线公路边坡开展植被恢复试验,采用冗余分析法构建植被—土壤耦合模型,通过隶属函数法分析植物群落稳定性,综合评价公路边坡植被恢复质量,以期为伊犁河谷地区公路边坡植被恢复提供技术支撑。研究结果如下:(1)伊犁河谷地区路域范围内共发现野生种子植物63种,归属于58属25科,均为被子植物。最大的科是菊科,有9属11种。新疆特有植物占科属种的比例较大,表明伊犁河谷地区路域环境具有相对独特而封闭的生态系统。路域野生种子植物属的区系以北温带分布及其变型为主,具有较高的区系组成多元性。初步筛选出具有良好观赏价值的植物21科44种,具有良好水土保持功能和生态适应性的植物6科20种。(2)伊犁河谷地区公路边坡实施不同水土保持措施后,土壤含水量从坡面上部到坡面下部差异明显,介于4.1%~24.5%之间;土壤容重在坡面上部无显著差异(p>0.05),但在坡面下部差异显著(p<0.05);平均土壤总孔隙度在30~50%之间,土壤孔隙度在边坡上部无显著差异(p>0.05)。实施工程防护+自然恢复措施的公路边坡表现出较好的植被覆盖情况,填方边坡的植被盖度要显著高于挖方边坡(p<0.05)。在挖方边坡,采取自然恢复措施的公路边坡表现出更好的水土保持效果;在填方边坡,实施拱形骨架+撒播草种措施的水土保持效果较好。研究区内的公路边坡适合采用自然恢复措施并辅以一定的水土保持工程措施,更有利于植被恢复。(3)在S242线巩留至尼勒克公路边坡开展植被恢复试验,发现草灌混播的细茎冰草(Slender Wildrye)(10g/m~2)+高羊茅(Festuca elata Keng ex E)(5g/m~2)+披碱草(Elymus dahuricus Turcz)(3g/m~2)+紫花苜蓿(Medicago sativa Linn)(7g/m~2)+红豆草(Onobrychis viciaefolia Scop)(3g/m~2)+柠条(Caragana Korshinskii Kom)(6株/m~2)植被恢复模式的植被盖度和植株密度分别是对照小区的1.37倍和2.32倍,同时在改良土壤结构,提高土壤抗侵蚀性能等方面效果明显。随着覆土厚度的增加,植被对土壤的改良效果呈先加速后减缓的趋势。覆土厚度由5cm增加到10cm时,植被盖度、高度和植株密度分别增加了27.3%、62.0%和45.5%,辛普森指数和均匀度指数呈递增趋势。随着覆土厚度的继续增加,植被高度、植株密度趋于稳定,植被盖度呈小幅增长趋势,辛普森指数和均匀度指数的增速先快后缓,覆土厚度由15cm增加到20cm后,多样性指数趋于稳定。覆土10cm是保障伊犁河谷地区公路边坡植被恢复效果的阈值。(4)不同土壤因子与植物群落多样性指标的关联度系数为0.25~0.50,以中等关联和较强关联为主,对物种丰富度指数的影响最大。土壤因子中土壤孔隙度和土壤抗冲性的平均关联度系数最大,为0.43,高出最小值非毛管孔隙度的平均关联度系数(0.29)48.27%,表明土壤孔隙度和土壤抗冲性对植被恢复质量影响最大,而非毛管孔隙度可能是造成植被恢复差异的主要原因。覆土厚度是影响该地区公路边坡植被恢复效果的关键因素,增加覆土厚度可在一定程度上加速植物与土壤的耦合,提高植物群落稳定性。为确保该区域公路边坡植被恢复效果,建议覆土厚度应大于15cm。