鐵路沿線植被景觀建設(shè)方法探討

霍俊芳，張 菊

（1.鹿泉金隅鼎鑫水泥有限公司二分公司，河北 鹿泉 050200；2.唐山市豐南區(qū)林業(yè)局，河北 豐南 063300）

鐵路沿線植被景觀建設(shè)方法探討

霍俊芳1，張 菊2

（1.鹿泉金隅鼎鑫水泥有限公司二分公司，河北 鹿泉 050200；2.唐山市豐南區(qū)林業(yè)局，河北 豐南 063300）

鐵路建設(shè)會導(dǎo)致通過區(qū)地層或山體不穩(wěn)定、植物覆蓋率降低、風(fēng)化作用加強、水土流失加劇等問題，鐵路沿線生態(tài)環(huán)境保護受到了前所未有的重視，植被景觀建設(shè)是鐵路沿線生態(tài)環(huán)境建設(shè)的重點和難點。該文根據(jù)鐵路沿線的環(huán)境情況，總結(jié)了鐵路沿線植被景觀建設(shè)原則，植被景觀建設(shè)技術(shù)方法，鐵路沿線植被景觀建設(shè)過程存在的問題及解決途徑，為生態(tài)恢復(fù)技術(shù)在鐵路沿線的產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用提供參考依據(jù)。

鐵路沿線；景觀建設(shè)；生態(tài)環(huán)境保護；生態(tài)恢復(fù)

鐵路工程建設(shè)通常會對通過區(qū)地表結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大改變，通過加載、卸載、滲流、熱流等多種作用形式對沿線生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生擾動，導(dǎo)致區(qū)域地層或山體不穩(wěn)定，植物覆蓋率降低、風(fēng)化作用加強、水土流失加劇等后果[1]。鐵路對沿線環(huán)境的影響一般在線路兩側(cè)300m以內(nèi)。當(dāng)擾動強度超過環(huán)境的承載力時，造成環(huán)境的不可逆破壞，進而可能產(chǎn)生次生災(zāi)害；由此導(dǎo)致滑坡、泥石流等嚴重地質(zhì)災(zāi)害，并對交通線路形成損壞。一般來說，線路越長，通過區(qū)地質(zhì)環(huán)境越復(fù)雜，其影響和破壞的程度就越大。據(jù)不完全統(tǒng)計，世界上75%以上滑坡災(zāi)害與人類工程活動有關(guān)；中國鐵路沿線由于人為原因形成的泥石流溝就有170多條[2]。

1 鐵路建設(shè)對環(huán)境的影響

1.1 征占用地、破壞植被

工程建設(shè)中路基填筑、橋遂建設(shè)、取棄土作業(yè)、施工便道、倉儲等不可避免要占用土地、鏟挖植被，或者壓實地面、踏踩地表覆蓋層，從而改變地表結(jié)構(gòu)。在戈壁荒漠、山地等生態(tài)脆弱地帶，這種活動會因擾動地表“結(jié)皮”或“礫冪”，破壞土壤和植被結(jié)構(gòu)，促進沙漠化或石漠化的發(fā)展。

1.2 加速沿線水土流失

鐵路建設(shè)將對沿線土壤產(chǎn)生壓踏和損毀，導(dǎo)致土壤和植被結(jié)構(gòu)破壞，土壤微生物消失，土壤毛管水消失，進而導(dǎo)致土壤貧瘠化，無法提供水分和營養(yǎng)物質(zhì)供植物生長。建設(shè)工程對區(qū)域環(huán)境產(chǎn)生帶狀切割和斑狀切割，過多的裸露地面，地表水流沖刷嚴重，加速水土流失狀態(tài)，并可能誘發(fā)嚴重生態(tài)環(huán)境問題，如：滑坡、泥石流等。

1.3 阻隔野生動物活動

鐵路工程為線型工程，工程建設(shè)將會對整體生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生線性切割，將原有生境一分為二，使區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的物流、能流、物種流被迫發(fā)生改變，尤其是會對野生動物的活動形成阻隔。此外，工程建設(shè)占用大量土地將會使原來棲息于這些地區(qū)的野生動物失去部分自然棲息、繁殖的場所及食物基地[3]。一些敏感的、對棲息環(huán)境要求較高的野生動物將會受到鐵路建設(shè)的影響。

1.4 生態(tài)型用水的阻隔

生態(tài)型用水是指保證恢復(fù)和維持生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展所需的水量，即提供一定質(zhì)量和數(shù)量的水給自然生境，以求最小化地改變自然生態(tài)系統(tǒng)的過程，并保護物種多樣性和生態(tài)完整性[4]。生態(tài)型用水在人類的建設(shè)開發(fā)活動中往往被忽視。由于原有地貌甚至地質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變，原有的地表水和地下水徑流方向被迫改變，有時會引起局部生態(tài)用水產(chǎn)生嚴重短缺的問題。

2 鐵路沿線景觀植被選擇原則

植被選擇是鐵路沿線植被恢復(fù)成功和區(qū)域良好景觀建立的關(guān)鍵因素，在植物種類選擇上需要考慮多方面的因素，如土壤條件對植物的制約性、植物與周圍景觀的融合性、植物的生態(tài)效應(yīng)、植被的自然演替規(guī)律等。

2.1 以土壤條件為基礎(chǔ)

鐵路建設(shè)過程中大量的開山挖石使原有的土壤條件產(chǎn)生了較大的改變，表現(xiàn)為土壤缺損程度高、穩(wěn)定性差、土壤水肥分布不均勻、土壤硬度大、過高或過低的pH值等，為了保證植物栽培的成功，建立長久的、自然的景觀格局，在選擇植被類型上應(yīng)充分考慮其對貧瘠土壤的適應(yīng)性。

2.2 從景觀融合的角度考慮

景觀是指土地及土地上的空間和物質(zhì)所構(gòu)成的綜合體。它是復(fù)雜的自然過程和人類活動的烙印。景觀具有經(jīng)濟、生態(tài)和文化的多重價值，已成為表達社會和自然空間特征的常用方法。而景觀格局特征在維護生物多樣性，保護物種，完善整體結(jié)構(gòu)和功能，促進景觀結(jié)構(gòu)自然演替以及抗干擾能力等方面是不同的[5]。現(xiàn)在，人類對景觀結(jié)構(gòu)的影響將隨著人類歷史的延長和技術(shù)的發(fā)展而越發(fā)強烈，隨著人類活動范圍的日益擴大，正在有越來越多的自然景觀被人工景觀所逐漸代替[6]。

根據(jù)黃土高原地區(qū)以往盲目改造林相和追求植樹造林面積導(dǎo)致生態(tài)建設(shè)失敗的教訓(xùn)說明，對景觀生態(tài)價值的認識與區(qū)域生態(tài)安全評價，需要考慮區(qū)域生態(tài)承載力[7]與景觀生態(tài)服務(wù)功能的持續(xù)性[8]等多方面因素。Ludwing等[9]在4種不同景觀結(jié)果中的研究表明：景觀中的灌叢斑塊對景觀功能有重要影響。沒有灌叢斑塊的景觀其徑流損失比有斑塊的景觀多25%，條紋狀和線狀灌叢鑲嵌格局比點狀灌叢鑲嵌格局截獲徑流的能力高8%且生產(chǎn)力提高10%。而且灌木與喬木有利于路域景觀與周圍景觀的相互融合。

鐵路沿線景觀的再造需要充分考慮區(qū)域原有景觀的協(xié)調(diào)性和人工景觀的穩(wěn)定性。由于鐵路沿線工程建設(shè)對環(huán)境的高強度破壞，建議在平原采用以喬木為主的風(fēng)景防護林景觀，在山區(qū)則采用以灌叢、灌草叢為主的生態(tài)和風(fēng)景兼顧的地表保護景觀。

2.3 從生態(tài)效應(yīng)考慮

2.3.1 穩(wěn)定邊坡結(jié)構(gòu) 植物對增強鐵路沿線邊坡的穩(wěn)定性有一定的貢獻。據(jù)孟慶華等[8]報道，在地形梯度上設(shè)立灌叢緩沖帶和減少斑塊面積，建立鑲嵌景觀格局，相當(dāng)于減少了坡長和坡度，增加了邊坡的穩(wěn)定。眾多學(xué)者（張洪江、許岳飛、石禮培、鄧輔唐等）[10-13]均認為栽植多種植物類型，有利于增加坡面粗糙度、削弱徑流動能以及雨滴勢能、降低水蝕對坡面的破壞。因此，草、灌、藤相結(jié)合的多種形式的植被類型更有利于邊坡的穩(wěn)定，在邊坡的植物選擇上應(yīng)盡量豐富植被類型。

2.3.2 增加土壤保水保肥能力 土壤中養(yǎng)分和水分的含量對植物的生長有一定作用，而植物對土壤的水肥能力也有一定的反作用。許岳飛等人[11]將豆科灌木（Cajanus cajan）、銀合歡（Leucaena leucocephala）、禾本科牧草非洲狗尾草（Setaria sphacelata）、高羊茅（Festuca arundinacea）以及豆科藤本牧草大翼豆（Macroptilium atropureum）、豆科草本白三葉 （Trifoli um repens） 和雜三葉（Trifolium hydridum）進行組合，以測定不同組合方式的水土保護效果，最后通過水土保持功能的多項測定分析，“灌+草+藤”復(fù)合型模式——“木豆+非洲狗尾草+高羊茅+大翼豆+白三葉+雜三葉”模式優(yōu)于其他模式。究其原因，可能是因為灌草藤地有效的改變了毛管孔隙度與非毛管孔隙度比值。另外凋落物增加地表覆蓋度，降低地下水分蒸發(fā)。還有豆科植物有著很強的固氮能力，增加了土壤中的養(yǎng)分。據(jù)Lal R[14]報道，合歡等高等植物籬—農(nóng)作物系統(tǒng)中徑流攜帶的NO3—N、PO4—P養(yǎng)分損失較籬耕坡地為少，但徑流中鹽基離子（Ca、K、Mg、Na）卻比較高，他認為是由灌木植物籬的深根系擴大了養(yǎng)分循環(huán)的范圍，將下層土壤中鹽基離子吸收到地上部分而進入表土所致。而Mittal S P et al[15]的研究表明，豆科樹種銀合歡修剪的枝葉作為綠肥，在化肥昂貴地區(qū)可以替代部分化肥，尤其氮肥的作用。這些都說明了適當(dāng)?shù)闹参锎钆淇梢詼p少水土流失、改善甚至增加土壤肥力，特別是豆科植物在邊坡土壤水肥不足的情況下具有重要的意義，在植物選擇時應(yīng)多加考慮。

3 鐵路沿線植被景觀建設(shè)存在的問題及解決途徑

一般來說，植被的重建與恢復(fù)應(yīng)遵循所處地區(qū)的經(jīng)濟與自然環(huán)境條件。通常有3種途徑：第一種是使其自然恢復(fù)，不作人為干擾，恢復(fù)過程需要很長的時間；第二種是在人類的幫助下，恢復(fù)到初始狀態(tài)，如果成功就成為真正的恢復(fù)，如果不成功可能就恢復(fù)到某一階段；第三種是直接建立人工植被[16]。鐵路沿線情況特殊，因其土壤養(yǎng)分、水分等受限制，自然恢復(fù)通常難以進行，而建立人工植被這種途徑被廣泛應(yīng)用，但是實踐證明這種方法也是不理想的。很多邊坡植物在栽植初期生長旺盛，覆蓋率高，水土保持效果也不錯，然而隨著時間的推移，植物就會出現(xiàn)衰退現(xiàn)象，難以形成穩(wěn)定的植物群落。

究其原因，一是在生態(tài)修復(fù)過程中較多采用草本植物，對灌木、藤本植物的應(yīng)用較少，植物群落缺乏多樣性；二是生境基材的適應(yīng)性和可持續(xù)性不夠；三是建植植物覆蓋率過高不利于鄉(xiāng)土植物侵入。因此在建立人工植被的同時給予空間讓其能夠自己進行恢復(fù)的方式成了我們的最優(yōu)選擇。邊坡植物防護的最終目的是建立一個穩(wěn)定健康的植物群落，恢復(fù)其原有的生態(tài)功能，因此在邊坡防護中不僅要考慮近期控制水土流失、泥石流等自然災(zāi)害的需求，同時更應(yīng)考慮未來群落演替的類型，根據(jù)不同的防護方法和植物群落的演替規(guī)律，對目標(biāo)植物群落進行合理的設(shè)計。在進行目標(biāo)植物群落類型設(shè)計時應(yīng)找出不同坡面生態(tài)修復(fù)的限制因子，針對不同的限制因子，設(shè)計不同的群落類型，選擇不同的物種。此外，還應(yīng)注意選擇不同生態(tài)位的物種，盡量用生態(tài)適宜性強的本地植物。確定可能恢復(fù)的目標(biāo)植物群落，據(jù)此來構(gòu)建坡面先鋒植物群落，改善坡面土壤，小氣候條件以便為最終演替的目標(biāo)植物群落創(chuàng)造有利條件[17]。卓慕寧等[18]認為，草本植物可作為先鋒植物，豆科植物可改良邊坡貧瘠的土壤環(huán)境，有利于當(dāng)?shù)剜l(xiāng)土植物的自然繁衍演替，從而達到人造植被向自然植被方向演替的目的。

4 小結(jié)

鐵路沿線植被景觀建設(shè)不僅要求考慮景觀效果，還要考慮其生態(tài)功能、植被演替規(guī)律和地質(zhì)安全性。因鐵路沿線土壤條件的特異性，在植物配置時不僅要考慮景觀與環(huán)境的融合，土壤條件和植被的正常生長和演替也是關(guān)鍵因素。選擇適宜的植物種類和創(chuàng)造良好的群落結(jié)構(gòu)是植被恢復(fù)成功的保障；草本植物早期生長快，對防止初期的土壤侵蝕、減少水土流失效果好；豆科灌木植物具有固氮作用，改良土壤效果好，鄉(xiāng)土灌木適應(yīng)性強，能促進群落順向演替；喬木可防風(fēng)固沙、保持水土、維持邊坡的穩(wěn)固，對邊坡生態(tài)恢復(fù)的作用明顯；喬灌草群落保持水土的能力要強于灌草群落和草本植物群落，故在鐵路沿線植被景觀建設(shè)過程中，應(yīng)營造合理的喬灌草植物群落。

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2012-08-15