植生袋在干旱半干旱地區(qū)公路的應(yīng)用

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簡(jiǎn)介： 對(duì)植物使用植生袋在惡劣的自然環(huán)境脅迫下生長(zhǎng)進(jìn)行了探索和研究，旨在為荒山、公路、鐵路等綠化植物提高成活率，改進(jìn)綠化技術(shù)降低資金投入，控制成本提供理論依據(jù)。
關(guān)鍵字：植生袋 干旱半干旱 公路 應(yīng)用

“十五”期間甘肅高等級(jí)公路發(fā)展迅速，已建成高速公路近十條約1000多km；交通部最近發(fā)布的“十一五”國(guó)家重點(diǎn)公路建設(shè)規(guī)劃中，甘肅省總高等級(jí)公路行車(chē)?yán)锍虒⑦_(dá)到1800多km。由于甘肅省是一個(gè)多山的省區(qū)，公路多穿越梁峁與沖溝交錯(cuò)的黃土丘陵溝壑區(qū)，公路所經(jīng)路段地質(zhì)條件復(fù)雜，土壤多以失陷性黃綿土為主，較多地段易發(fā)生滑坡、泥石流等水土流失現(xiàn)象，對(duì)公路路基穩(wěn)定、人們出行及局域經(jīng)濟(jì)建設(shè)造成負(fù)面影響。從保護(hù)環(huán)境改善景觀和增加穩(wěn)定性的角度出發(fā)，現(xiàn)在甘肅高等級(jí)公路綠化和景觀已經(jīng)受到了建設(shè)單位的普遍關(guān)注和高度重視，在工程建設(shè)過(guò)程中有關(guān)公路綠化環(huán)保部門(mén)就開(kāi)始做綠化工程設(shè)計(jì)（如；蘭臨路、劉白路、永山路等）目前發(fā)展到在公路工程開(kāi)工前就開(kāi)始對(duì)生態(tài)恢復(fù)和環(huán)境影響進(jìn)行評(píng)估論證（如：羅定路、寶天路等），專(zhuān)門(mén)對(duì)綠化和景觀進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。同時(shí)公路綠化水平有了長(zhǎng)足的發(fā)展和進(jìn)步。但由于部分高速公路綠化存在不利于可持續(xù)發(fā)展的傾向?！皬?qiáng)調(diào)短期效果，忽視長(zhǎng)期效果”，“過(guò)分強(qiáng)調(diào)綠化效果”，直接導(dǎo)致“一年綠，兩年黃，三年枯，四年死”的現(xiàn)象發(fā)生。往往投入很大，效果并不理想，既不科學(xué)也不經(jīng)濟(jì)，造成資金的重復(fù)投入和后期公路養(yǎng)護(hù)管理部門(mén)的任務(wù)加大，頻繁的更換苗木也給交通安全埋下安全隱患。

　　造成以上現(xiàn)狀的最直接原因是植物生長(zhǎng)的小局域環(huán)境未得到改善，植物生長(zhǎng)中前期吸收客土或土球營(yíng)養(yǎng)，后期脅迫性加強(qiáng)，本地土壤通過(guò)水在土壤毛細(xì)管中的流動(dòng)，侵蝕客土或土球造成營(yíng)養(yǎng)流失和返鹽堿現(xiàn)象發(fā)生導(dǎo)致苗木死亡移植失敗。

　　為了改變惡劣環(huán)境下植物生長(zhǎng)和成活的現(xiàn)狀，我們進(jìn)行試驗(yàn)使用高科技產(chǎn)品植生袋，它是一種可控制釋放時(shí)間的植物生長(zhǎng)要素儲(chǔ)存袋，它的功效是其它材料所比不上的，具有很好的透氣、透水性，并能有效地控制植株根系的生長(zhǎng)及時(shí)提供營(yíng)養(yǎng)，防止養(yǎng)分流失和鹽堿土對(duì)客土的侵蝕，可降低維護(hù)成本，保證苗木成活。

　　一、試驗(yàn)區(qū)概況：

　　試驗(yàn)區(qū)選在國(guó)道主干線(xiàn)丹東至拉薩公路（GZ25）劉寨柯至白銀段高速公路間斷20km路域。分布于劉白高速公路全線(xiàn)110.747628公里的（k1513+620～k1515+620，k1546+570～k1548+570）石碑子溝和羊圈溝石質(zhì)地段、（k1564+000～k1565+000）鹽堿地段、（k1470+967～k1473+460）風(fēng)侵蝕地段等，主要使用植生袋地段為石質(zhì)地段和鹽堿地段。

　　試驗(yàn)區(qū)所在區(qū)屬隴西黃土高原北部，北近騰格里沙漠。路線(xiàn)所經(jīng)地區(qū)屬溫帶大陸性干旱向半干旱氣候過(guò)渡帶，干燥少雨，日照充足，日溫差大。年平均氣溫7.9～8.8℃，白銀市歷年極端最高氣溫37.4°C，歷年極端最低氣溫零下27.3℃。多年平均降水量207.3～244.0毫米，降雨多集中在7—9月，雨熱同季，年平均蒸發(fā)量1657～3038毫米，平均相對(duì)濕度59%，最大凍土深度為100～140厘米，年平均風(fēng)速1.2～3.5米/秒。按“中國(guó)公路自然區(qū)劃”，路線(xiàn)所在區(qū)域?yàn)辄S土高原干濕過(guò)渡區(qū)，即甘東黃土山地中凍區(qū)。路線(xiàn)所在地區(qū)的地表水系屬黃河流域，路線(xiàn)經(jīng)過(guò)地區(qū)干旱少雨，除興電工程灌溉區(qū)及劉川灌溉區(qū)外，其余地帶大部分植被稀少，山體裸露，水土流失嚴(yán)重。

　　二、試驗(yàn)設(shè)計(jì)

　　1、試驗(yàn)區(qū)選擇

　　試驗(yàn)區(qū)選擇在劉白高速公路（k1513+620～k1515+620，k1546+570～k1548+570）石碑子溝和羊圈溝石質(zhì)地段、（k1564+000～k1565+000）鹽堿地段總長(zhǎng)度5km。選用石質(zhì)地段、鹽堿地段碎落臺(tái)已預(yù)制間距400cm，直徑80×80cm栽植坑。

　　2、關(guān)鍵技術(shù)研究

　　通過(guò)研究植物在不同脅迫條件下（石質(zhì)條件、鹽堿條件）、不同試驗(yàn)附加材料之間、不同材料與無(wú)任何附加材料的對(duì)比之間，在相同物種條件下的成活率，研究一種栽植技術(shù)能在不同脅迫條件下達(dá)到提高苗木成活率、保存率的新技術(shù)、新方法。

　　3、研究方法

　　3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)碎落臺(tái)采用預(yù)制間距400cm，直徑80×80cm水泥砂漿骨架+生物復(fù)合防護(hù)技術(shù)。預(yù)制栽植坑在進(jìn)行常規(guī)換填種植土后，在其內(nèi)種植刺槐均為同一批合格苗木，附加材料植生袋按不同栽植方式附加；用植生袋栽植、栽植坑用紅粘土作漫坑處理，對(duì)照為單一的栽植；三種栽植方式中植生袋栽植在石質(zhì)地段約3600m，在鹽堿地段約600m；栽植坑用紅粘土作漫坑處理在石質(zhì)地段約200m，在鹽堿地段約200m；單一的栽植在石質(zhì)地段約200m，在鹽堿地段約200m。

　　3.2 試驗(yàn)方法

　　2005年3月份完成栽植坑的開(kāi)挖，由于試驗(yàn)區(qū)選在石質(zhì)地段和鹽堿地段該地段地質(zhì)狀況為石英長(zhǎng)石砂巖、千枚巖、板巖，局部見(jiàn)礫石及硅質(zhì)條帶，偶見(jiàn)凝灰質(zhì)砂巖；中部見(jiàn)變質(zhì)長(zhǎng)石砂巖；上部偶夾片巖；因此使用空壓機(jī)加壓打磨輔以簡(jiǎn)單人工開(kāi)挖。4月上旬完成外運(yùn)農(nóng)田土改良土壤，分三種不同方式添加植生袋后回填種植土，自然沉降后進(jìn)行洇坑等施工工序。4月中旬按常規(guī)施工工序栽植刺槐（規(guī)格為高度250cm，胸徑為5cm），栽植后初次澆水為防栽植穴漏水，按照少量多次的原則漫滲。第一次澆水后按常規(guī)技術(shù)管理，觀察記錄出苗、發(fā)芽速度、抽枝高度等，分析評(píng)價(jià)綜合效果。

　　3.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

　　3.3.1 綠化效果

　　參照試驗(yàn)數(shù)據(jù)，比較單一栽植刺槐、刺槐+植生袋、刺槐+紅粘土漫坑三種栽植方式而言，刺槐+植生袋具有發(fā)芽率高、年平均抽枝長(zhǎng)度多、枝條生長(zhǎng)均勻、成活率高等優(yōu)點(diǎn)。

　　附已完成觀測(cè)表及對(duì)照表

　　表1 不同材料栽植苗木效果

栽植方式栽植時(shí)間（月、日）發(fā)芽期（月、日）年平均抽枝長(zhǎng)度（cm）平均胸徑（cm）發(fā)芽率（%）均一性刺槐4.15～4.205.10～5.30145.246.5不均勻刺槐+植生袋4.15～4.205.10～5.3026.55.688.7均勻刺槐+紅粘土漫坑4.15～4.205.10～5.30125.362.5較均勻

　　注：年平均抽枝長(zhǎng)度、發(fā)芽率、均一性為多次試驗(yàn)調(diào)查結(jié)果平均值。

　　3.3.2 保持水土能力

　　由于樹(shù)冠截留、苗根蓄水、林地滲透的作用，從而減少了地徑流量和減緩了徑流速度，減輕了土壤侵蝕。

　　三種栽植方式比較而言，在保持水土能力方面依次為：刺槐+植生袋>刺槐+紅粘土漫坑>刺槐（降水量多、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、雨強(qiáng)小情況下）。

　　表2 不同材料栽植苗木植被地徑流泥沙量測(cè)定

雨量（㎜）歷時(shí)（時(shí)：分）平均雨強(qiáng)（㎜/h）徑流量（m3/km2）土壤侵蝕量（t/ km2）刺槐刺槐+植生袋刺槐+紅粘土漫坑刺槐刺槐+植生袋刺槐+紅粘土漫坑75.65:439.8430.4364.3435.925.3014.3621.2136.50:4054.75415.32306.14413.269.416.2610.9140.13:159.442876.41865.42768.85.242.143.32

　　注：以上數(shù)據(jù)均為7～8月多次試驗(yàn)調(diào)查結(jié)果平均值。

　　3.3.3 改良土壤作用

　　所選用試驗(yàn)材料為刺槐，屬豆科刺槐屬，根系（側(cè)根）發(fā)達(dá)，根糵性強(qiáng)，為強(qiáng)陽(yáng)性樹(shù)種，較耐干旱貧瘠，為淺根性樹(shù)種。從地上年平均抽枝長(zhǎng)度及地下根的分布狀況和根的抗拉強(qiáng)度可以看出，生長(zhǎng)速度的快慢直接影響地下根的生長(zhǎng)，影響植物水土保持和抵抗侵蝕的能力，這種影響是成正比的。所選試驗(yàn)植物對(duì)改良土壤物理性狀和增加土壤養(yǎng)分狀況效果明顯，在良好環(huán)境條件下可自然增加根的密度。據(jù)測(cè)定三種栽植方式，在改良土壤方面能力大小依次為：刺槐+植生袋>刺槐+紅粘土漫坑>刺槐。

　　表3 不同材料栽植苗木地下部分測(cè)定

栽植方式根徑（﹥8cm）根（8～1cm）須根（﹤1cm）根的抗拉力（kg/cm2）刺槐5.13733.15140.558199刺槐+植生袋5.35273.23090.5824123刺槐+紅粘土漫坑5.14233.12230.5613105

　　注：以上數(shù)據(jù)均為11月15日測(cè)定值。

　　表4 不同材料栽植前后土壤理化性測(cè)定 

不同材料對(duì)比全氮N%全磷P%有機(jī)質(zhì)%PH值全鹽%刺槐+植生袋前0.170.222.907.801.04后0.240.173.027.680.96刺槐+紅粘土漫坑前0.180.222.897.851.06后0.230.183.007.700.94刺槐前0.180.212.907.881.03后0.300.153.227.600.87

　　注：換填土為同一農(nóng)田土，后期測(cè)定同為9月12號(hào)測(cè)定；土層均以厚度30㎝以?xún)?nèi)測(cè)定。

　　三、試驗(yàn)結(jié)論

　　根據(jù)試驗(yàn)過(guò)程中三種不同的栽植方式綠化防護(hù)效果來(lái)看，在惡劣的自然條件脅迫的威脅下，通過(guò)一種人工使用高科技產(chǎn)品的方法改良植物生長(zhǎng)的環(huán)境保持水分的流失，具有能提高苗木成活率，減少后期補(bǔ)植苗木所帶來(lái)的一系列不良因素，減少投資資金浪費(fèi)；以及能很快形成比較穩(wěn)定的保持水土、降低地表徑流的植群落的良好效果。

　　我們力求采取苗木跟植生袋相結(jié)合使用的防護(hù)結(jié)構(gòu)；通過(guò)人工的方式誘導(dǎo)，加速植物的生長(zhǎng)、演替，使綠化后的植物群落與相鄰地區(qū)相互吻合，以達(dá)到形成保持水土、降低地表徑流的自然生態(tài)系統(tǒng)。

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