趙麗芳

（大呼高速公路建設(shè)管理處，山西 大同 037000）

0 引言

在公路的修建過程中，大量的土石方填挖作業(yè)會形成較多的裸露坡面，不可避免地會對周邊生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生一定的影響和破壞。其中，路塹坡面由于大多為生土層，有效養(yǎng)分貧乏，土壤結(jié)構(gòu)破壞，降水和風(fēng)蝕導(dǎo)致坡面的水分養(yǎng)分流失，均不利于實(shí)施植被恢復(fù)技術(shù)措施。

目前，邊坡植被恢復(fù)技術(shù)方面已有較多措施，如三維植被網(wǎng)、液壓噴播、客土噴播、噴混植生技術(shù)等。三維網(wǎng)植草法只適用于坡率較緩的邊坡，應(yīng)用范圍狹窄，養(yǎng)護(hù)成本高，植物成活率低；液壓噴播技術(shù)耗費(fèi)資源多，護(hù)坡效果差，植物成活率低，固坡效果差，坡面易坍塌破裂；客土噴播技術(shù)施工工藝繁瑣、養(yǎng)護(hù)過程長，養(yǎng)護(hù)成本高，適應(yīng)范圍狹窄；噴混植生技術(shù)施工操作復(fù)雜，坡面易破裂坍塌，固坡效果差，養(yǎng)護(hù)操作復(fù)雜并且時(shí)間長。以上幾種技術(shù)要在短期內(nèi)達(dá)到較好的綠化效果，需要投入的成本也較高，大多在100元/m2以上[1-2]。而點(diǎn)多線長的高速公路限制了養(yǎng)護(hù)車輛和人員的正常作業(yè)，養(yǎng)護(hù)也較為不便，養(yǎng)護(hù)期的投入將隨著時(shí)間的推移和巖石的風(fēng)化，混凝土的老化和鋼筋的腐蝕，也會越來越大[1]。因此，本文在山西北部寒冷、干旱、風(fēng)沙地區(qū)開展公路植被恢復(fù)新技術(shù)研究，探索施工和養(yǎng)護(hù)成本較低的成套技術(shù)，對于植被恢復(fù)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，對于今后自然條件相同或相近地區(qū)高速公路建設(shè)中的植被恢復(fù)技術(shù)借鑒，均具有重要意義。

1 項(xiàng)目概況

大同至呼和浩特公路大同至右衛(wèi)段（簡稱大呼高速公路）起于本項(xiàng)目公路與得大高速相連而新建的戶部立交樞紐，迄于右玉縣殺虎口村，連接內(nèi)蒙古和（和林格爾）殺（殺虎口）公路。路線全長103.18 km，全線采用四車道高速公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，全線3 m高以上的邊坡約有480處，總長度達(dá)到近40 km。

項(xiàng)目區(qū)域?qū)儆诟珊岛桶敫珊禋夂騾^(qū)，土壤質(zhì)地大部分為質(zhì)地較輕、遇水立即分散、抗蝕力低的黃土母質(zhì)，是全國水土流失最為嚴(yán)重的地區(qū)之一。該地區(qū)多年平均降雨量為400 mm左右，屬于典型的干旱少雨地區(qū)。

2 植被恢復(fù)技術(shù)總體原則和思路

2.1 總體原則

a）與道路安全、路基防護(hù)設(shè)計(jì)相結(jié)合，確保道路運(yùn)輸安全。

b）優(yōu)先考慮植被恢復(fù)和防治水土流失等生態(tài)功能，兼顧美化和景觀效果。

c）選擇成活率高、壽命長、養(yǎng)護(hù)成本低和管理較粗放的綠化方案，不得引進(jìn)入侵樹種。

d）綠化方案應(yīng)盡量與周圍景觀、自然環(huán)境相協(xié)調(diào)，創(chuàng)造優(yōu)美和諧的行車環(huán)境。

2.2 設(shè)計(jì)思路

著眼于公路植被恢復(fù)設(shè)計(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)的全過程開展植物、種植工藝和養(yǎng)護(hù)方案的選擇工作。首先，在對項(xiàng)目當(dāng)?shù)氐泥l(xiāng)土植物調(diào)查的基礎(chǔ)上，篩選采用檸條為邊坡綠化的主要樹種，檸條屬于豆科植物，根系極為發(fā)達(dá)，主根入土深，株高為40～70 cm，最高可達(dá)2 m左右，是水土保持和固沙造林的重要樹種之一，屬于優(yōu)良的固沙和綠化荒山植物[2]。在種植工藝的選擇和養(yǎng)護(hù)方案方面，本研究選用了一定面積不同土質(zhì)邊坡的試驗(yàn)段開展了秸稈育苗缽一體化綠化技術(shù)的應(yīng)用示范。通過試驗(yàn)段的試驗(yàn)、數(shù)據(jù)觀測、效果驗(yàn)證，最終優(yōu)化確定植被恢復(fù)技術(shù)方案，并在全線進(jìn)行推廣。

3 試驗(yàn)段采用技術(shù)及效果

3.1 秸稈育苗缽一體化綠化技術(shù)

本技術(shù)采用國家專利產(chǎn)品——秸稈育苗缽為容器育苗進(jìn)行路塹邊坡的綠化。利用秸稈育苗缽進(jìn)行綠化，缽苗一體化栽植，成活率高，不緩苗，可實(shí)現(xiàn)真正意義上的帶土栽培，且育苗缽材料在土壤中容易分解，能增加土壤有機(jī)質(zhì)和提高土壤肥力。

采用秸稈育苗缽育苗，并進(jìn)行缽苗一體化坡面栽植。采用秸稈育苗缽作為植物發(fā)育初期的育苗容器，并填充科學(xué)配方的營養(yǎng)基質(zhì)，坡面綠化時(shí)育苗缽和植物一體化栽植，育苗前使育苗缽吸水達(dá)到飽和，可提供植物生長初期的養(yǎng)分和水分需求[3]。同時(shí)，植物為護(hù)根苗，移栽不會對苗木的根系產(chǎn)生擾動和損傷，更利于苗木的成活和生長，一旦苗木木質(zhì)部發(fā)育完成，即具有抗凍的作用，因此，這項(xiàng)技術(shù)具有明顯的抗旱、抗寒效果。

3.2 邊坡臨界坡率和臨界坡長的研究

坡率和坡長因子是影響邊坡土壤沖刷量的主要地形因素，而邊坡土沖刷量的多少直接影響邊坡的穩(wěn)定性，在一定范圍和條件下，土壤養(yǎng)分和水分流失量對邊坡植被的生長影響較大。

基于黃土地區(qū)植被防護(hù)、土壤侵蝕、植被的生態(tài)水文效應(yīng)研究和大呼高速公路路基邊坡設(shè)計(jì)中采用的邊坡坡率（1∶0.75和1∶1）和坡長（3 m），提出并確定了本項(xiàng)目土壤侵蝕的臨界坡率和臨界坡長。

在自然降雨條件下，經(jīng)過對不同土質(zhì)和不同坡率的侵蝕量分析，測定得出表1。

表1 不同土質(zhì)和坡率下的年均侵蝕量 t/km2·a

從表1可以看出，在相同雨強(qiáng)和雨量情形下，均存在隨坡率增大，侵蝕量呈增大的趨勢，可以認(rèn)為1∶0.75為該工程沿線不同土質(zhì)的臨界坡率，即為侵蝕量最大的坡率。邊坡施工中可盡量避開臨界坡率范圍，減少坡面土壤的流失量，為植物生長提供良好的水肥環(huán)境，降低了坡面土壤的改良和恢復(fù)技術(shù)要求，為植物的生長提供了一個(gè)相對穩(wěn)定的土壤環(huán)境，更有利于提高綠化的成活率。

根據(jù)我國的土壤侵蝕強(qiáng)度分級指標(biāo)和本地區(qū)高速公路邊坡現(xiàn)場情況來看，坡面平均侵蝕深度大于4 mm/hm2時(shí)，坡面就出現(xiàn)較為嚴(yán)重的沖刷。因此，可以認(rèn)為此時(shí)采取植草防護(hù)已無法滿足沖刷防護(hù)的要求，應(yīng)采取相應(yīng)的工程防護(hù)措施，坡面平均土壤侵蝕深度為4 mm/hm2時(shí)的坡長即為臨界坡長。臨界坡長的研究采用的是現(xiàn)場試驗(yàn)和數(shù)學(xué)模型的方法，不同土質(zhì)不同坡率年均侵蝕深度的試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 風(fēng)化巖土、粗質(zhì)粉砂土、鹽漬土夾砂土液化土、濕陷性黃土4類土年均侵蝕深度 mm/hm2

從表2可以看出，隨著坡長的增加，坡面土壤侵蝕深度也呈增大的趨勢。以坡長（x）為自變量，邊坡年侵蝕深度為因變量（y），建立表2坡長與年平均侵蝕深度關(guān)系預(yù)測趨勢線，結(jié)果表明二者最佳擬合為對數(shù)關(guān)系：

因1∶0.75為臨界坡率，工程應(yīng)避開此坡率取值。因此，該方程適合求解臨界坡長的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)侵蝕強(qiáng)度分級指標(biāo)求得4種土質(zhì)類型邊坡坡率為1∶1時(shí)的臨界值約為10.5 m。

3.3 填充基質(zhì)的研制

采用深打孔并填充基質(zhì)法。針對生土層養(yǎng)分缺乏、干旱缺水、沙化嚴(yán)重的缺點(diǎn)，采用深打孔基質(zhì)與生土混勻填充的方法，使土壤中水肥環(huán)境得到明顯的改善，有利于小苗快速發(fā)育，提高抗性，成活率高。基質(zhì)與生土混勻后，可改善植物生長的小環(huán)境，為植物生長提供充足的養(yǎng)分條件，也減少了遠(yuǎn)運(yùn)種植土填充栽植孔的費(fèi)用。

采用的基質(zhì)分為秸稈育苗缽內(nèi)的填充基質(zhì)和栽植孔內(nèi)營養(yǎng)土配制基質(zhì)，缽內(nèi)填充基質(zhì)成分組成為壤土+農(nóng)家肥+礦粉（顆粒狀的硅石、珍珠巖和粗砂）+復(fù)合肥，組成比例為50%+15%+25%+10%。栽植孔內(nèi)營養(yǎng)土基質(zhì)的配制，首先對邊坡土壤進(jìn)行理化性質(zhì)分析，針對不同土質(zhì)條件配制不同成分的營養(yǎng)基質(zhì)，提供植物生長所需的各種元素。

3.4 試驗(yàn)段養(yǎng)護(hù)及效果

栽植初期的養(yǎng)護(hù)主要是澆水，裝苗后要及時(shí)灌足第一次水，以濕透全部營養(yǎng)土為宜。植被發(fā)育期間，每天澆水2次，養(yǎng)護(hù)期約為10 d。當(dāng)植被生長成形，根系已穿透育苗缽后，深入邊坡原有土壤時(shí)，即可實(shí)現(xiàn)“零養(yǎng)護(hù)”[1]。

如植株根莖沒有木質(zhì)化時(shí)，易受冬季凍害，因此，需在栽植當(dāng)年的冬季進(jìn)行冬季養(yǎng)護(hù)。主要方式是在入凍之前（第一次霜降之后）澆防凍水，灌水保溫利用水熱容量大的特點(diǎn)，保持土溫較少凍土深度，減少地面熱輻射，能顯著減輕凍害程度[1]。

2009年8月，采用該植被恢復(fù)技術(shù)在本項(xiàng)目實(shí)體工程路塹邊坡栽植檸條12000 m2，坡面土壤有粗質(zhì)粉砂土、膨脹土、濕陷性黃土等類型，土壤構(gòu)成較為復(fù)雜，栽植當(dāng)年年均降水量442.8 mm，年平均氣溫3.6℃，極端最高溫36℃，極端最低溫-40.4℃，對植物生長極為不利。栽植當(dāng)年進(jìn)行了一次冬季養(yǎng)護(hù)，次年植被存活率達(dá)到了90%以上。

秸稈育苗缽一體化綠化技術(shù)成本計(jì)算將秸稈原料費(fèi)、黏合劑費(fèi)用、制缽機(jī)械費(fèi)用、人工費(fèi)、電費(fèi)和水費(fèi)均包括在內(nèi)，將秸稈育苗缽大棚育苗和上坡打孔栽植及養(yǎng)護(hù)費(fèi)用均計(jì)算在內(nèi)，秸稈育苗缽綠化成本約為20元/m2。

4 整體采用該技術(shù)后的效果及效益分析

經(jīng)過試驗(yàn)段的試驗(yàn)驗(yàn)證，該技術(shù)在本項(xiàng)目的邊坡綠化中取得了較好的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益，因此，在全線加以推廣應(yīng)用。選用了本項(xiàng)目中部分土質(zhì)較差（如濕陷性黃土、膨脹土、風(fēng)化砂巖等）的路段采用該技術(shù)，推廣的面積約為50000 m2，該技術(shù)的工程方案總投資為98萬元，原設(shè)計(jì)圬工防護(hù)的總投資約為590萬元[4]，該技術(shù)比原圬工防護(hù)方案總投資節(jié)約83%以上。

采用本技術(shù)綠化后只需在坡面栽植后進(jìn)行10 d左右的澆水養(yǎng)護(hù)，即可實(shí)現(xiàn)零養(yǎng)護(hù)，與周邊的植被群落一樣依靠自然降水實(shí)現(xiàn)自然生長，大大地提高了養(yǎng)護(hù)便利化水平，節(jié)約了大量的養(yǎng)護(hù)成本。

經(jīng)觀測，采用該技術(shù)的不同土質(zhì)和地質(zhì)邊坡在綠化3年后，基本建立了穩(wěn)定、覆蓋度高的植被生態(tài)系統(tǒng)，依靠檸條根系強(qiáng)大的橫向加筋，縱向錨固作用，基本實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定坡面的效果，運(yùn)行7年來，邊坡未發(fā)生滑坡和滑塌事件。

5 結(jié)語

本文介紹的秸稈育苗缽一體化綠化技術(shù)充分考慮了邊坡立地條件的特點(diǎn)，提出了保水、保肥營造植物生長小環(huán)境的綠化新技術(shù)，篩選了適應(yīng)性強(qiáng)的鄉(xiāng)土植物，提出了邊坡的臨界坡長和臨界坡率，可實(shí)現(xiàn)后期零養(yǎng)護(hù)。從公路全生命周期來分析，該技術(shù)將植被恢復(fù)的施工和養(yǎng)護(hù)一并考慮，有效降低了養(yǎng)護(hù)成本，是踐行綠色交通，促進(jìn)公路發(fā)展轉(zhuǎn)型升級，建設(shè)綠色公路的有益實(shí)踐。該技術(shù)成功解決了黃土地區(qū)寒、旱、沙化條件下高速公路植被成活率低、恢復(fù)困難的問題，極大地促進(jìn)了植被恢復(fù)技術(shù)進(jìn)步。