半干旱地區(qū)高速公路邊坡綠化難點分析

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簡介： 本文從邊坡土質(zhì)，半干旱地區(qū)自然概況，邊坡角度及坡向，植被草種的選擇及使用，對于養(yǎng)護的理念等方面對半干旱地區(qū)高速公路路塹邊坡生態(tài)恢復(fù)難點進(jìn)行綜合分析，以提出相關(guān)問題的一些解決辦法。
關(guān)鍵字：邊坡 半干旱地區(qū) 路塹邊坡

　國家“十五”規(guī)劃的西部開發(fā)總體規(guī)劃明確指出，交通建設(shè)是西部開發(fā)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)第一要務(wù)。同時，環(huán)境保護工作也成為西部經(jīng)濟結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性調(diào)整的重要組成部分。在這種情況下，除了要保證工程質(zhì)量外，如何處理好公路建設(shè)與生態(tài)環(huán)境保護的關(guān)系，使公路建設(shè)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，是擺在西部地區(qū)交通部門面前的重大課題。

　　高速公路建設(shè)對環(huán)境的破壞主要有，道路的高挖低填造成的上下邊坡裸露，施工中在道路沿線隨意設(shè)置取料取棄土場和材料堆放場地，施工車輛任意碾壓草場等。半干旱地區(qū)的自然條件惡劣，生態(tài)環(huán)境一旦遭到破壞，很難自然恢復(fù)。例如挖方形成的邊坡，多年后依然無法生長任何植被，如果不加以防護，不僅影響道路景觀還會危及行車安全。在傳統(tǒng)觀點中，邊坡作為道路景觀最為直接的載體，是高速公路四大綠化（中央分隔帶綠化、立交區(qū)綠化、邊坡綠化、防護帶綠化）部分之一，也是道路綠化的難點。

　　本文結(jié)合丹東至拉薩國道主干線老爺廟至集寧段高速公路工程建設(shè)邊坡生態(tài)恢復(fù)項目，對半干旱地區(qū)邊坡生態(tài)恢復(fù)難點進(jìn)行了分析。

一、研究區(qū)域自然概況及工程介紹

1、研究區(qū)域自然概況

　　工程所在興和地區(qū)的氣候?qū)贉貛Т箨懶约撅L(fēng)半干旱氣候，冬季、夏季分別受蒙古高原和大陸低氣壓控制，氣候呈明顯的大陸性，具有寒暑劇變的特點。年均降水量397mm，極端最高降雨量630mm，極端最低降雨量237mm，年蒸發(fā)量為2036.8mm，是年降雨量的5倍。年降水分布不平衡，冬春雨雪少。年均日照2872小時，年平均氣溫4.2℃，有效積溫2100-2600℃，通常11月上中旬開始封凍，凍土層深度一般在110－140cm，次年3月下旬或4月上旬解凍。無霜期95-130d。該地區(qū)風(fēng)速較大，大風(fēng)日多，年平均風(fēng)速3.7m/s，大風(fēng)日數(shù)年平均45d，多發(fā)生在冬春季節(jié)，導(dǎo)致土壤風(fēng)蝕沙化。

　　該地區(qū)地帶性土壤主要是栗鈣土。當(dāng)?shù)刂脖粚儆谝葬樏┖屠漭餅榇淼牡湫筒菰脖活愋?，自然覆蓋度均在60％左右，其代表自然過程以物理和化學(xué)過程為主，生物過程微弱，結(jié)構(gòu)簡單，物質(zhì)能量傳輸較弱，對環(huán)境的依賴性極強。使它們對環(huán)境變化的抗逆性極差，對人類活動的承受力較低，系統(tǒng)本身的恢復(fù)能力較弱，這些都構(gòu)成了內(nèi)蒙古生態(tài)環(huán)境脆弱的基礎(chǔ)和前提，是生態(tài)環(huán)境退化的重要原因。

　　據(jù)當(dāng)?shù)赝烁€草還林工程調(diào)查，每年移栽的一年生山杏苗的成活慮只有30％左右，受當(dāng)?shù)貐^(qū)氣候條件限制，進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)尤其對邊坡綠化和恢復(fù)來說存在較大難度。

2、工程介紹：

　　本工程路段為第1合同段和第2合同段k273＋680－k294+943標(biāo)段（起于內(nèi)蒙古自治區(qū)與河北省交界的老爺廟，止于內(nèi)蒙古烏蘭察布盟興和縣城南），采用厚層基質(zhì)噴附技術(shù)實施生態(tài)防護施工，第一期施工為2004年5月1日至2004年8月10日，共23個坡面；第三期施工為2005年5月1至2005年8月11日，共計38個坡面。工程施工本著恢復(fù)與重建植物根系生長發(fā)育層的目的，為植物生長發(fā)育提供可持續(xù)的養(yǎng)分和水分保障，從而恢復(fù)與重建邊坡植被。工程施工后一個月植物完全覆蓋坡面，施工兩年后建植的坡面植物群落與周邊自然植被相互融合。

二、難點分析

1、邊坡土質(zhì)

　　該施工路段全程長約21km，道路上的路塹邊坡走向主要為南向坡和北向坡，坡面總計61個，坡度約50o～65o，最大坡高約40m。坡面物質(zhì)組成為巖石、砂礫石、黃土、紅粘土等。硬度大于30mm。原始邊坡在降雨、融雪、凍脹，及其它形式的風(fēng)化等作用下，不同程度上存在著沖刷、落石、滑坡、流動崩坍等現(xiàn)象。

采樣點

位置

pH

有機質(zhì)（％）

全氮（％）

速效鉀（mg/kg）

速效磷（mg/kg）

1

表層自然土

7.5

9.50

0.1093

124.76

6.7

2

坡上部母質(zhì)

7.8

0.22

0.0055

3.00

5.4

3

坡面石質(zhì)土

7.4

0.70

0.0327

39.26

5.7

4

坡腳母質(zhì)

7.5

0.11

0.0051

41.26

6.6

表1土樣分析結(jié)果

　　路塹邊坡均為開挖山體裸露出的原始母質(zhì)，表1是在施工邊坡不同位置上采土樣化驗的結(jié)果。

　　從表1可以看出，邊坡土壤的營養(yǎng)物質(zhì)含量尤其有機質(zhì)含量均較低，不具備植被自然恢復(fù)的基本條件，根據(jù)對與高速平行的110國道邊坡調(diào)查得知，在道路建成15年之后，邊坡自然恢復(fù)的植被覆蓋度不足10％，恢復(fù)植被基本以一年生植物灰綠藜和蒿屬植物為主，只在土質(zhì)較好，坡度較緩的的坡面生有多年生草本植物如賴草、百里香等，坡面沖刷現(xiàn)象明顯，可見，單靠自然恢復(fù)是很難完成坡面覆蓋，防止水土流失的。

　　草本植物的根系一般集中分布在地表以下30cm范圍內(nèi)，植物生長所需的水肥大部分要從這里獲得。因此，如何在坡面上恢復(fù)植物生長的載體——植生層是坡面生態(tài)恢復(fù)的首要問題，也是坡面生態(tài)恢復(fù)的難點之一。植生層要求有一定的保水保肥功能，為植物提供充分的營養(yǎng)需要，盡量接近自然土壤。

　　在半干旱地區(qū)，植生層基本上是由草炭加當(dāng)?shù)馗麑油寥罉?gòu)成，理論厚度一般在5－15cm范圍內(nèi)。植生層附著坡面的過程需要專業(yè)機械完成。

2、邊坡角度及坡向

　　公路建設(shè)中開挖的邊坡一般較陡。根據(jù)工程設(shè)計，路塹邊坡坡度在1:0.5-1:1之間，路基邊坡坡度為1:1.5-1:1.75，只有土質(zhì)穩(wěn)定性較差時才放緩坡度。老集路的邊坡設(shè)計中，路塹邊坡的坡度基本為1:0.75（53o），在陡峭邊坡建植的植被很難成活是邊坡生態(tài)恢復(fù)的又一難點。在坡度太陡的坡面施工會影響工程景觀效果，同時加大養(yǎng)護難度，尤其在是坡面底角大于60o時，直根系的豆科植被幾乎很難越冬成活。

(1)坡度與降雨量

　　在半干旱地區(qū)植被建植的成敗取決于水分的多少，坡度能夠?qū)е聠挝幻娣e上降雨量的減少，以底角為60o坡面為例，我們假定降雨是垂直下落，坡面單位面積降雨量只為平地的一半，即原來為600mm的降雨量，坡面單位面積的降雨量只有300mm。根據(jù)這一點，坡面植物很難達(dá)到平地的覆蓋度，尤其苗期植物耐旱性較差時會導(dǎo)致一定的死亡。

(2)風(fēng)向與降雨量

　　表2是風(fēng)向?qū)ζ旅娼涤炅坑绊憣Ρ龋瑪?shù)據(jù)是在2005年7月21日的一場降雨中，于老集路K274+190-K274+532段測得的。

表2 風(fēng)向?qū)ζ旅娼涤炅坑绊憣Ρ?/p>

觀測點

南向坡中部

北向坡中部

降雨總量mm

19.608

14.6

　　從表2可以看出，背風(fēng)坡降雨量約比迎風(fēng)坡的降雨量少了25%?？梢娊涤曛械娘L(fēng)向也會影響到坡面的降雨量，從而影響坡面植被的恢復(fù)。

(3)坡向與蒸發(fā)量

　　該地區(qū)南向坡坡面接收太陽輻射的強度及時間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于平地，一般認(rèn)為，山體的陽坡接收太陽輻射的強度為山體陰坡的3－5倍，對于陡峭的公路邊坡來說要更大一些。這導(dǎo)致了陽坡（南向坡）蒸發(fā)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于平地，更要大于陰坡（北向坡），甚至在平地封凍之后陽坡還會存在水份的蒸發(fā)，南向坡的大蒸發(fā)量對植被的生長造成較大困難，導(dǎo)致南向坡植物返青率較低，影響第二年的坡面植被覆蓋度。

(4)坡度與植物根系

　　植物根系生長受向地性影響，會保持整體的垂直向下，在較陡的邊坡會出現(xiàn)根系的表層化，使植物根系大部分處于坡面表層，容易受外界影響，尤其是干旱的影響，這是導(dǎo)致植被建植后逐漸退化的主要原因。

　　總之，由于坡面坡度、坡向的影響，致使水熱的再分配，加之植物的生長特性，這給坡面上的植被恢復(fù)及植被保持造成較大的困難。

3、植被草種的選擇及使用

　　在半干旱地區(qū)要在較短的時間把開挖的邊坡恢復(fù)到自然狀態(tài)，將面臨如下問題：①如何確定適合坡面生長的植物種子；②如何根據(jù)優(yōu)勢群落的結(jié)構(gòu)特點進(jìn)行種子配比；③如何確定噴播時的植物配比與最終形成的植物群落之間的動態(tài)關(guān)系。這些問題在半干旱地區(qū)顯得非常突出，任何一個問題得不到解決，都將無法實現(xiàn)邊坡人工植被向穩(wěn)定植物群落的順利演替。

(1)植物物種選擇的問題

　　現(xiàn)有的草種配比理念為草灌結(jié)合，一方面具有見綠快、覆度大的特點；另一方面能很快形成比較穩(wěn)定的保持水土的植被群落。通過人工的方式誘導(dǎo)，加速植物的生長、演替，使綠化后的植物群落與相鄰地區(qū)相互吻合，融入自然。以形成邊坡保持水土、降低地表徑流的自然生態(tài)系統(tǒng)。

　　通過對坡面建植后植物的觀察，發(fā)現(xiàn)越是耐旱的植物在坡面生長越好，一些在平地生長較好的物種在坡面的生長卻受到抑止，對于坡面植物來說，選擇適地物種來施工是不夠的。根據(jù)坡度對降雨量的影響，用于坡面施工的物種應(yīng)該在相對施工地區(qū)更為干旱地區(qū)選種，以保證坡面植被建植后的種群正常生長。即在年平均降雨量為400mm地區(qū)施工，要去年平均降雨量在200－300mm地區(qū)選種，這樣才能做到少養(yǎng)護甚至不養(yǎng)護，以確保坡面植被恢復(fù)的最終成功。

　　同時，坡面植物物種的選擇還受到種源等因素影響，許多抗逆性較好的植物由于無法提供足夠的種子資源，無法用于坡面生態(tài)恢復(fù)工程的施工，如何方便的取得大量抗逆性較好的植物種子是坡面生態(tài)恢復(fù)中的又一難題。現(xiàn)在一般采用的植物種有紫花苜蓿（Medicago sativa L. ）、沙打旺、冰草、無芒雀麥、披堿草、檸條（Caragana intermedia Kuang.）、山杏等。

(2)用種量問題

　　草種用量的大小是一直是邊坡生態(tài)恢復(fù)的一個問題。草種用量過小，初期形成覆蓋慢，影響坡面景觀的形成?，F(xiàn)有市場環(huán)境下，在半干旱地區(qū)施工用種量不宜太小，因為坡面覆蓋每推遲一天，都要提高養(yǎng)護費用。用種量太大雖然加快了初期景觀的形成，在工程結(jié)束后的兩年中形成較好的景觀，但太大的初期植物密度會導(dǎo)致植物之間的相互競爭，使初期生長較慢的植物得不到的生長空間，漸漸消失，得以生存的植物單株生長較弱，抗性差，為坡面日后的退化帶來隱患，分析原因主要是坡面上著生大密度禾草，禾草為淺根系，根系大部分分布在地表以下30cm的范圍內(nèi)。據(jù)觀察，第三年坡面整個基材層已經(jīng)被根系蓄滿。這樣使坡面植物無論地上低下部分都集中在一起，在同一層面上競爭，大量消耗水光熱肥。在水肥條件好時一榮俱榮，水肥差時一衰俱衰，其實這也是一種植物群落平衡的破壞。高速效肥作用草本植被迅速生長，強占生長空間，使前兩年生長較慢的檸條得不到生長空間導(dǎo)致。

　　為了解決初期覆蓋與后期植被生長的矛盾，每平米用種量宜在1500/m2左右，陰坡量小一些，陽坡稍大一些。

(3)施工季節(jié)問題，

　　在溫帶半干旱地區(qū)的噴附施工可以在每年的5月下旬到8月上旬，然而在這一段時間內(nèi)完成的施工坡面，無論在景觀、植物種群、還是養(yǎng)護成本上均有較大差別。

　　下面列出一些根據(jù)調(diào)查和觀察總結(jié)出來的施工時間的相關(guān)經(jīng)驗進(jìn)行分析。

從養(yǎng)護用水量上看：6月>5月/7月>8月，

從植物長勢化（地上）上看：6月>7月>5月>8月，

從越冬率看

豆科越冬率：6月>7月>8月

禾本科越冬率：8月>7月>6月

總越冬率：8月>7月>6月

　　把如果所有因素綜合考慮的話，在溫帶半干旱地區(qū)施工的最佳時間應(yīng)該是每年的6月中旬－7月中旬，該季節(jié)水熱條件達(dá)到最佳點，但是由于工程量、施工速度及完工時間等因素存在，決定我們無法向農(nóng)田那樣在適當(dāng)?shù)募竟?jié)內(nèi)完成所有的播種，不能夠完全選擇適當(dāng)?shù)氖┕r間進(jìn)行施工，但可以適當(dāng)考慮影響坡面的因素，在工程施工中做以相應(yīng)的調(diào)整，例如控制在不同月份的施工速度等。

4、對于養(yǎng)護的理念。

　　根據(jù)坡面角度與降雨量蒸發(fā)量的關(guān)系，如果想坡面植物生長達(dá)到平地那樣的話，那么坡面缺少的降雨量就需要人為補充，我們必需在一定時期內(nèi)都需對坡面進(jìn)行水份補充，尤其的施工初期坡面植被的建植過程，需要有完善的養(yǎng)護方案和實施細(xì)則。

　　但需要知道的是坡面補水，只是用來維持植物生存的最低需要，對于春季干旱時期的景觀的要求可以不必太高，也不宜太過急切。建植后的坡面植物已經(jīng)具有一定地抗逆性，干旱時植被景觀會很差，但雨季到來時就會有較大改觀，一般不會導(dǎo)致坡面植被死亡。

5、其它

　　在半干旱地區(qū)高速公路邊坡生態(tài)防護中還存在著：設(shè)計中缺乏生態(tài)觀念，在生態(tài)資力度不足，施工中過分強調(diào)短期強調(diào)景觀效果，種植技術(shù)有待進(jìn)一步提高，缺少坡面綠化的理論與經(jīng)驗，只重施工不重養(yǎng)護等問題。制約著半干旱地區(qū)高速公路路塹邊坡生態(tài)恢復(fù)和恢復(fù)效果的穩(wěn)固。

三、對策及討論

　　針對以上半干旱地區(qū)高速公路路塹邊坡生態(tài)恢復(fù)難點，在半干旱地區(qū)公路建設(shè)中的環(huán)境保護工作更應(yīng)加以重視，對于高速公路的建設(shè)者來說在認(rèn)真貫徹執(zhí)行國家頒布的《環(huán)境保護法》和《水土保護法》等法規(guī)的前提下，還應(yīng)注重一下幾點：

1、學(xué)習(xí)發(fā)達(dá)國家的在公路建設(shè)中邊坡生態(tài)防護上，“尊重自然、恢復(fù)自然”的理念。完善坡面生態(tài)理念。

2、工程設(shè)計中注重生態(tài)恢復(fù)。將對自然的擾動、破壞努力控制在最小的限度內(nèi)。

3、加大道路建設(shè)中生態(tài)恢復(fù)資金投入。

4、引進(jìn)相關(guān)專業(yè)綠化人才。

5、權(quán)衡各種施工方案的利弊，選擇合適的施工方案。

6、加大對于養(yǎng)護的投入，培養(yǎng)養(yǎng)護的專業(yè)技術(shù)人員。

7、高速管理部門加大對生態(tài)養(yǎng)護工作的重視。

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