干热河谷区高陡岩质边坡生态修复效果评价

doi:10.13287/j.1001-9332.202512.036

应用生态学报 ›› 2025, Vol. 36 ›› Issue (12): 3636-3646.doi: 10.13287/j.1001-9332.202512.036

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干热河谷区高陡岩质边坡生态修复效果评价

张伦^1,2,3, 张宇龙¹, 夏振尧^1,2,3, 丁瑜^1,2,3, 刘畅^1,4, 张昺榴⁵, 周孟夏⁵, 崔磊⁶, 肖海^1,2,3*

¹三峡库区地质灾害教育部重点实验室, 湖北宜昌 443002;
²三峡大学土木与建筑学院, 湖北宜昌 443002;
³三峡库区生态环境教育部工程研究中心, 湖北宜昌 443002;
⁴安陆市解放山水库管理处, 湖北孝感 432600;
⁵中国三峡建工(集团)有限公司, 成都 611130;
⁶水电水利规划设计总院, 北京 100120

收稿日期:2025-07-02 修回日期:2025-11-03 出版日期:2025-12-18 发布日期:2026-07-18
通讯作者: ^*E-mail: oceanshawctgu@163.com
作者简介:张伦, 男, 1987年生, 讲师。主要从事根系固土机理与生态修复。E-mail: lunz.ctgu@vip.163.com
基金资助:
国家自然科学基金项目(52378351)、中国三峡建工(集团)有限公司科研项目(BHT/0869)和土木工程防灾减灾湖北省引智创新示范基地项目(2021EJD026)

Evaluation of ecological restoration effect of high-steep rocky slopes in dry-hot valley region

ZHANG Lun^1,2,3, ZHANG Yulong¹, XIA Zhenyao^1,2,3, DING Yu^1,2,3, LIU Chang^1,4, ZHANG Bingliu⁵, ZHOU Mengxia⁵, CUI Lei⁶, XIAO Hai^1,2,3*

¹Key Laboratory of Geological Hazards on Three Gorges Reservoir Area, Ministry of Education, Yichang 443002, Hubei, China;
²College of Civil Engineering & Architecture, China Three Gorges University, Yichang 443002, Hubei, China;
³Engineering Research Center of Eco-environment in Three Gorges Reservoir Region, Ministry of Education, Yichang 443002, Hubei, China;
⁴Anlu Jiefangshan Reservoir Administration Office, Xiaogan 432600, Hubei, China;
⁵China Three Gorges Construction Engineering Corporation, Chengdu 611130, China;
⁶China Renewable Energy Engineering Institute, Beijing 100120, China

Received:2025-07-02 Revised:2025-11-03 Online:2025-12-18 Published:2026-07-18

摘要/Abstract

摘要： 为科学评价干热河谷区高陡岩质边坡不同生态修复技术的修复效果,本研究以白鹤滩水电站高陡岩质边坡为研究对象,对3种典型边坡生态修复技术——植被混凝土(VC)、无土喷播(SPF)及植生槽(VS)进行对比分析,于2022年1—12月开展为期1年的土壤理化指标和植被特征监测,运用最小数据集法计算生态恢复指数(ERI),综合评价各技术的生态修复效果。结果表明: 1)在养护监测期间,3种修复技术的土壤物理指标(容重、孔隙度、含水率)、土壤有机质和化学养分(全氮、全磷、有效磷)含量均随季节呈波动变化趋势,植物指标(株高、株径、植被覆盖度、地上生物量)分别由3.6～9.3 cm、0.98～2.16 mm、0.12～0.61和42.80～163.56 g·m^-2和提升至11.5～14.7 cm、2.85～4.05 mm、0.68～0.98和368.00～421.12 g·m^-2,阳离子交换量由6.13～13.94 cmol·kg^-1提升至13.94～20.42 cmol·kg^-1,pH值则由7.56～8.05下降至7.17～7.51。其中VC在改善土壤结构和促进植物生长方面总体优于SPF和VS。2)最小数据集由株高、有效磷、植被覆盖度、容重、全氮组成,与全数据集呈极显著正相关(R²=0.733),可有效替代全数据集进行生态修复效果评价。3)边坡生态恢复进程呈现“土壤基质构建-植物生长繁育”的恢复路径:3种修复技术下春季土壤对ERI的贡献率为66.3%～70.5%;夏季土壤对ERI的贡献率为43.7%～58.4%,植被对ERI的贡献率为41.6%～56.3%;秋季和冬季植被对ERI的贡献率均超过土壤贡献率,分别为54.7%～64.1%和55.6%～61.0%。4)3种典型边坡生态修复技术的年均ERI值排序为VC(0.576)>SPF(0.549)>VS(0.452),终期值呈现相同趋势(0.676>0.639>0.538),表明VC生态修复效果最佳。

关键词: 高陡岩质边坡, 边坡生态修复, 干热河谷, 最小数据集, 生态恢复指数

Abstract: To evaluate the actual effects of different ecological restoration technologies on high and steep rock slopes in the dry-hot valley area, we compared three typical slope ecological restoration techniques, vegetation concrete (VC), soilless spraying (SPF), and vegetation trough (VS) on the high and steep rock slope of Baihetan Hydropower Station. We conducted a one-year monitoring of soil physical and chemical indicators and vegetation characteristics from January to December 2022, and calculated the ecological restoration index (ERI) using the minimum dataset method, which were used to comprehensively evaluate the ecological restoration effects of each technique. The results showed that: 1) During the maintenance monitoring period, soil physical characteristics (bulk density, porosity, moisture content), soil organic matter, and nutrient (total nitrogen, total phosphorus, available phosphorus) contents of the three remediation techniques showed a fluctuating trend with seasons. Plant characteristics (plant height, plant diameter, vegetation coverage coefficient, aboveground biomass) increased from 3.6-9.3 cm, 0.98-2.16 mm, 0.12-0.61, and 42.80-163.56 g·m^-2 to 11.5-14.7 cm, 2.85-4.05 mm, 0.68-0.98, and 368.00-421.12 g·m^-2, respectively, while cation exchange capacity increased from 6.13-13.94 cmol·kg^-1 to 13.94-20.42 cmol·kg^-1. Soil pH decreased from 7.56-8.05 to 7.17-7.51. VC was generally superior to SPF and VS in enhancing soil structure and plant growth. 2) The minimum dataset consisted of plant height, available phosphorus, vegetation coverage, bulk density, and total nitrogen, which were significantly positively correlated with the entire dataset (R²=0.733) and could effectively replace the entire dataset for ecological restoration evaluation. 3) The restoration process of slopes presented a restoration path of “soil matrix construction plant growth and reproduction”. The contribution rate of soil ERI of the three restoration techniques in spring was 66.3%-70.5%, that in summer was 43.7%-58.4%, with the contribution rate of vegetation to ERI being 41.6%-56.3%. The contribution rate of vegetation to ERI in autumn and winter exceeded that of soil, ranging from 54.7% to 64.1% and 55.6% to 61.0%, respectively. 4) The annual average ERI values of three typical slope ecological restoration techniques were ranked as VC (0.576)>SPF (0.549)>VS (0.452), and the final values showed the same trend (0.676>0.639>0.538), indicating that VC had the best ecological restoration effect.

Key words: high-steep rocky slope, slope ecological restoration, dry-hot valley, minimum data set, ecological restoration index

张伦, 张宇龙, 夏振尧, 丁瑜, 刘畅, 张昺榴, 周孟夏, 崔磊, 肖海. 干热河谷区高陡岩质边坡生态修复效果评价[J]. 应用生态学报, 2025, 36(12): 3636-3646.

ZHANG Lun, ZHANG Yulong, XIA Zhenyao, DING Yu, LIU Chang, ZHANG Bingliu, ZHOU Mengxia, CUI Lei, XIAO Hai. Evaluation of ecological restoration effect of high-steep rocky slopes in dry-hot valley region[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2025, 36(12): 3636-3646.

参考文献

[1] 樊启祥. 水力资源开发要与生态环境和谐发展: 金沙江下游水电开发的实践. 水力发电学报, 2010, 29(4): 1-5
[2] 胡月, 卢阳, 金可, 等. 干热河谷生态治理探讨. 长江科学院院报, 2021, 38(10): 69-75
[3] 高飞, 张歆, 姚赫. 生产建设项目水土保持驻点监测的做法与思考. 人民长江, 2017, 48(12): 42-46
[4] 孙然好, 何晓银, 孙龙, 等. 流域水电开发对干热河谷社会-生态系统的影响及意义. 生态学报, 2023, 43(14): 5639-5647
[5] Guo J, Qiu T, Chen LY, et al. The novel application of a geosynthetic as vegetation substrate for ecological restoration on steep concrete and rock slopes. Sustainability, 2025, 17: 2444
[6] 赵冰琴, 夏振尧, 许文年, 等. 工程扰动区边坡生态修复技术研究综述. 水利水电技术, 2017, 48(2): 130-137
[7] 王冲, 张钰锋, 于得龙, 等. 华北高陡岩质边坡生态修复的植物优化配置. 中国水土保持科学, 2025, 23(3): 164-175
[8] 张燕, 陈洪年, 王小兵, 等. 华北地区石灰岩质高陡边坡修复先锋植物遴选. 中国地质灾害与防治学报, 2022, 33(5): 109-118
[9] Wang M, Liu QH, Pang XY. Evaluating ecological effects of roadside slope restoration techniques: A global meta-analysis. Journal of Environmental Management, 2020, 281: 111867
[10] 杜文志, 陈超群, 庞学勇, 等. 我国道路边坡植被修复的研究进展. 应用生态学报, 2023, 34(12): 3437-3446
[11] 张剑雄, 谷丰, 朱波, 等. 林草恢复对热水河小流域侵蚀区土壤团聚体稳定性与有机碳氮特征的影响. 草业科学, 2021, 38(6): 1012-1023
[12] 周涛, 苏正安, 何周窈, 等. 不同恢复年限矿山排土场植物群落特征. 草业科学, 2019, 36(6): 1508-1517
[13] 张家明, 陈积普, 杨继清, 等. 中国岩质边坡植被护坡技术研究进展. 水土保持学报, 2019, 33(5): 1-7
[14] 梅楠, 谷岩, 李德忠, 等. 基于最小数据集的吉林省黑土耕层土壤质量评价. 农业工程学报, 2021, 37(12): 91-98
[15] 陈文夫, 王玮, 陈洋, 等. 白鹤滩水电站坝址区域生态环境质量评价. 人民长江, 2022, 53(11): 35-41
[16] 吴宇萍, 丁明军, 张华, 等. 高寒草甸重度退化阶段土壤碳氮磷生态化学计量特征及驱动因素. 环境科学, 2024, 45(10): 6050-6060
[17] 徐慧, 吕庆, 杨雨荷, 等. 边坡植被重建效果评价: 研究进展与展望. 生态学杂志, 2022, 41(3): 589-596
[18] 赵冰琴, 夏栋, 夏露, 等. 向家坝工程扰动区植被恢复土壤质量评价. 中国环境科学, 2020, 40(3): 1224-1234
[19] 鲍士旦. 土壤农化分析(第三版). 北京: 中国农业出版社, 2010
[20] 陈桂华, 范芳, 林芷君. 三氯化六氨合钴浸提-分光光度法测定土壤阳离子交换量. 理化检验(化学分册), 2019, 55(12): 1448-1451
[21] 周文涛, 兰天, 潘岳, 等. 土壤质量评价中少量样本最小数据集的构建: 以内蒙古杭锦旗黄河南岸灌区典型地块为例. 中国农业大学学报, 2022, 27(6): 225-235
[22] 张恒, 张艳玲, 许亚东, 等. 基于最小数据集的植烟土壤质量评价及障碍因子诊断. 烟草科技, 2024, 57(2): 45-53
[23] 国家质量监督检验检疫总局、国家标准化管理委员会. 耕地质量等级(GB/T 33469—2016). 北京: 中国标准出版社, 2017
[24] 钟萍, 卢志锋, 韦铄星, 等. 桂西北干热河谷典型森林类型土壤质量综合评价. 中南林业科技大学学报, 2024, 44(6): 156-164
[25] 何沅洁, 刘江, 江韬, 等. 模拟三峡库区消落带优势植物根系低分子量有机酸对土壤中铅的解吸动力学. 环境科学, 2017, 38(2): 600-607
[26] 张水清, 黄绍敏, 郭斗斗. 河南三种土壤阳离子交换量相关性及预测模型研究. 土壤通报, 2011, 42(3): 627-631
[27] Yang JB, Huang B. Study on anti-scouring and vegetation fitness of green-growing concrete slope protection based on orthogonal test method. Journal of Physics: Conference Series, 2025, 2969: 012001
[28] 王淑琴, 罗珠珠, 牛伊宁, 等. 基于最小数据集的黄土高原半干旱区苜蓿地土壤质量评价. 中国草地学报, 2023, 45(7): 81-90
[29] 李亚丽, 周南丁, 李怡燃, 等. 基于最小数据集-聚类分析的高寒草甸退化综合评价. 四川农业大学学报, 2024, 42(2): 430-441
[30] 梅振然, 赵中秋, 杨侨, 等. 全固废材料土壤重构对土壤质量和龙葵生长的影响. 中国环境科学, 2025, 45(5): 2608-2619
[31] 刘黎明, 宋岩松, 钟斌, 等. 植被混凝土生态修复技术研究进展. 环境工程技术学报, 2022, 12(3): 916-927
[32] 申剑, 高家祯, 彭松涛, 等. 护坡人工混凝土壤不同粒级团聚体分布特征及其抗蚀性研究. 土壤通报, 2021, 52(1): 157-164
[33] 吴军, 张金生, 谈云志, 等. 磷石膏-矿渣-石灰固化底泥力学性能及微观机理. 应用基础与工程科学学报, 2024, 32(5): 1360-1373
[34] 张凯, 宰松梅, 仵峰, 等. 小麦玉米秸秆还田对土壤水分入渗的影响. 东北农业大学学报, 2022, 53(9): 35-42
[35] 王鑫, 靳正忠, 施建飞, 等. 植物纤维毯覆盖对干旱区尾矿砂水热分布的影响. 干旱区地理, 2023, 46(9): 1467-1480
[36] Yang D, Xiong DH, Zhang BJ, et al. Effect of grass basal diameter on hydraulic properties and sediment yield processes in gully beds in the dry-hot valley region of Southwest China. Catena, 2017, 152: 299-310
[37] 黄川雄, 张云霞, 李昆, 等. 施肥对干热河谷区稻菜轮作农田土壤氮素流失的影响. 环境科学学报, 2024, 44(9): 356-365
[38] 万朝东, 姜曹键, 侯新东, 等. 岩质边坡复绿植物再造地境中微生物的群落特征. 兰州大学学报: 自然科学版, 2025, 61(3): 319-324
[39] 王译庆, 袁朝祥, 岳楷, 等. 植被恢复对矿区土壤微生物群落结构影响的整合分析. 应用生态学报, 2024, 35(4): 1141-1149
[40] Rodrigo-Comino J, Taguas E, Seeger M, et al. Quantification of soil and water losses in an extensive olive orchard catchment in Southern Spain. Journal of Hydrology, 2018, 556: 749-758

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[1]	解星星, 武敏, 辛建宝, 许冲, 贾玉华. 不同改良剂对煤矸石人造土壤质量的影响 [J]. 应用生态学报, 2025, 36(6): 1819-1828.
[2]	苟国花, 樊军, 王茜, 周明星, 杨学亭. 基于最小数据集的青藏高原南北部不同土地利用方式土壤质量评价 [J]. 应用生态学报, 2023, 34(5): 1360-1366.
[3]	史多鹏, 叶子壮, 李惠通, 吕慎强, 王林权, 周春菊. 生物炭和氮肥配施对夏玉米-冬小麦轮作体系耕层土壤质量的影响 [J]. 应用生态学报, 2023, 34(2): 442-450.
[4]	张峻铭, 孙永玉, 周姗, 邱昕腾, 孙仕仙, 欧朝蓉. 2000—2020年金沙江干热河谷景观生态风险的时空变化 [J]. 应用生态学报, 2023, 34(10): 2767-2776.
[5]	石春茂, 罗娅, 杨胜天, 周秋文, 余军林, 刘洋. 干热河谷区不同坡位土壤水分对降雨的响应特征 [J]. 应用生态学报, 2022, 33(5): 1352-1362.
[6]	蒋丛泽, 受娜, 高玮, 马仁诗, 沈禹颖, 杨宪龙. 青藏高原东北缘不同土地利用类型土壤质量综合评价 [J]. 应用生态学报, 2022, 33(12): 3279-3286.
[7]	杨柳生, 高若允, 俞陈辉, 韩润宇, 田雪, 孙凡, 林勇明, 王道杰. 干热河谷失稳性坡面植物碳氮磷化学计量特征对土壤性质的响应 [J]. 应用生态学报, 2022, 33(10): 2743-2752.
[8]	邵一敏, 赵洋毅, 段旭, 王克勤, 陈婷婷, 万艳萍. 金沙江干热河谷典型林草地植物根系对土壤优先流的影响 [J]. 应用生态学报, 2020, 31(3): 725-734.
[9]	王飞,李清华,林诚,何春梅,钟少杰,李昱,林新坚**. 福建冷浸田土壤质量评价因子的最小数据集 [J]. 应用生态学报, 2015, 26(5): 1461-1468.
[10]	高成杰1,李昆1,2**,唐国勇1,2,张春华1,2,李彬1. 云南干热河谷印楝和大叶相思人工纯林与混交林养分循环特征 [J]. 应用生态学报, 2014, 25(7): 1889-1897.
[11]	赵高卷,葛娈,马焕成**,杨建军,黄冬,平盼. 元江干热河谷木棉蒴果形成和纤维发育过程 [J]. 应用生态学报, 2014, 25(12): 3443-3450.
[12]	李彬1,唐国勇1,2,李昆1,2**,高成杰1,刘方炎1,2,王小菲1. 元谋干热河谷20年生人工恢复植被生物量分配与空间结构特征 [J]. 应用生态学报, 2013, 24(6): 1479-1486.
[13]	闫帮国,何光熊,李纪潮,钱坤建,奎建蕊,潘志贤,史亮涛,纪中华. 生态系统恢复后干热河谷植物叶片N、P、K含量及物种优势度的变化 [J]. 应用生态学报, 2013, 24(4): 956-960.
[14]	宋富强, 曹坤芳. 元江干热河谷植物叶片解剖和养分含量特征 [J]. 应用生态学报, 2005, 16(1): 33-38.
[15]	宋富强^1，2；曹坤芳¹. 元江干热河谷植物叶片解剖和养分含量特征 [J]. 应用生态学报, 2005, 16(01): 33-38 .