山區(qū)高速公路邊坡生態(tài)袋防護(hù)綠化技術(shù)研究

岳建東，李志強(qiáng)，張顯國(guó)，陳 晨

（1.河北省高速公路邢衡籌建處，河北 石家莊 050031；2.河北省高速公路石安管理處，河北 石家莊 050031；3.石家莊市公路橋梁建設(shè)集團(tuán)，河北 石家莊 050000）

目前河北省高速公路建設(shè)重點(diǎn)向山區(qū)轉(zhuǎn)移，隨著環(huán)保意識(shí)提高，在山區(qū)高速公路建設(shè)中，對(duì)邊坡的防護(hù)提出了生態(tài)防護(hù)的要求，如何在挖方段石質(zhì)邊坡恢復(fù)植被，在填方段減少占地面積等方面亟需新技術(shù)來(lái)解決上述問(wèn)題。采用生態(tài)袋防護(hù)工程有效的滿足了山區(qū)邊坡的生態(tài)防護(hù)要求，生態(tài)袋是用于水土保持及坡面治理工程技術(shù)產(chǎn)品，具有透水不透土的過(guò)濾功能。高質(zhì)量的環(huán)保材料具有不降解、抗老化、抗紫外線、無(wú)毒等優(yōu)點(diǎn)，它克服了砌石護(hù)坡工程防護(hù)對(duì)環(huán)境及景觀的負(fù)面影響。減少鋼筋混凝土的使用量，能夠和周圍景觀相融合。該種方法不僅能夠保證工程的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，而且在防護(hù)工程中能夠節(jié)省土地。

1 試驗(yàn)研究區(qū)自然概況

西柏坡高速公路地處暖溫帶，屬半干旱大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，冬季寒冷干燥，夏季炎熱多雨，年平均氣溫12.5℃。依據(jù)其自然氣候條件，選取高羊茅、早熟禾、黑麥草、苜蓿、沙打旺等植物品種進(jìn)行初步試驗(yàn)。

生態(tài)袋最早應(yīng)用于水利部門的庫(kù)區(qū)邊坡防護(hù)，在高速公路邊坡防護(hù)是近期隨著生態(tài)要求的提高開(kāi)始使用，生態(tài)袋防護(hù)方法主要是利用袋內(nèi)填充土壤后壓實(shí)（袋規(guī)格為82cm×44cm），采用一定的工藝進(jìn)行堆砌形成1∶0.5左右穩(wěn)定的護(hù)坡。利用其柔性防護(hù)作用及表面植物生長(zhǎng)使邊坡穩(wěn)定。但如何在生態(tài)袋工程中綠化還沒(méi)有成熟的技術(shù)。在生態(tài)袋防護(hù)工程中，一般根據(jù)所在地的氣候條件進(jìn)行初選植物品種，然后再依據(jù)邊坡的具體地質(zhì)條件和周邊情況以及景觀要求對(duì)符合要求的植物品種進(jìn)行組合應(yīng)用。為防止大面積工程應(yīng)用中綠化失敗，首先采用苗圃內(nèi)初步試驗(yàn)來(lái)確定生態(tài)袋綠化方式，然后結(jié)合實(shí)際工程采用不同的植物品種和種植方式進(jìn)行綠化，跟蹤調(diào)查其植被生長(zhǎng)情況，篩選出適合高速公路邊坡生態(tài)袋防護(hù)的植物品種和綠化模式。

2 試驗(yàn)方法

2.1 生態(tài)袋綠化方式苗圃內(nèi)初步試驗(yàn)

2.1.1 生態(tài)袋內(nèi)置種子試驗(yàn)

生態(tài)袋防護(hù)工程完工后需要進(jìn)一步綠化，選用表層耕作土為主要土源或適合作物生長(zhǎng)的土壤作基質(zhì)填充生態(tài)袋內(nèi)。每袋均勻混入50g高羊茅種子，并將生態(tài)袋堆砌出70°左右的斜坡面，壓實(shí)后澆水觀察出苗情況。

2.1.2 生態(tài)袋體表面噴播試驗(yàn)

將生態(tài)袋裝滿土壓實(shí)堆砌成70°左右的坡面，采用粘結(jié)劑、粘土、速效肥、種子等按照一定比例進(jìn)行表面噴播，按每平米10g左右混噴高羊茅種子，形成1cm左右厚度的基質(zhì)層，及時(shí)澆水并保持濕潤(rùn)，觀測(cè)其出苗及生長(zhǎng)情況。

2.2 高速公路生態(tài)袋防護(hù)工程綠化試驗(yàn)

在初步確定生態(tài)袋綠化的方式后，結(jié)合工程實(shí)際應(yīng)用，在保證袋內(nèi)土壤適合植物生長(zhǎng)的條件下在邊坡防護(hù)中進(jìn)行如下種植試驗(yàn)。

2.2.1 表層掛漿噴播試驗(yàn)

生態(tài)袋護(hù)坡完工后，采用表層掛漿噴播的方式綠化，選用不同種類植物噴播，主要品種有紫花苜蓿、沙打旺、高羊茅、黑麥草、早熟禾等，以及冷綠草植物混合噴播方式進(jìn)行綠化，根據(jù)墑情及時(shí)噴水。

2.2.2 袋體直播

生態(tài)袋堆砌完成后，在袋體上直接播種。采用在袋子側(cè)面機(jī)械開(kāi)口的種植方式，草花組合種子、紫穗槐種子等直接播種，開(kāi)10～15cm十字口后種植地錦等，然后噴水保持濕潤(rùn)并定期進(jìn)行調(diào)查。試驗(yàn)總面積約3000m2。

2.3 調(diào)查內(nèi)容及方法

在高速公路生態(tài)袋防護(hù)試驗(yàn)區(qū)，按坡度、噴播品種及種植方式不同對(duì)選用植物的生長(zhǎng)情況進(jìn)行調(diào)查，在不同年度、不同季節(jié)對(duì)植物的出苗、生長(zhǎng)高度和覆蓋度進(jìn)行調(diào)查，調(diào)查樣地為1m×1m；冬季植被干枯對(duì)植被地上部分稱重，確定其當(dāng)年地上部生長(zhǎng)量。

3 結(jié)果與分析

3.1 生態(tài)袋內(nèi)種草及袋外噴播試驗(yàn)

在袋內(nèi)土壤中混入高羊茅種子，保持濕潤(rùn)半個(gè)月開(kāi)始出苗，雖然其幼苗穿透力比較強(qiáng)，但只有少量幼苗能穿透無(wú)紡布，初步試驗(yàn)每袋用種量50g左右，如果袋內(nèi)基質(zhì)填充后壓實(shí)度不足，則種子萌發(fā)后99%以上在袋內(nèi)生長(zhǎng)。同時(shí)，初期試驗(yàn)中曾加入小葉錦雞等雙子葉植物，發(fā)現(xiàn)不能穿透無(wú)紡布。在生態(tài)袋工程防護(hù)中，此種方式因用種量大，成本高，效果差不宜采用。在同樣條件下噴播高羊茅種子出苗快，生長(zhǎng)整齊，噴播2個(gè)月就能完成對(duì)生態(tài)袋的覆蓋，綠化效果明顯好于內(nèi)置種子的綠化效果（表1）。

表1 冬季大棚內(nèi)（25℃左右）生態(tài)袋播種試驗(yàn)生長(zhǎng)情況

3.2 生態(tài)袋防護(hù)工程綠化植被調(diào)查結(jié)果分析

3.2.1采用不同植物掛漿噴播后生長(zhǎng)情況調(diào)查

2011年施工后生長(zhǎng)調(diào)查結(jié)果見(jiàn)表2，高羊茅為主的冷綠草形成的綠化效果最快，2個(gè)多月高度達(dá)到40cm，覆蓋率達(dá)100%，而紫花苜蓿、沙打旺等初期生長(zhǎng)比較緩慢，3個(gè)月覆蓋基本率達(dá)100%，秋季效果比較突出。草花組合3個(gè)月達(dá)到全覆蓋，在雨季、秋季開(kāi)花繁多，觀賞效果好。灌木類荊條、紫穗槐等初期生長(zhǎng)出苗比較慢，當(dāng)年不能形成覆蓋率高的植被，景觀效果較差。通過(guò)對(duì)各種植物的生長(zhǎng)情況觀測(cè)，一般在袋體縫隙處植物生長(zhǎng)比較好，在春旱時(shí)，要經(jīng)常噴水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，到雨季基本達(dá)到設(shè)計(jì)效果。

表2 不同植物掛漿噴播后生長(zhǎng)情況調(diào)查

3.2.2 生態(tài)袋防護(hù)工程中植被不同年度（8月）生長(zhǎng)情況調(diào)查

試驗(yàn)從2011年開(kāi)始，每年進(jìn)行觀測(cè)，經(jīng)過(guò)幾年的連續(xù)觀測(cè)（表3），紫花苜蓿隨著年限的延長(zhǎng)逐漸被當(dāng)?shù)夭荼局参锺R唐、鬼針草等替代，在植被中所占比例逐漸降低；沙打旺群落比較穩(wěn)定，基本沒(méi)有雜草入侵；高羊茅等草坪比較穩(wěn)定，但遇到干旱時(shí)生長(zhǎng)受到限制，覆蓋度降低；草花組合第1天生長(zhǎng)旺盛，夏季觀賞效果非常突出，開(kāi)花持續(xù)時(shí)間達(dá)4個(gè)月，但第2年只有1～2個(gè)品種生長(zhǎng)，第3天基本見(jiàn)不到草花，只有雜草覆蓋。而荊條、紫穗槐當(dāng)年生長(zhǎng)比較緩慢，第2年以后防護(hù)效果較好，從試驗(yàn)結(jié)果看，采用草灌混播時(shí)，主要形成以草本為主的植被，灌木保存率很低，應(yīng)加大灌木種子用量或者采用單種灌木種子進(jìn)行播種才能形成灌木為主的植被。

表3 生態(tài)袋表面植被不同年度（8月）生長(zhǎng)情況調(diào)查

3.2.3 防護(hù)工程完工后采用袋體表面破口后種植草花、藤本植物生長(zhǎng)情況調(diào)查

在袋體上開(kāi)口10cm左右，按照每平米9穴種植草花，同時(shí)每平米栽植地錦1株，到雨季7月初施工，到9月下旬進(jìn)行觀測(cè)。觀測(cè)結(jié)果顯示土壤質(zhì)量和地被的生長(zhǎng)關(guān)系比較密切，由于袋內(nèi)土壤缺少肥料植物生長(zhǎng)緩慢，草花組合基本可以正常生長(zhǎng)，但地錦的成活率只有20%，同時(shí)對(duì)袋體的破壞比較明顯（表4）。

表4 袋體表面破口種植草花藤本植物生長(zhǎng)情況

3.2.4 生態(tài)袋防護(hù)工程綠化地被生物量調(diào)查

經(jīng)過(guò)對(duì)各種植物生長(zhǎng)量調(diào)查比較，沙打旺、草花組合生長(zhǎng)量大，形成了高達(dá)1m以上的密集植被，其抗旱能力也最強(qiáng)（表5）。草花組合生長(zhǎng)量雖然比較大但其需要每年更新種植因此不適合護(hù)坡應(yīng)用。

表5 生態(tài)袋綠化地被生物量調(diào)查

4 結(jié)論

生態(tài)袋防護(hù)工程可以替代砌石防護(hù)和裸巖邊坡的綠化，可以節(jié)省占地并實(shí)現(xiàn)植被恢復(fù)，工程綠化植物的種類與數(shù)量均由人為選擇，綠化方式和施工方式?jīng)Q定著植被的景觀效果。在工程施工過(guò)程中要保證生態(tài)袋的質(zhì)量，防止過(guò)快的老化破損，對(duì)袋子內(nèi)的土壤要嚴(yán)格要求，為植物的后期生長(zhǎng)提供良好的基礎(chǔ)。另外試驗(yàn)地選用的國(guó)產(chǎn)生態(tài)袋老化明顯，第3年破損率可達(dá)10%，第4年破損達(dá)60%，邊坡的穩(wěn)定性受到明顯影響。通過(guò)種植試驗(yàn)和對(duì)植被調(diào)查得出如下結(jié)論：

（1）防護(hù)工程生態(tài)袋堆砌施工時(shí)，采用在生態(tài)袋內(nèi)混入種子種植的方式基本不能形成植被，應(yīng)在保證袋內(nèi)土壤質(zhì)量的前提下，采用堆砌完工后在袋體表面掛漿噴播冷綠草的方式進(jìn)行綠化。

（2）生態(tài)袋防護(hù)工程完工后，在袋體側(cè)面開(kāi)口然后進(jìn)行種植，播種草花組合等草本花卉當(dāng)年可形成顯著景觀效果，但第2年草花組合種類基本消失，不利于邊坡穩(wěn)定和日常養(yǎng)護(hù)。

（3）沙打旺、苜蓿類適合作為生態(tài)袋工程噴播草種，其形成的植被穩(wěn)定。沙打旺生長(zhǎng)旺盛連續(xù)4年沒(méi)有出現(xiàn)退化現(xiàn)象，而紫花苜蓿則從第3年出現(xiàn)逐漸退化現(xiàn)象，覆蓋率逐年減低，被雜草逐漸替代。

（4）采用高羊茅、黑麥草噴播后進(jìn)行連續(xù)4年觀測(cè)，植被比較穩(wěn)定，施工后3個(gè)月可達(dá)到100%覆蓋率，高度可達(dá)40cm以上。但冬季大量枯草，有火災(zāi)隱患。遇到持續(xù)干旱時(shí)草皮退化，甚至大面積死亡，持續(xù)干旱時(shí)需要人工澆水。

（5）草灌混播后主要形成草本植被，單獨(dú)播種紫穗槐、荊條、以及栽種地錦等，對(duì)袋體損壞較大，且生長(zhǎng)速度比較慢，可采用藤本植物在袋子縫隙中種植來(lái)達(dá)到綠化效果。

通過(guò)幾年的觀察，生態(tài)袋防護(hù)工程的綠化應(yīng)該采用生態(tài)袋堆砌與藤本植物的種植同時(shí)施工，或者采用工程完工后在袋體側(cè)面打孔播種藤本植物的辦法來(lái)進(jìn)行綠化，利用藤本植物綠化可以減少工程造價(jià)和后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，且可形成長(zhǎng)期穩(wěn)定的植被覆蓋。

［1］郭學(xué)民，徐只友，孟憲東，等.河北野生藤本植物區(qū)系分析［J］.河北林果研究，2005，（2）：107-110.

［2］張婭玲.陜西高速公路生態(tài)護(hù)坡最優(yōu)植物配置研究［J］.公路交通科技，2014，（112）：182-183.