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公路建设、运营和管理活动往往造成系统生态水文、生物地球化学等生态过程的改变，导致路域植被土壤特征发生变化。改革开放以来我国的公路建设得到了迅猛的发展，特别是伴随着西部大开发战略的实施，干旱区公路建设大大加速。该区自然环境条件严酷，植被土壤系统脆弱，对人为干扰高度敏感。深入了解干旱区公路建设对植被土壤系统的生态效应，有利于回答人为干扰是如何改变生态系统结构和功能的科学问题，对干旱区管理和生物多样性保护具有重要意义。
本研究以S201线沙坡头-景泰段为研究对象，选择以珍珠+红砂荒漠(营盘水路段)、白刺荒漠(小红山路段)和油蒿+柠条荒漠(一碗泉路段)为背景的三个路段为实验样地，在大量野外植被、土壤调查取样和实验分析的基础上，采用植被数量生态学、实验土壤生态学的方法，研究了公路建设和运营对典型荒漠系统的植被分布格局和物种组成、土壤理化性质和重金属含量的影响，并对路域植被特征与环境因子的关系作了分析，主要结论如下：
1、公路对路域植被特征的影响
公路建设和运营对路域植被生产力、物种多样性和物种组成均有影响。路缘处灌木盖度和密度显著小于相应的对照样方(p<0.05)。草本植物盖度和生物量随距路缘距离的增加而减小，5 m以外与对照差异不显著；距路缘0-3m处草本植物高度显著高于对照样方；而密度随距路缘距离的增加无一致的变化规律。
路缘处灌木种的总物种数、丰富度和物种组成与对照无显著差异。草本植物总物种数量和丰富度在路缘处最高，并随距路缘距离的增加而减小，5 m以外与对照一致。β多样性指数显示，距路缘0-2 m草本群落的物种周转速率低，2-5 m周转迅速，10 m后物种组成与对照高度相似。
在草本植物的生活型组成上，路缘处存在一年生植物种，特别是一年生禾本科植物种增多的现象。不同植被土壤背景类型下路缘植被的物种组成有差异，但均以禾本科植物占优势。路缘处抗干扰能力较强的白草(Pennisetumcentrasiaticum)、虎尾草(Chloris virgata)、冰草(Agropyron cristatum)占到草本总个体数的68.6％。其中，虎尾草在距路缘超过1 m后，白草和冰草在超过2m后多度和频度迅速减小。此外，所调查到的60种草本植物中，有20种只在路缘处出现；与典型荒漠植物相比，这些物种对水分有着较高的需求，它们主要分布在距路缘2 m以内的区域。该结果表明，路缘为杂草植物和需水性较强的植物提供了有利的微生境。
2、公路对路域土壤基本理化性质的影响
公路建设和运营对路边土壤容重、质地、水分含量、营养状况以及化学性质均有影响。路缘处土壤的容重在背景土壤类型为棕钙土的营盘水路段明显增高，在土表有覆沙的小红山路段无明显变化，而在以固定沙地为背景的一碗泉路段有所减小。不同土壤背景下，路缘处土壤的粒径组成均表现为石砾和砂粒含量的增高和粘粉粒含量的降低；表层(0-7.6 cm)土壤含水量的最大值也均出现在路缘处，是距路缘100 m以外区域的1.7～1.8倍，并随距路缘距离的增加而急剧减小。随距路缘距离的增加，土壤全氮和有机质含量与水分具有相同的变化趋势。此外，路缘处土壤的pH值显著降低，而电导率和全磷含量随距离的增加无明显的变化规律。公路对土壤基本理化性质的影响主要发生在距路缘3 m以内。
对路面径流量与降水量的关系进行研究，发现在降水量大于0.35mm时路面开始产流，径流系数为0.878。以该研究区多年平均降水量和降水频次估测，汇入到路边区域的路面径流量为148 L/m2·a，这对路缘土壤水分含量的升高起着决定作用。
3、路域植被特征与环境因子的关系
路边土壤中较粗颗粒的增加、养分状况的好转、水分的提高和碱性特征的减弱对草本植物物种丰富度、盖度、高度和生物量具有显著的正效应。草本植物种的分布主要沿背景植被土壤类型梯度和距路缘的距离梯度变化。背景植被土壤类型、距离以及土壤理化性质指标中，影响路缘草本群落物种组成的最主要因素为土壤水分、砂粒含量和背景植被类型，其次为石砾含量和磷含量，有机质和全氮的影响最小；而常出现在对照样方中的草本种的分布则与粘粉粒含量、距离、pH值和磷含量具有较好的正相关性。
4、路旁土壤中的重金属分布特征
所研究的三个路段，路边区域均不同程度的存在着重金属Cu、Pb、Zn、Mo、Cd、Fe的积累，而Ni和Cr的含量与距公路的距离无明显相关性，可以推断Cu、Pb、Zn、Mo、Cd、Fe为交通源重金属。土壤中这6种重金属的含量，除Pb外均随距路缘距离的增加而减小，其中Cu、Mo、Fe的含量均在距路缘一定距离后趋于与背景值一致，而Zn和Cd的含量在所调查的距离内(距路缘200 m)均高于背景值。各路段Pb含量随距路缘距离的增加无一致的变化趋势，但在所调查的距离内也均高于背景含量。因此，从影响距离上看Pb、Cd、Zn大于Cu、Mo、Fe。在重金属积累最明显的距路缘3 m内的区域，各重金属的积累量为Cd>Mo>Fe>Zn、Cu>Pb；三个路段中，一碗泉路段的重金属积累量最多。
0-5 cm、5-10 cm和10-20 cm三个土层深度间重金属含量的比较发现，6种交通源重金属在距路缘2.5 m内，特别是1.5 m内普遍存在5-10 cm深度处、甚至10-20 em深度处的含量高于0-5 cm深度处的现象；而距路缘较远处，土壤重金属含量则随深度的增加而减小。
路南与路北相同距离处各重金属含量的比较发现，在距路缘3 m以外，各重金属的含量基本为路南高于路北。这说明风向对交通源重金属的传播具有一定作用。而在距路缘3 m内，路南与路北重金属含量的比较结果未表现出一致的规律。