結(jié)合肇慶地域水土保持現(xiàn)狀談工程植物生態(tài)模式

【摘要】針對(duì)當(dāng)前我區(qū)水土流失現(xiàn)狀、成因和水土保持生態(tài)的原理進(jìn)行分析，提出水保措施尤其要特別注重生態(tài)措施，才能形成具有良好的生態(tài)系統(tǒng)。通過(guò)本文對(duì)生態(tài)模式的分析，有助于引起社會(huì)對(duì)水土保持生態(tài)工程的重視，以構(gòu)筑宜人的水保生態(tài)環(huán)境。

【關(guān)鍵詞】水土保持；生態(tài)模式；技術(shù)特點(diǎn)

Discussion on Plant Ecological Model Based on Present Situation of Soil and Water Conservation in Zhaoqing Region

Li Xue-wei

（Four city water conservancy and hydropower survey and design instituteSihuiGuangdong526200）

【Abstract】In view of the current situation of soil erosion in our region， the causes and the principles of soil and water conservation ecology， this paper puts forward that the measures of water conservation and water conservation should pay special attention to ecological measures in order to form a good ecological system. Through the analysis of the ecological model， this paper will help to pay attention to the ecological engineering of soil and water conservation in order to build a pleasant ecological environment.

【Key words】Soil and water conservation；Ecological model；Technical characteristics

1. 引言

水土保持工程設(shè)計(jì)是我院的主要專業(yè)之一，工程設(shè)計(jì)普及到肇慶地區(qū)各個(gè)市縣。特別是近幾年，隨著基本建設(shè)項(xiàng)目的不斷增加，水土保持工程呈現(xiàn)量大面廣，設(shè)計(jì)工程所形成的成果，關(guān)系到生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展重大問(wèn)題。因此，我們?cè)谒ＴO(shè)計(jì)中不斷地要求引入新概念、新措施，以構(gòu)筑宜人的生態(tài)環(huán)境。經(jīng)查閱了相關(guān)資料獲悉：我國(guó)目前仍是世界上水土流失嚴(yán)重的國(guó)家之一。土壤侵蝕遍布全國(guó)，而且強(qiáng)度高，成因復(fù)雜，危害嚴(yán)重，水土流失是影響可持續(xù)發(fā)展的最大環(huán)境問(wèn)題。過(guò)去開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持措施大都是注重工程措施，卻忽略了植物生態(tài)措施，如何形成具有良好結(jié)構(gòu)水保生態(tài)系統(tǒng)，值得深度討論（圖1、2、3、4）。

圖1水土流失是環(huán)境的最大問(wèn)題 圖2采土場(chǎng)水土流失狀況

圖3道路開挖引起的坡面崩塌圖4取土場(chǎng)裸巖風(fēng)化

2. 水土保持的生態(tài)模式

開發(fā)建設(shè)通常會(huì)直接擾動(dòng)土壤、破壞植被，減少了綠地面積，或使原有完整綠地破碎化，直接或間接破壞生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能。因此，保護(hù)和恢復(fù)重建植被是建設(shè)項(xiàng)目水保工作的核心任務(wù)，而人工重建主要是模擬自然植物群落的種類成分和群落結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，建造并推動(dòng)植

物群落的順行演替，以盡快形成為周圍環(huán)境協(xié)調(diào)的穩(wěn)定植物群落。近年國(guó)內(nèi)外興起的“生態(tài)工法”、“植被生態(tài)工程”等，成為當(dāng)今工程水土保持的趨勢(shì)。

2.1生態(tài)模式中的必要工程措施。

（1）生態(tài)模式強(qiáng)調(diào)工程措施與生物措施的有機(jī)結(jié)合，最終發(fā)揮植物群落的作用。對(duì)開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目在基建施工和生產(chǎn)運(yùn)行中由于開挖地面或堆置棄土、棄石、棄渣等形成的不穩(wěn)定邊坡，首先應(yīng)采取必要的固土護(hù)坡工程措施。護(hù)坡工程主要有以下幾種（圖5、6、7、8）：

圖5廠房背山分層護(hù)坡綠化圖7植被護(hù)坡效果

圖6階梯護(hù)坡綠化圖8護(hù)坡面鋪草后一年效果

A.對(duì)邊坡高度大于4m、坡度大于1.0：1.5的，應(yīng)采取削坡開級(jí)工程；

B.對(duì)邊坡小于1.0：1.5的土質(zhì)或沙質(zhì)坡面，可采取植物護(hù)坡工程；

C.對(duì)堆置物或山體不穩(wěn)定處形成的高陡邊坡，或坡腳遭受水流淘刷的，應(yīng)采取護(hù)坡工程；

D.對(duì)條件較復(fù)雜的不穩(wěn)定邊坡，應(yīng)采取綜合護(hù)坡工程；

E.對(duì)滑坡地段應(yīng)采取滑坡治理工程。

（2）常用的工程護(hù)坡措施有干砌石護(hù)坡、漿砌石護(hù)坡、拋石護(hù)坡、混凝土護(hù)坡、噴漿護(hù)坡、膠泥噴涂護(hù)坡、灰漿或三合土等抹面護(hù)坡、錨噴護(hù)坡、錨噴網(wǎng)護(hù)坡。常用的植物護(hù)坡主要包括種草護(hù)坡和造林護(hù)坡，前者適用于坡比小1.0：1.5，土層較薄的沙質(zhì)或土質(zhì)坡面，可選用生長(zhǎng)快的低矮葡伏型草種。后者適用于坡度10°～20°，在南方坡面土層厚15cm以上、北方坡面上層厚40cm以上、立地條件較好的地方，宜采用深根性與淺根性相結(jié)合的喬灌木混交方式，同時(shí)選用適應(yīng)當(dāng)?shù)貤l件、速生的喬木和灌木樹種。在坡面的坡度、坡向和土質(zhì)較復(fù)雜的地方，將造林護(hù)坡與種草護(hù)坡結(jié)合起來(lái)，實(shí)行喬、灌草相結(jié)合的植物或藤本植物護(hù)坡/更多情況下是采用工程護(hù)坡與植被護(hù)坡相結(jié)合的綜合護(hù)坡工程，包括砌石草皮護(hù)坡、格狀框條植被護(hù)坡、三維網(wǎng)植草護(hù)坡、纖維土等厚層基材噴射綠化工法護(hù)坡等，具體應(yīng)用各種植物與工程措施時(shí)應(yīng)該綜合考慮進(jìn)行有針對(duì)性的選擇（圖9、10）。

（3）據(jù)報(bào)道：日本的各種地面綠化工程享有盛名，值得我們?cè)诮ㄔ炱旅嫔鷳B(tài)時(shí)借鑒。例如在日本鹿兒島縣屋久公園這一列入世界自然遺產(chǎn)的公園綠化時(shí)，認(rèn)識(shí)到如使用噴射厚層基盤材料、種子及化學(xué)肥料的傳統(tǒng)施工方法會(huì)擾亂原有生態(tài)系統(tǒng)，但當(dāng)?shù)啬杲涤炅糠浅４?，而且公園土質(zhì)為黏性質(zhì)土，在坡面表層部分的土壤易侵蝕造成植物著生困難。為了解決坡面不穩(wěn)定的問(wèn)題，他們采用了在坡面上鋪設(shè)可降解的、對(duì)環(huán)境負(fù)面影響小的自然纖維植被墊防止侵蝕。鋪設(shè)這種纖維墊后，有效地防止雨水沖擊而造成的土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的破壞和土壤流失，從而穩(wěn)定了土壤坡面，形成了植物的扎根環(huán)境。即使不進(jìn)行播種（噴播種子），經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間也會(huì)恢復(fù)自然植被。這種施工方法特別是在自然公園內(nèi)恢復(fù)自然植被時(shí)效果非常好。當(dāng)然這種方法有時(shí)也受到坡地土質(zhì)、坡度等的限制（圖11、12、13、14）。

圖11道路轉(zhuǎn)彎擋土護(hù)坡植被圖13樓房邊坡綠化

2.2生態(tài)模式的植物群落設(shè)計(jì)與配置。

（1）建設(shè)項(xiàng)目水土保持的生態(tài)模式的設(shè)計(jì)與配置，關(guān)鍵是結(jié)合工程需要，遵循生態(tài)規(guī)律，以植被護(hù)坡保土為中心，推動(dòng)群落演替和生態(tài)恢復(fù)。在植物措施應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)該充分認(rèn)識(shí)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)條件，注意遵循優(yōu)先使用鄉(xiāng)土植物、提高生物多樣性、優(yōu)化綠地配置等原則。首先要按照生物適宜性原理選擇物和營(yíng)造適合它們生長(zhǎng)的生境條件。優(yōu)先使用鄉(xiāng)土植物，是因?yàn)楫?dāng)?shù)匚锓N是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期與環(huán)境協(xié)同進(jìn)化而來(lái)的。進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)前，要對(duì)當(dāng)?shù)氐臍夂?、土壤和野生植物資源進(jìn)行必要調(diào)查，找出與當(dāng)?shù)丨h(huán)境相適宜物種，尤其是野生草種、野果灌木和喬木等物種和經(jīng)濟(jì)植物，以便根據(jù)這些物種的特性營(yíng)造易于生存的土壤等條件，達(dá)到有目的的生態(tài)植被恢復(fù)。然后促進(jìn)生物群落按進(jìn)展演替進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)，即推動(dòng)植物群落從先鋒植物（一般人工選擇草類植物）→當(dāng)?shù)夭莘N→灌木→喬木（陡坡或土層太薄則不一定能恢復(fù)到喬木群落）的序列發(fā)展。前期植物的選擇尤其重要，因?yàn)樗P(guān)系到初期有效保持和改良人工固定的土壤，一般應(yīng)選擇根系發(fā)達(dá)，生長(zhǎng)迅速的一年生草類，為更快改善土壤結(jié)構(gòu)和養(yǎng)分自給能力，應(yīng)考慮客土、增施基肥，甚至結(jié)合使用豆科植物和菌肥。同時(shí)要根據(jù)生態(tài)位理論及生物多樣性原理，在生態(tài)恢復(fù)過(guò)程中避免引進(jìn)生態(tài)位相同的物種，盡可能地使物種的生態(tài)位錯(cuò)開，避免種群間的直接競(jìng)爭(zhēng)。

（2）在城市等人群來(lái)往較多的場(chǎng)所如公園和道路的出入口等處的各種坡面，為了盡快綠化和穩(wěn)定坡面，防止坡面土壤侵蝕，一般情況下是先栽種草坪草，但其后的培育目標(biāo)及對(duì)應(yīng)的管理則不明確，其結(jié)果經(jīng)常出現(xiàn)次生演替，導(dǎo)致雜草叢生和植被退化。因此，在經(jīng)常進(jìn)入人們視野的坡面上設(shè)計(jì)植被生態(tài)工程，應(yīng)該積極采用花草造景和地方特色園林樹種的綠化方案，提高其景觀生態(tài)效果。設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮到綠化對(duì)象的坡面形狀、周邊環(huán)境狀況等，以提高綠化景觀效果（圖15、16、17、18）。

3. 開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持生態(tài)模式的研究

生物控制或生物建造工程，也指利用植被進(jìn)行坡面保護(hù)和侵蝕控制的途徑與手段。隨著人們對(duì)植被和侵蝕之間的因果關(guān)系以及對(duì)植被坡面保護(hù)作用的認(rèn)識(shí)不斷加強(qiáng)，使植被越來(lái)越成為控制侵蝕和穩(wěn)定斜坡的一個(gè)有效措施。不同的工程項(xiàng)目可能造成不同形式和程度的擾動(dòng)土壤、裸露地表和坡面，其水保策略和措施也應(yīng)有針對(duì)性，特別是坡面生態(tài)重建。例如，目前我國(guó)公路邊坡坡比一般為1：1，即45°，有的甚至達(dá)到60°以上。在歐美許多國(guó)家為了減少公路水土流失，恢復(fù)自然植被，一般采用很緩的邊坡。但邊坡越緩，占地越多，土方量越大，造價(jià)也就大增加，這在我國(guó)不太現(xiàn)實(shí)。而在陡峭的邊坡上地行植物種植無(wú)疑存在很大的困難。

4. 坡面生態(tài)工程技術(shù)特點(diǎn)

坡面生態(tài)工程技術(shù)主要包含如下方面：

4.1土壤保持技術(shù)。

它通過(guò)對(duì)坡面的有效固定和覆蓋，及時(shí)保護(hù)表土，防止表土侵蝕和土壤退化。主要技術(shù)包括草皮移植、草籽播種、喬灌播種、抗蝕網(wǎng)格和活技網(wǎng)格，目前高陡邊坡護(hù)坡工程上廣泛推廣應(yīng)用的有客土噴播、三維植被網(wǎng)護(hù)坡、土工格室植草（灌）護(hù)坡、漿砌片石格框植草（灌）護(hù)坡和蜂巢格網(wǎng)植草護(hù)坡等技術(shù)。前幾種方法后面將有詳細(xì)介紹，而蜂巢格網(wǎng)植草護(hù)坡就是運(yùn)用一種經(jīng)特殊處理后既具有一定強(qiáng)度，又具有不生銹、防靜電、耐腐蝕功能的涂膜鋼絲，經(jīng)機(jī)械紡織形成蜂巢格網(wǎng)箱籠后，充填石料或結(jié)合噴播等植草，用于公路、堤岸、山坡等水土易流失坡面的防護(hù)技術(shù)，有些護(hù)坡雖有植被，但綠意不足（圖19、20）。

圖19道路邊坡綠意不足圖20橋頭護(hù)坡植草

4.2地表加固技術(shù)。

（1）它通過(guò)植物根系固持土壤，降低土壤空隙水壓來(lái)加固和提高抗滑力。主要技術(shù)包括活扦插、枝條籬墻、活枝 捆垛、排水式活枝捆垛、溝壑式栽種、壓條和枝干籬墻等。

目前我區(qū)的坡面生態(tài)工程基本上以草本植物治理為主，主要技術(shù)有草種散播、種植槽植草、植生帶、噴播技術(shù)和加筋草皮卷，其中噴播技術(shù)是目前較先進(jìn)的一項(xiàng)技術(shù)，已在許多高速公路工程邊坡治理中得到全面應(yīng)用，并取得了良好的效果?！翱屯羾姴ァ奔夹g(shù)的核心是在巖石坡面上營(yíng)造一個(gè)既能讓植物生長(zhǎng)發(fā)育而種植基質(zhì)又不被沖刷的多孔穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。它利用專用的噴射設(shè)備將土壤、有機(jī)質(zhì)、保水材料、肥料、改良劑、專用防蝕劑、專用黏合劑和植物種子等混合后噴射到巖土上，由于專用黏合劑和防蝕劑的黏結(jié)作用，混合物可在巖石表面上形成一層連續(xù)的具有孔隙的硬化體。一定程度的硬化使種植基質(zhì)免遭沖蝕，而混合物中的保水材料、營(yíng)養(yǎng)成分適合植物種子的生根發(fā)育。為保持基質(zhì)的保水要求，最好在基質(zhì)中加入保水劑，保水劑是遇水可以反復(fù)吸收膨脹500～1000倍的一種化學(xué)材料，無(wú)毒無(wú)害，在干旱時(shí)，保水劑中的水分又可以緩釋給植物的根系。當(dāng)種植基層中的保水劑全部吸水膨脹后，可以供應(yīng)草坪持續(xù)干旱30～60天的生長(zhǎng)需要。保水劑又稱為高吸水性樹脂、超強(qiáng)吸水劑、固體水或高分子吸水劑，是利用強(qiáng)吸水樹脂制成的一種具有強(qiáng)力吸水、保水能力的高分子聚合物。它能迅速吸收比自身重?cái)?shù)百倍甚至上千倍的去離子水，數(shù)十倍至近百倍的含鹽水分，并且具有重復(fù)吸水的功能，吸水后膨脹為水凝膠，然后緩慢釋放水分供種子發(fā)芽和作物生長(zhǎng)利用，從而增強(qiáng)土壤保水性能、改良土壤結(jié)構(gòu)、減少水的深層滲漏和土壤養(yǎng)分流失、提高水分利用率。保水劑適合在降水稀少、雨水分布不均勻的地區(qū)以及缺少灌溉水源的地區(qū)使用（圖21、22）。

（2）隨著生態(tài)學(xué)理論日漸被越來(lái)越多的人接受和應(yīng)用于坡面治理，植物在治理嚴(yán)重水土流失中的重要地位得到更進(jìn)一步的確認(rèn)，控制侵蝕的效果也有明顯的提高。全由于對(duì)植被演替的規(guī)律的深層次規(guī)律認(rèn)識(shí)不足，工程的實(shí)施仍帶有很大的盲目性和隨意性，不少坡面治理失敗很大程度上與此有關(guān)。

4.3裸露區(qū)植被工程原理的深入研究。

一項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用必須要有完善的科學(xué)理論來(lái)支持，就我國(guó)巖石邊坡植被護(hù)坡的發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，盡管越來(lái)越多的人關(guān)注這一技術(shù)途徑，其原理和方法也得到迅速的發(fā)展和應(yīng)用，但是到目前為止，它還基本上建制在定性的和經(jīng)驗(yàn)的發(fā)展階段，特別是巖石坡面條件下植被根系力學(xué)效應(yīng)的定量研究，還不足從理論上支持這一技術(shù)途徑，深入研究其科學(xué)原理，對(duì)技術(shù)的應(yīng)用具有重要的科學(xué)意義（圖23、24、25、26）。

4.4裸露區(qū)植被生態(tài)系統(tǒng)主導(dǎo)生態(tài)因子的動(dòng)態(tài)過(guò)程研究。

對(duì)諸如巖石邊坡這樣的特殊生境，其水分、養(yǎng)分的保蓄能力極低，熱容量小、溫度日變幅大，使一般的植物難以正常生長(zhǎng)。因此，在人工植被群落建植過(guò)程中，闡明水分、養(yǎng)分及熱通量等主要生態(tài)因子的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程、植物生長(zhǎng)過(guò)程與主要生態(tài)因子的相互作用關(guān)系是構(gòu)建開發(fā)工程裸露區(qū)水保植物群落的理論基礎(chǔ)。深入研究人工植被群落建植過(guò)程主控生態(tài)因子的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，可建立裸露區(qū)植被生長(zhǎng)過(guò)程與生態(tài)因子之間的耦合模型和調(diào)控技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)建立裸露區(qū)穩(wěn)定植被群落的目標(biāo)。

4.5植被水保工程效應(yīng)效果評(píng)估及預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)信息系統(tǒng)開發(fā)。

信息技術(shù)在水保工程植被護(hù)坡建設(shè)中的應(yīng)用應(yīng)以建立和完善網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行和效果評(píng)價(jià)為突破，包括植被護(hù)坡工程效果的信息采集、處理、傳輸、共享技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)；計(jì)算機(jī)控制作業(yè)技術(shù)的研究；應(yīng)用遙感等監(jiān)測(cè)巖石邊坡植被生態(tài)環(huán)境的變化以及工程效應(yīng)效果評(píng)價(jià)技術(shù)體系等（圖27、28、29、30）。

4.6工程措施與植被措施的有機(jī)結(jié)合。

工程護(hù)坡的不足之處是缺乏生態(tài)效果，但是對(duì)邊坡有支擋加固作用，為植被生長(zhǎng)提供穩(wěn)定環(huán)境，特別是在邊坡植被防護(hù)與工程防護(hù)有機(jī)結(jié)合尤為重要，不僅是做到坡面綠化，而是將工程防護(hù)和植被防護(hù)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，形成穩(wěn)固而生態(tài)景觀效應(yīng)的防護(hù)結(jié)構(gòu)體系。因此，在進(jìn)行植被護(hù)坡設(shè)計(jì)時(shí)，首先判斷邊坡是否穩(wěn)定，若不穩(wěn)定，則采取合理措施支擋加固，然后進(jìn)行邊坡綠化設(shè)計(jì)。對(duì)于穩(wěn)定邊坡，有時(shí)為了防止表層局部坍塌、風(fēng)化、雨水沖刷等因素引起的表層也需要預(yù)先采取工程防護(hù)。工程防護(hù)和植被防護(hù)更好地有機(jī)結(jié)合，達(dá)到既有效地支擋加固坡體，又在坡面上看不見工質(zhì)結(jié)構(gòu)，顯現(xiàn)植被和優(yōu)美景觀的目的（圖31、32、33、34、35、36、37）。

5. 景觀效果的優(yōu)化設(shè)計(jì)

（1）目前植被護(hù)坡發(fā)展趨勢(shì)是不滿足于單一品種的植草綠化，而是選用多品種結(jié)合取得綜合綠化效果。正因?yàn)槿绱?，護(hù)坡的景觀設(shè)計(jì)應(yīng)運(yùn)而生。因此在進(jìn)行景觀效果設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮以下兩個(gè)問(wèn)題。

（2）一是與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。在選擇植被種類時(shí)，應(yīng)考慮邊坡所在地的植物類型、植被環(huán)境。這樣做的目的是讓邊坡的“小環(huán)境”與當(dāng)?shù)刂脖坏摹按蟓h(huán)境”協(xié)調(diào)一致，產(chǎn)生一種總體的

景觀效

果，否則小環(huán)境的景觀設(shè)計(jì)再好也無(wú)濟(jì)于事不能持久。更重要的是在一定時(shí)間后，應(yīng)使“小環(huán)境”融合于“大環(huán)境”。

（3）二是合理選擇主景。主景的選擇很關(guān)鍵，應(yīng)根據(jù)邊坡所在地的環(huán)境條件來(lái)確定。例如根據(jù)邊坡環(huán)境條件選擇草原被作為護(hù)坡目標(biāo)，則應(yīng)以草坪為主景，將喬、灌、花按一定比例合理配置在草坪的不同位置，用來(lái)加深和襯托草坪主氣氛。草坪草應(yīng)以多種草類混栽，做到四季常青。

總之，我區(qū)的植被坡面生態(tài)工程還處于起步和探索應(yīng)用階段，我們不僅要善于借鑒和引用國(guó)際上的研究結(jié)果，更要結(jié)合本地的實(shí)際情況，加強(qiáng)完善和做好水土保持生態(tài)領(lǐng)域的工作。

參考文獻(xiàn)

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[文章編號(hào)]1619-2737（2017）04-10-562

[作者簡(jiǎn)介] 李學(xué)偉，學(xué)歷：工學(xué)碩士學(xué)位，畢業(yè)于華中農(nóng)業(yè)大學(xué)環(huán)境工程、水土保持，職稱：高級(jí)工程師，工作單位：四會(huì)市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院，副院長(zhǎng)。