一體化穩(wěn)地植生袋在梯田土坎防護(hù)中的應(yīng)用研究

王石貴 楊 飛 李 玲 自秋媛

（云南今禹生態(tài)工程咨詢有限公司，云南 昆明 650224）

我國(guó)是一個(gè)多山的國(guó)家，山地、丘陵和地形比較崎嶇的高原所構(gòu)成的山區(qū)占國(guó)土總面積的69%，對(duì)于一個(gè)擁有13億多人口的發(fā)展中大國(guó)，切實(shí)保障國(guó)家糧食安全至關(guān)重要。2013年中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議把“切實(shí)保障國(guó)家糧食安全”列入主要任務(wù)的首位，2018年中央農(nóng)村工作會(huì)議則具體強(qiáng)調(diào)“耕地紅線要嚴(yán)防死守，18億畝耕地紅線仍然必須堅(jiān)守，同時(shí)現(xiàn)有耕地面積必須保持基本穩(wěn)定”，意義重大。民以食為天，糧以地為本。耕地是糧食生產(chǎn)的載體，是口糧安全的根本保障。我國(guó)人多地少、耕地質(zhì)量偏低的國(guó)情，以及工業(yè)化、城鎮(zhèn)化加快的歷史進(jìn)程，使嚴(yán)防死守耕地紅線的形勢(shì)更加嚴(yán)峻，確?？诩Z安全的任務(wù)更加緊迫。

1 國(guó)內(nèi)外生態(tài)邊坡防護(hù)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 國(guó)外生態(tài)邊坡防護(hù)發(fā)展現(xiàn)狀

圍繞著防止邊坡免受雨水侵蝕，目前國(guó)外已開發(fā)出許多植被護(hù)坡工程技術(shù)。例如，液壓噴播技術(shù)自20世紀(jì)50年代發(fā)明至今已獲得廣泛應(yīng)用，20世紀(jì)80年代又發(fā)明了三維網(wǎng)植草護(hù)坡方法。從整體上看，日本在植被護(hù)坡工程技術(shù)研究方面處于領(lǐng)先地位，現(xiàn)已有種子噴灑法、客土噴灑法、植生網(wǎng)法、肥料袋法和植生袋法等。其中，客土噴播法在日本應(yīng)用最為廣泛，已開發(fā)了20多種單項(xiàng)技術(shù)。

1.2 我國(guó)生態(tài)邊坡防護(hù)發(fā)展現(xiàn)狀

相對(duì)其他發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō)，我國(guó)在植物護(hù)坡技術(shù)應(yīng)用方面的研究起步較晚。20世紀(jì)90年代以前，常運(yùn)用撒播、穴播或溝播草種以及鋪設(shè)草皮、片石骨架植草、空心六棱磚植草等護(hù)坡技術(shù)。進(jìn)入21世紀(jì)后，在借鑒日本同類技術(shù)的基礎(chǔ)上獲取了很多研究成果。近些年來(lái)，人們重點(diǎn)研發(fā)具有良好邊坡防護(hù)的作用、可以保護(hù)和改善工程環(huán)境且能夠體現(xiàn)出優(yōu)美自然環(huán)境的邊坡植物防護(hù)技術(shù)。按照不同類型的邊坡土質(zhì)條件，選擇不同的施工方法和工藝，通常邊坡植物防護(hù)技術(shù)可以分為以下幾種：一是人工種草護(hù)坡，二是平鋪草皮護(hù)坡，三是液壓噴播植草護(hù)坡，四是土工網(wǎng)植草護(hù)坡，五是OH液植草護(hù)坡，六是行栽香根草護(hù)坡，七是蜂巢式網(wǎng)格植草護(hù)坡，八是客土植生植物護(hù)坡，九是噴混植生植物護(hù)坡。

2 常見(jiàn)邊坡生態(tài)保護(hù)形式的優(yōu)缺點(diǎn)

目前，通常采用的邊坡生態(tài)保護(hù)技術(shù)包括人工種草護(hù)坡、平鋪草皮護(hù)坡、液壓噴播植草護(hù)坡、客土植生植物護(hù)坡和骨架植草護(hù)坡5種形式。

2.1 人工種草

人工種草是指人工在邊坡坡面上簡(jiǎn)單播撒一些草種，生長(zhǎng)出的草覆蓋在邊坡上，可以起到保護(hù)水土的作用。這是一種傳統(tǒng)的防護(hù)措施，適用于邊坡高度相對(duì)較低、坡度平緩且適宜草類生長(zhǎng)的土質(zhì)路塹和路堤邊坡防護(hù)工程。這種防護(hù)措施施工方法簡(jiǎn)單、成本低，但存在草籽播撒不均勻、草籽易被雨水沖走、種草成活率低等問(wèn)題，導(dǎo)致坡面植物密度不均，邊坡防護(hù)效果不能達(dá)到預(yù)期，同時(shí)出現(xiàn)雨水等造成坡面沖溝、表土流失等危害，進(jìn)而需要開展大量的邊坡病害整治、修復(fù)工作，因此已經(jīng)很少應(yīng)用該種技術(shù)。

2.2 平鋪草皮

該技術(shù)也是利用人工在邊坡平鋪天然草皮，這種傳統(tǒng)邊坡植物護(hù)坡的技術(shù)方法同樣施工較為簡(jiǎn)單、成本低，在很短時(shí)間內(nèi)就可以成坪，而且能達(dá)到有效的護(hù)坡作用，同時(shí)對(duì)施工季節(jié)沒(méi)有過(guò)多的限制。平鋪草皮常常被用在草皮來(lái)源容易、邊坡度較低、坡度平緩的各種土質(zhì)和存在巖層被嚴(yán)重風(fēng)化或者成巖作用較差的軟巖層邊坡的防護(hù)工程。但草皮前期的養(yǎng)護(hù)管理難度較大，新鋪設(shè)的草皮容易遭受各種自然災(zāi)害影響，其邊坡防護(hù)效果不能達(dá)到預(yù)期，因而會(huì)出現(xiàn)坡面沖溝、表土流失、坍滑等邊坡災(zāi)害，所以易導(dǎo)致邊坡病害整治、修復(fù)工程量加大。另外，草皮來(lái)源在近年出現(xiàn)供量緊缺現(xiàn)象，因此平鋪草皮護(hù)坡技術(shù)逐漸被擱淺。

2.3 液壓噴播植草

近些年來(lái)，國(guó)外常采用的是液壓噴播植草護(hù)坡措施，是先將草籽、肥料、黏著劑、紙漿、土壤改良劑和色素等按照相應(yīng)比例配水拌勻后，利用機(jī)械加壓將其噴射到邊坡坡面，對(duì)坡面進(jìn)行植草。該技術(shù)施工也很簡(jiǎn)單，而且速度更快，同時(shí)草籽撒播十分均勻，施工質(zhì)量較高，這樣草籽發(fā)芽較快，而且發(fā)芽率高、發(fā)芽時(shí)間一致，能達(dá)到較好的防護(hù)效果。通常，噴播30 d后，坡面就可實(shí)現(xiàn)70%以上的植物覆蓋率，2個(gè)月后即可達(dá)到對(duì)坡面的防護(hù)、綠化效果。該技術(shù)適用于多種坡面，但是這種技術(shù)下的坡面植物不具備較高的固土保水能力，易出現(xiàn)徑流溝和侵蝕現(xiàn)象。如果施工者偷工減料，不能保質(zhì)保量地完成工作，或者是草籽的品種選擇不合適、混合材料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)等，后期極易出現(xiàn)水土流失或沖溝等損壞坡面的現(xiàn)象。

2.4 客土植生植物護(hù)坡

由保水劑、黏合劑、抗蒸騰劑、團(tuán)粒劑、植物纖維、泥炭土、腐殖土和緩釋復(fù)合肥等材料混合在一起制成客土，然后采用專業(yè)機(jī)械攪拌后，將客土吹附在坡面，在坡面上形成具有相當(dāng)厚度的客土層，接著把已經(jīng)備好的種子拌在采用噴薄機(jī)攪拌好的木纖維、黏合劑、保水劑、復(fù)合肥和緩釋營(yíng)養(yǎng)液中，最后噴附至坡面客土層中，種子即可發(fā)芽生長(zhǎng)。采用客土種植植被，能根據(jù)一個(gè)地區(qū)的地質(zhì)和氣候條件改善基質(zhì)和種子配方，能增強(qiáng)種植植被的適應(yīng)性；客土與坡面牢固地結(jié)合在一起，而且土層透氣性良好、土質(zhì)肥沃；這種護(hù)坡技術(shù)機(jī)械化操作程度高，實(shí)施起來(lái)速度快，施工簡(jiǎn)單且周期短；能達(dá)到很好的植被防護(hù)效果，后期基本不再需要進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，植物可以正常生長(zhǎng)。但是也存在一定的缺點(diǎn)，即該方法只適合在巖基坡面坡度較小、風(fēng)化巖及硬質(zhì)土砂地上應(yīng)用，一些道路邊坡、礦山、庫(kù)區(qū)和貧瘠土地也較適宜，采用該技術(shù)前要選擇那些邊坡穩(wěn)定、坡面未經(jīng)過(guò)嚴(yán)重沖刷的邊坡坡度較大的地方，不適合在長(zhǎng)期浸水地區(qū)推廣使用。

2.5 骨架植草護(hù)坡

骨架植草護(hù)坡是指先在坡面上用漿砌片石或其他材料砌成框架，然后在框架的縫隙中鋪填上種植土，在土層中鋪設(shè)草皮或播撒草種。這類截水型漿砌片石的骨架可以減輕雨水等對(duì)坡面的沖刷，有利于草皮的生長(zhǎng)，克服了人工種植草坪和平鋪草坪護(hù)坡存在的一些缺陷?？舍槍?duì)邊坡高度不高、坡度較緩的各類土質(zhì)、強(qiáng)風(fēng)化巖石邊坡進(jìn)行應(yīng)用。

3 穩(wěn)地植生袋邊坡防護(hù)技術(shù)

結(jié)合傳統(tǒng)的邊坡生態(tài)保護(hù)形式的優(yōu)缺點(diǎn)，開發(fā)一種一體化穩(wěn)定植生袋運(yùn)用于梯田土坎。

穩(wěn)地植生袋是利用棉麻、棉線等天然纖維及尼龍線等人工纖維帶狀交互編織而成的，具有規(guī)則分布、相互連通袋囊的模型墊，通過(guò)錨釘單獨(dú)鋪設(shè)或結(jié)合格構(gòu)（框格）鋪設(shè)在裸露邊坡，向袋內(nèi)灌注混合有種子、土壤、肥料、保水劑等植生基材，在植物生長(zhǎng)初期，植生袋結(jié)構(gòu)和材料本身能防止地表遭到雨滴擊濺和面蝕。待植物萌發(fā)生長(zhǎng)，形成穩(wěn)定堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)體，起到保護(hù)邊坡、防止表面雨水沖刷及風(fēng)化的作用。

穩(wěn)地植生袋具有優(yōu)良的理化性質(zhì)，如良好的回彈性、耐磨性、吸水性及熱穩(wěn)定性等。材料斷裂強(qiáng)力大于1 800 N。植生基材是由多種功能材料組成的植物生長(zhǎng)基質(zhì)，是植物生長(zhǎng)的載體，也是植物生長(zhǎng)發(fā)育的肥源和水分的直接供體。將一體化穩(wěn)地植生袋應(yīng)用于梯田土坎，利用草木植被的根系固結(jié)作用，增加土壤的抗拉強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度，使邊坡在自重的作用下就能達(dá)到防護(hù)的作用。同時(shí)，植被的地上部分可減少或防止降雨對(duì)地面的直接撞擊濺蝕，起到良好的邊坡防護(hù)作用。

穩(wěn)地植生袋適用于坡度為0°～60°的梯田土坎，適合如下巖土地質(zhì)情況：巖石地質(zhì)，土、沙、黏質(zhì)層，破碎帶，碎石層，硬質(zhì)土壤、軟巖層，荒漠化地帶，傳統(tǒng)混凝土、漿砌石坡面等。穩(wěn)地生態(tài)綠化植生袋的應(yīng)用易給田間帶來(lái)固體廢棄物，破壞了可耕性，且施工難度大。在保證邊坡穩(wěn)定性的情況下，多使用可降解材料，綠色環(huán)保。一體化邊坡生態(tài)修復(fù)治理新技術(shù)規(guī)避了其他邊坡生態(tài)保護(hù)方法的缺點(diǎn)，其為連續(xù)整體結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定堅(jiān)固，起到保護(hù)邊坡、防止表面雨水沖刷及風(fēng)化的作用；不受天氣等外界因素的影響均可施工，縮短了施工時(shí)間；采用機(jī)械配合人力，減少了人力成本。

另外，一體化穩(wěn)地植生袋材料柔韌，袋內(nèi)注入植生基材后形狀可變，在凹凸不平的地形或者不規(guī)則的邊坡、復(fù)雜的斜坡均可保證正常施工。施工時(shí)將植生基材調(diào)制成糊狀，用壓送機(jī)或自流灌注。一體化穩(wěn)地植生袋的面積大小，隨土坎坡面形狀及大小來(lái)確定，自行裁剪。施工后，遇到強(qiáng)降雨，即使植生袋中植物還未發(fā)芽長(zhǎng)出來(lái)，袋體本身也具有防護(hù)作用，使土坎免于遭受雨水沖刷。

4 一體化穩(wěn)地植生袋邊坡防護(hù)技術(shù)的效益分析

一體化穩(wěn)地植生袋可廣泛應(yīng)用于農(nóng)田土坎的穩(wěn)定保護(hù)，也可以用于工程建設(shè)形成的邊坡綠化和景觀恢復(fù)。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，為了確保我國(guó)“18億畝耕地紅線”，目前高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)和坡耕地綜合治理工作在全國(guó)范圍內(nèi)廣泛開展，也是云南省必須長(zhǎng)期堅(jiān)持的一項(xiàng)基本農(nóng)業(yè)建設(shè)任務(wù)。梯田將會(huì)大量建設(shè)，田坎急需保護(hù)，需要加強(qiáng)先進(jìn)邊坡防護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，如一體化穩(wěn)定植生袋。

穩(wěn)地植生袋應(yīng)用產(chǎn)生的效益如下，一是經(jīng)濟(jì)效益。該技術(shù)為邊坡生態(tài)防護(hù)新技術(shù)，在水土保持、石漠化治理、涵養(yǎng)水源等環(huán)境保護(hù)方面具有突出的優(yōu)勢(shì)，這些生態(tài)功能雖然不能以貨幣的形式產(chǎn)生直接的經(jīng)濟(jì)效益，但卻間接為治理水土流失、保護(hù)農(nóng)田土坎穩(wěn)定、減少蒸發(fā)、促進(jìn)增收而節(jié)約了大量的資金，同時(shí)又為當(dāng)?shù)厣鐣?huì)生產(chǎn)創(chuàng)造了條件，間接地為促進(jìn)地區(qū)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。二是社會(huì)效益。一體化穩(wěn)地植生袋作為邊坡生態(tài)保護(hù)新技術(shù)，改善了生態(tài)環(huán)境，提高了人民的生活質(zhì)量。農(nóng)田土坎的穩(wěn)定，既保證了農(nóng)業(yè)耕作的正常生產(chǎn)，改善勞動(dòng)力的分配；同時(shí)提高了當(dāng)?shù)氐闹脖桓采w率，促進(jìn)了雨水下滲，降低了風(fēng)力對(duì)莊稼的影響，減少了地表蒸發(fā)，從而提高了田間土壤含水率。

5 結(jié)語(yǔ)

坡耕地易發(fā)生水土流失現(xiàn)象，導(dǎo)致土壤肥力退化，嚴(yán)重制約著農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高。目前我國(guó)正在穩(wěn)步推進(jìn)“坡改梯”工作，目的是為了解決坡耕地易產(chǎn)生水土流失的問(wèn)題，促進(jìn)土地生產(chǎn)力的提高。然而，土坎梯田的穩(wěn)定性一直是關(guān)注的焦點(diǎn)，也一直是解決的難點(diǎn)。傳統(tǒng)方法的生態(tài)防護(hù)效益有限，而一體化穩(wěn)地植生袋應(yīng)用于梯田土坎，從根本上解決了土坎易遭沖刷失穩(wěn)的問(wèn)題，且后期能恢復(fù)植被，進(jìn)一步保護(hù)農(nóng)田土坎的安全。