魏明惠，唐威

(中鐵第五勘察設計院集團有限公司，北京 102600)

既有包蘭線是我國50年代自行設計、施工的第一條沙漠鐵路。由于既有線已不能滿足沿線地區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展對鐵路運輸?shù)男枨螅虼艘獙扔秀y川南至蘭州東段線路進行擴能改建。擴能改建工程中，不僅要對項目所經(jīng)過的環(huán)境敏感區(qū)進行分析評價，也要對鐵路周圍的植被防護體系進行研究，探討適宜該地區(qū)的生態(tài)恢復措施，確保沙漠鐵路的行車安全，為干旱地區(qū)鐵路建設的生態(tài)恢復提供參考。

1 項目區(qū)主要環(huán)境概況

1.1 自然概況分析

線路通過地區(qū)屬中溫帶干旱和半干旱氣候區(qū)。地貌包括寧夏平原、低緩丘陵與山前沖、洪積平原、剝蝕中山、黃土梁峁及寬谷區(qū)和黃河階地等類型。線路所經(jīng)區(qū)域大部分地區(qū)的土壤主要是黃土母質(zhì)上發(fā)育起來的，以黃綿土、灰鈣土和黑爐土等為主。晝夜、四季溫差大，降雨集中，蒸發(fā)強烈。年平均氣溫8.3～9.5℃。年平均降水量181.1～319.6 mm，雨季集中在7、8、9三個月，年平均蒸發(fā)量1 457.7～2 109.9 mm。沿線出露地層有第四系、上第三系、白堊系、侏羅系、三疊系、二疊系、石灰系、泥盆系、寒武系、震旦系等地層。

1.2 生態(tài)景觀概況分析

工程經(jīng)過的寧夏回族自治區(qū)境內(nèi)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)開發(fā)歷史久遠，受人為活動干擾較為明顯，植被主要以農(nóng)業(yè)栽培植被為主，生態(tài)環(huán)境呈明顯次生特點，因此區(qū)域景觀構(gòu)成為半自然景觀生態(tài)，景觀類型以耕地景觀、園地景觀和草地景觀等相間組成的景觀為主;城市生態(tài)系統(tǒng)組成的人工生態(tài)景觀和林地景觀組成的景觀類型數(shù)量較少;工程經(jīng)過的甘肅省境內(nèi)，植被主要為荒漠植被，區(qū)域景觀構(gòu)成主要為自然景觀，類型以草地景觀為主;林地景觀、耕地景觀和城市生態(tài)系統(tǒng)組成的人工生態(tài)景觀組成的景觀類型數(shù)量較少。

2 對現(xiàn)有植被的影響分析

從20世紀50年代起，鐵道部、中科院等單位采用“以固為主、固阻結(jié)合的五帶一體”防沙固沙體系，1956年～1964年近10年間沙坡頭段鐵路北側(cè)沒有停止過人工植物的栽種，對鐵路沿線兩側(cè)周邊生態(tài)環(huán)境向良性轉(zhuǎn)化起到了重要作用，同時也保證了包蘭鐵路運營的暢通無阻［1，2］。進入20世紀80年代后，對于包蘭鐵路沿線的研究進入了新的階段，尤其是中國科學院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所沙坡頭沙漠試驗研究站，對不同年代栽植的植被進行研究［3］。本次工程必將對既有線沿線已經(jīng)處于穩(wěn)定狀態(tài)的植被防護體系造成破壞，因此，需要在工程施工期間以及完工后加強植被恢復措施，以保證鐵路運行安全。

3 結(jié)果與措施

鐵路工程建設的生態(tài)保護和恢復是指為緩和鐵路建設的環(huán)境影響，遵循生態(tài)規(guī)律，對生態(tài)環(huán)境采取對策和措施進行保護和人工方法恢復的活動［4］。對于沿既有鐵路進行改擴建工程中的生態(tài)環(huán)境措施，應包括以下幾方面內(nèi)容，一是對既有鐵路建設時所采取的環(huán)境措施進行調(diào)查，尤其是經(jīng)過生態(tài)脆弱區(qū)時的所采取的植被恢復措施和效果進行研究;二是采取何種植被措施對原有生態(tài)系統(tǒng)進行完善;三是對于新建工程區(qū)域采取何種植被措施進行恢復。

3.1 既有鐵路植被恢復措施的研究

包蘭鐵路是我國第一條沙漠鐵路，沿線生態(tài)環(huán)境惡劣，中國科學院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所沙坡頭沙漠試驗研究站、內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學、蘭州大學及北京師范大學等科研院所針對此區(qū)域的生態(tài)植被恢復做了很多研究，掌握和了解了區(qū)域內(nèi)的植物群落組成、演替變化等規(guī)律。

徐彩琳等從植物一土壤結(jié)皮一水分三者間的關系出發(fā)，對干旱荒漠區(qū)人工植物群落演替模式及其生態(tài)學機制進行研究發(fā)現(xiàn)，由于流沙經(jīng)過草方格沙障固定和種植植物后，沙土表層形成風積物結(jié)皮，隨著土壤結(jié)皮層逐漸增厚，嚴重影響了沙土水分的傳導，使土壤含水量隨固沙時間的增加而明顯地降低。這樣，適宜于流沙掩埋的先鋒沙漠植物失去了自我更新繁衍的條件，逐步退出植物群落。人工栽植的深根性喬灌木在耗干土壤深層的水分之后，再加上自我更新能力差，也退出植物群落。這樣群落植被的組成結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化，逐漸由人工栽植的多年生灌木、半灌木結(jié)構(gòu)演變?yōu)橐荒晟荼局参镎純?yōu)勢的草本、半灌木結(jié)構(gòu)。目前，鐵路沿線原人工栽植的植物群落已經(jīng)演替為油蒿 +草本植物 +孢子植物群落［3］。這也是近年來原包蘭線人工栽植的植物群落迅速衰退的主要原因。而按照地帶性與氣候性的特點，待沙土發(fā)育成地帶性土壤，植物群落將發(fā)育成地帶性植被——紅砂植物群落或短花針茅群落［5］。

所以銀川南至蘭州東段的改建擴能工程的植被恢復措施，需要根據(jù)線路兩側(cè)現(xiàn)有不同的植被類型、土地利用現(xiàn)狀以及參考已有的研究成果，來選定植物品種和工程措施，以保證生態(tài)修復的效果。

3.2 既有線植被防護措施的恢復

由于土壤、水分和植物群落之間關系的變化，導致原包蘭線植被防護體系出現(xiàn)衰退現(xiàn)象，因此對于沿既有線進行改建擴能的路段，應首先采取措施對現(xiàn)有防護體系進行恢復:(1)加固原有草方格沙障，抑制流沙;(2)對于改線工程未破壞的已經(jīng)穩(wěn)定的油蒿+草本植物+孢子植物群落，不進行人工擾動;(3)由于工程占地而破壞的區(qū)域，在設置草方格后，栽植油蒿、花棒、中間錦雞兒、檸條等植物;(4)由于鐵路電氣化改造，原五位一體的防護措施中的防火帶防護作用不再突出，因此在增建工程的防護措施內(nèi)不再設防火帶。

3.3 新建工程區(qū)域的植被措施

主要依據(jù)地質(zhì)條件的不同采取不同的生態(tài)防護措施。

3.3.1 黃河沖積平原及河谷區(qū)生態(tài)措施

主要是銀川沖積平原區(qū)(K535+400～K558 +750)和衛(wèi)寧黃河河谷區(qū)(K624+000～CK706+ 600)，為平坦開闊的黃河一、二級階地。由于受地形、氣候、土壤、水文地質(zhì)等自然條件及灌溉等因素的影響，土壤出現(xiàn)了不同程度的次生鹽漬化，因此植物選擇以沙旱生及耐鹽灌木為主，在路基兩側(cè)30 m范圍內(nèi)種植紫穗槐、沙棗、枸杞等。

3.3.2 干旱戈壁及荒丘戈壁區(qū)生態(tài)措施

主要分布于賀蘭山、香山、祁連山前及祁連山間的山前及山間沖洪積平原區(qū)的干旱戈壁區(qū)，以及分布于青銅峽至中寧、平川至白銀及皋蘭至什川段的荒丘戈壁區(qū)。

戈壁灘的生態(tài)防護措施主要是保護路基不被損害，一般采用碎石路基，植被措施主要以自然恢復為主。局部的風積沙區(qū)域參照原既有線“五位一體”的防護措施，進行防沙治沙，但不再設置防火帶。

3.3.3 中低山及黃土梁峁區(qū)生態(tài)措施

對于穿越中低山區(qū)和黃土梁峁區(qū)的線路，重要是營造坡面防護體系，防止水土流失。坡面防治體系是通過在坡面上沿等高線開溝筑埂，修成不同形式的水平臺階，用截短坡長，減緩坡度，造成小量的蓄水容積的辦法，起到蓄水保土的作用，為生態(tài)系統(tǒng)創(chuàng)造良好的生態(tài)環(huán)境，提供有利的水、肥、氣、熱條件，并根據(jù)坡向選擇不同的灌草措施。(a)陰坡半陰坡上部及殘塬區(qū)的梁峁頂，以沙棘、山桃、檸條為主的水保林和以紫花苜蓿為主的牧草，實行林草間作;(b)陰坡半陰坡下部主要以栽植山杏、檸條為主;(c)陽坡半陽坡栽植沙棘、檸條為主的混交水保林。

4 結(jié)論

掌握項目區(qū)所在地植被群落演替的基本規(guī)律是實施生態(tài)恢復的基本要求，包蘭至銀川段鐵路擴能改造中的生態(tài)環(huán)境問題重點是環(huán)境的生態(tài)恢復。通過實地調(diào)查和查閱文獻，從土壤、水分和植物群落三者之間的關系明確了人工植被群落衰退的根本原因，并依據(jù)此結(jié)果按照不同的立地條件實施生態(tài)恢復措施，為鐵路的順利開通和運行提供生態(tài)保障。

［1］ 李嘉.沙漠鐵路周邊生態(tài)環(huán)境恢復演化研究［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學，2009，37(21):10115－10117.

［2］ 徐彩琳，李自珍.干旱荒漠區(qū)人工植物群落演替模式及其生態(tài)學機制研究［J］.應用生態(tài)學，2003，14(9):1451－1456.

［3］ 于云江，林慶功.從植被演替和抗風性研究包蘭線沙坡頭段人工植被穩(wěn)定性［J］.自然資源學報，2002，17(1):63－69.

［4］ 張潔瑜，李耀增，陳澤昊，等.我國鐵路建設生態(tài)保護與恢復的發(fā)展趨勢展望［J］.鐵道勞動安全衛(wèi)生與環(huán)保，2010，37(3):143－145.

［5］ 趙興梁.沙坡頭地區(qū)植物固沙問題的探討［A］.中國科學院沙坡頭沙漠試驗研究站.騰格里沙漠沙坡頭地區(qū)流沙治理研究(二)［C］.銀川:寧夏人民出版社，1988.