北京市正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)恢復(fù)植被特征

張嘉琦,郝培堯,董 麗,李 雄

北京林業(yè)大學(xué) 園林學(xué)院,城鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)境北京實(shí)驗(yàn)室,北京 100083

我國(guó)絕大部分城市采用衛(wèi)生填埋法處理城市垃圾。當(dāng)垃圾堆體高度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后，對(duì)停止填埋作業(yè)的垃圾填埋場(chǎng)必須實(shí)施封場(chǎng)工程，通常包括堆體整形與處理、填埋氣體收集與處理、封場(chǎng)覆蓋、地表水控制、滲瀝液收集處理、封場(chǎng)工程施工與驗(yàn)收、封場(chǎng)工程后續(xù)管理等[1-3]。我國(guó)出臺(tái)的相應(yīng)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)如《生活垃圾衛(wèi)生填埋技術(shù)規(guī)范》(CJJ114-2004)規(guī)定，填埋場(chǎng)封場(chǎng)覆蓋后應(yīng)進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)；《生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)封場(chǎng)技術(shù)規(guī)程》（CJJ112-2007）規(guī)定，封場(chǎng)覆蓋保護(hù)層、營(yíng)養(yǎng)植被層的封場(chǎng)綠化應(yīng)與周?chē)坝^相協(xié)調(diào)，并應(yīng)根據(jù)上覆耕植土土層厚度、土壤性質(zhì)、氣候條件等進(jìn)行植物配置。垃圾場(chǎng)的植被恢復(fù)是封場(chǎng)處理及景觀提升的重要環(huán)節(jié)之一，有利于加快填埋場(chǎng)廢棄地土地轉(zhuǎn)型，集約利用城市土地資源，完善城市綠色景觀體系。

根據(jù)北京市市政市容管理委員會(huì)2014年10月數(shù)據(jù)顯示，北京市每天產(chǎn)生生活垃圾達(dá)1.89萬(wàn)t。各區(qū)縣共15座正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)，其中8座超負(fù)荷運(yùn)行，一些已達(dá)到計(jì)劃封場(chǎng)年限的設(shè)施仍在作業(yè)，徹底封場(chǎng)的填埋場(chǎng)較少；進(jìn)入2015年后，垃圾日處理能力預(yù)期達(dá)2.4萬(wàn)噸，七成垃圾采取更為環(huán)保的焚燒、生化等資源化處理方式[4]，7座衛(wèi)生填埋場(chǎng)將在2～3年內(nèi)封場(chǎng)。因此在未來(lái)，對(duì)各填埋場(chǎng)封場(chǎng)后的生態(tài)修復(fù)勢(shì)在必行。

從立地條件來(lái)看，15座填埋場(chǎng)多處于鄉(xiāng)鎮(zhèn)平原環(huán)境，部分屬于山區(qū)溝谷型。對(duì)不同類(lèi)型填埋場(chǎng)的植被現(xiàn)狀、群落特征進(jìn)行實(shí)地調(diào)研和分析，有助于篩選出適應(yīng)不同類(lèi)型垃圾場(chǎng)立地條件、生態(tài)恢復(fù)可利用的植物種類(lèi)，營(yíng)造高效能的配置形式，提升植被恢復(fù)的效率及效果，也為未來(lái)垃圾填埋場(chǎng)的生態(tài)恢復(fù)提供借鑒。

1 研究區(qū)概況

經(jīng)基礎(chǔ)資料收集和實(shí)地踏勘，選取北京市5個(gè)具有代表性的垃圾填埋場(chǎng)為研究對(duì)象，涵蓋不同立地條件、封場(chǎng)時(shí)長(zhǎng)和植被狀態(tài)（見(jiàn)表1）。

選擇鄉(xiāng)鎮(zhèn)平原型垃圾填埋場(chǎng)樣本時(shí)，根據(jù)封場(chǎng)時(shí)長(zhǎng)和周邊環(huán)境的異質(zhì)性選擇了北京市近郊的4個(gè)正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)；山谷型衛(wèi)生填埋場(chǎng)較少，且完成封場(chǎng)的僅門(mén)頭溝區(qū)垃圾無(wú)害化處理中心一座。此樣本地型屬于中、低山（丘陵及山前地帶），地形起伏，溝谷發(fā)育，海拔高程在200 m以上，最高286.5 m。目前封場(chǎng)覆膜的堆體上還沒(méi)有植被覆蓋，但填埋區(qū)周?chē)爸苓吷絽^(qū)均有良好自然植被。植被調(diào)研區(qū)域總面積約30.5 hm2，海拔178～326 m之間。目前，對(duì)于門(mén)頭溝地區(qū)生態(tài)恢復(fù)的研究主要集中在廢棄的采石場(chǎng)、煤礦、舊灰窯、砂石坑等區(qū)域[5]。由于垃圾無(wú)害化處理中心剛剛封場(chǎng)，對(duì)于此類(lèi)型廢棄地的生態(tài)修復(fù)研究還沒(méi)有大量展開(kāi)。

表1 研究對(duì)象基本情況表Table 1 Research object basic situation table

2 研究方法

2015年3～4月中旬對(duì)4家鄉(xiāng)鎮(zhèn)平原型填埋場(chǎng)的修復(fù)植被進(jìn)行調(diào)查，包括填埋區(qū)堆體覆蓋植被、生活區(qū)綠化和周邊植被環(huán)境三個(gè)方面，以堆體為重點(diǎn)調(diào)查區(qū)（如圖1）；對(duì)山區(qū)型填埋場(chǎng)場(chǎng)內(nèi)及周邊植被采用路線調(diào)查和樣方法結(jié)合的方式，4月下旬至5月初及同年8月下旬進(jìn)行春夏季調(diào)查。場(chǎng)內(nèi)共調(diào)查10×10 m喬木樣方7個(gè)；周邊北、南、西南三面山體共調(diào)查喬木樣方36個(gè)，5×5 m灌叢樣方11個(gè)，2×2 m地被樣方6個(gè)。在喬木樣方中對(duì)喬木進(jìn)行每木測(cè)量；灌木層對(duì)角設(shè)置兩個(gè)5×5 m小樣方，記錄樹(shù)種名稱、株高、蓬徑等信息；四角和中心各設(shè)1個(gè)1×1 m地被層小樣方，記錄物種名稱、蓋度、起源等；對(duì)于纏繞、攀援的層間植物，記錄物種名稱、蓋度、起源等因子。灌叢樣方中，在地被層中心和一組對(duì)角共設(shè)置3個(gè)1×1 m小樣方，測(cè)量記錄方法同喬木樣方。

根據(jù)記錄，分別對(duì)各樣方喬木層、灌木層、地被層進(jìn)行物種重要值的計(jì)算和排序：?jiǎn)棠緦拥闹匾礗V=(相對(duì)多度+相對(duì)高度+相對(duì)優(yōu)勢(shì)度)/3；其中，相對(duì)多度(%)=100×某個(gè)種的株數(shù)/所有種的總株數(shù)，相對(duì)優(yōu)勢(shì)度（%）=100×一個(gè)種胸高斷面積之和/所有種胸高斷面積之和。灌木層和地被層的重要值IV=(相對(duì)多度+相對(duì)高度+相對(duì)蓋度)/3。地被層物種重要值以相對(duì)蓋度表征。據(jù)此確定各層優(yōu)勢(shì)種以劃分出不同的群落類(lèi)別，留存原始數(shù)據(jù)以用作多樣性等信息的后續(xù)研究。

圖1 垃圾堆體剖面示意圖Fig.1 Schematic profile of scrap heap

3 結(jié)果與分析

3.1 北京市鄉(xiāng)鎮(zhèn)平原型垃圾填埋場(chǎng)植被恢復(fù)的分析

正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)一般包括填埋區(qū)、生活保障區(qū)以及沼氣、滲濾液等的綜合處理區(qū)。由于場(chǎng)地條件差異，植被選擇以及景觀呈現(xiàn)有所不同。

3.1.1 堆體植被基本樹(shù)種構(gòu)成 在4個(gè)垃圾填埋場(chǎng)中，除六里屯填埋場(chǎng)還未對(duì)填埋區(qū)堆體進(jìn)行種植覆蓋，其他3個(gè)已采取了一定的綠化手段（圖2）。

阿蘇衛(wèi)和高安屯填埋場(chǎng)堆體表面植被在物種選擇和配置模式上均較為單一，大面積采用結(jié)縷草人工草皮和低矮灌木單元重復(fù)式的建植形式，灌木種類(lèi)均為沙地柏(Sabina vulgalis)、小葉黃楊(Buxus microphylla)、金葉女貞(Ligustrum vicaryi)、紫葉小檗(Berberis thunbergii‘Atropurpurea’)；安定填埋場(chǎng)現(xiàn)有植物種類(lèi)較多且更加自然化，喬灌木種類(lèi)和覆蓋面積提升，也加入了更多景觀樹(shù)種。經(jīng)統(tǒng)計(jì)共有植物22種，隸屬于14科19屬。草本植物共9種，多為野生，其中菊科3種、禾本科、旋花科各2種、藜科1種，以及蘿藦科草質(zhì)藤本蘿藦(Metaplexis japonica)；喬灌木共12種，其中薔薇科3種，柏科、木犀科各2種，其余分屬黃楊科、豆科、漆樹(shù)科、山茱萸科、小檗科；另有1種木質(zhì)藤本五葉地錦。

3.1.2 堆體植被主要群落模式及差異性分析 封場(chǎng)后植被恢復(fù)時(shí)長(zhǎng)及定位目標(biāo)對(duì)修復(fù)植被的選擇有一定的影響。阿蘇衛(wèi)和高安屯填埋場(chǎng)堆體一層平臺(tái)以人工草皮為主，部分區(qū)域以高40 cm左右的低矮小灌木組成文字或模紋，覆蓋程度不高。大面積人工草皮需精細(xì)養(yǎng)護(hù)，“生態(tài)修復(fù)”手法體現(xiàn)不足；相比之下安定填埋場(chǎng)生態(tài)防護(hù)型植被修復(fù)特色明顯。最初封場(chǎng)的一層平臺(tái)植被種植達(dá)十年以上，使用的人工高羊茅(Festuca elata)、野牛草(Buchloe dactyloides)草皮群落演替顯著，僅平臺(tái)邊緣有部分殘余，現(xiàn)草本層主要為野生草本。坡面采用單獨(dú)或混合種植紫穗槐和火炬樹(shù)、下覆混播草種植生袋的形式，生長(zhǎng)狀況、覆蓋程度好，代替了適應(yīng)性差、維護(hù)成本高的人工草皮，邊坡防護(hù)和生態(tài)綠化作用突出。面向主要道路的坡面為形成較好的景觀效果，除使用沙地柏、小葉黃楊等小灌木外，還種植有連翹(Forsythia suspensa)、紅瑞木(Cornus alba)、紫葉矮櫻(Prunus cistena)等觀花、異色樹(shù)種以及修整形的圓柏(Sabina chinensis)等。木本植物的覆蓋面積總體達(dá)90%以上。大量使用的紫穗槐和火炬樹(shù)，目前雖存在爭(zhēng)議，均屬已公布的北京市外來(lái)入侵植物[6]。在垃圾填埋場(chǎng)人工環(huán)境中，若排除對(duì)周邊地區(qū)的不利影響，利用其適應(yīng)性強(qiáng)、易于繁殖的特性，比大面積人工草皮更加接近低人工干預(yù)、粗放管理的植被恢復(fù)模式。二者均為淺根性，也能保證堆體覆膜的安全；水平根系發(fā)達(dá)，保持邊坡水土、涵養(yǎng)水源的作用明顯；豆科的紫穗槐又是良好的綠肥，無(wú)論從生態(tài)意義、節(jié)約成本還是持續(xù)景觀效果來(lái)講都更勝一籌。

結(jié)合北京城市園林綠化植物應(yīng)用現(xiàn)狀，從物種組成、生活型及來(lái)源方面綜合分析，三個(gè)樣本大多選擇了園林綠化中應(yīng)用頻度和數(shù)量較高的物種，如圓柏(Sabina chinensis)、火炬樹(shù)(Rhus typhina)、小葉黃楊、金葉女貞、蒲公英(Taraxacum mongolicum)、高羊茅等，分別在喬木、灌木、草本植物的應(yīng)用頻度或數(shù)量排序中處于前10位；但同時(shí)，也與城市園林綠地一樣存在鄉(xiāng)土樹(shù)種特別是野生本地喬木、花灌木物種應(yīng)用不足的問(wèn)題[7]；在草本地被的應(yīng)用上，封場(chǎng)時(shí)間較長(zhǎng)的安定填埋場(chǎng)已漸漸將野生綴花草地植物如苦荬菜(Ixeris polycephala)、蒲公英等有意識(shí)保留，豐富地被植物景觀、增加物種多樣性、節(jié)約管理成本，值得其它填埋場(chǎng)以至城市園林綠地借鑒推廣。

圖2 垃圾堆體的植被恢復(fù)Fig.2 Vegetation restoration of scrap heaps

3.1.3 場(chǎng)區(qū)整體植被特征 通過(guò)對(duì)場(chǎng)區(qū)其他部分及邊界的植被調(diào)查發(fā)現(xiàn)，這些區(qū)域受填埋環(huán)境干擾并不嚴(yán)重，植物長(zhǎng)勢(shì)大體良好。生活區(qū)和綜合處理區(qū)往往結(jié)合水景、小品等形成與一般公園綠地?zé)o異的植物景觀。在與周邊植被環(huán)境結(jié)合的方面，由于六里屯、阿蘇衛(wèi)、安定填埋場(chǎng)周邊均為鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)田或苗圃，周邊植被對(duì)場(chǎng)內(nèi)植被恢復(fù)模式的借鑒意義不大，基本采用在邊界種植毛白楊(Populus tomentosa)、旱柳(Salix matsudana)、刺槐、臭椿等高大喬木形成防護(hù)林帶的模式。

高安屯垃圾填埋場(chǎng)受朝陽(yáng)區(qū)政府對(duì)高安屯地區(qū)整體規(guī)劃的影響，處于大面積城市綠地包圍中，場(chǎng)內(nèi)綠化與周邊環(huán)境相接續(xù)，體現(xiàn)規(guī)劃層面上綠色景觀和生態(tài)恢復(fù)的整體性。邊界使用毛白楊、臭椿等作為防護(hù)林帶；園區(qū)中植物物種豐富度高，觀賞性強(qiáng)，多為人工建植，部分人工林下區(qū)域也形成了低維護(hù)的野生草被；做到景觀與生態(tài)相結(jié)合。

3.2 北京市山區(qū)溝谷型垃圾填埋場(chǎng)植被恢復(fù)的分析研究

門(mén)頭溝區(qū)垃圾無(wú)害化處理中心堆體上還未進(jìn)行植被恢復(fù)；場(chǎng)內(nèi)其他區(qū)域存在垃圾堆放、地表污水徑流的狀況，也與周邊山區(qū)生境狀況存在差異。故對(duì)場(chǎng)內(nèi)和場(chǎng)外分別調(diào)查。

3.2.1 場(chǎng)內(nèi)及周邊基本樹(shù)種構(gòu)成 調(diào)查中共統(tǒng)計(jì)到植物132種，隸屬53個(gè)科，119屬。其中，場(chǎng)內(nèi)植物36種，隸屬21個(gè)科，33個(gè)屬；菊科、禾本科植物所占比例較高。周邊植物117種，隸屬47個(gè)科，106個(gè)屬；菊科、薔薇科、豆科、禾本科植物所占比例較高。

全部132種植物中，有常綠喬木3種，占2.3%；落葉喬木為21種，占15.9%；常綠灌木4種，占3.0%；落葉灌木18種，占13.6%；一年生草本34種，占25.8%；多年生草本44種，占33.3%；藤本植被8種，占6.1%。草本植物共占62.9%。

此區(qū)域喬木以北京常見(jiàn)鄉(xiāng)土樹(shù)種如側(cè)柏、榆、山楂、臭椿等為主，長(zhǎng)勢(shì)穩(wěn)定；也有桑(Morus alba)、構(gòu)樹(shù)(Broussonetia papyrifera)等植物的自然更新苗，部分已達(dá)小喬木狀態(tài)。由于人類(lèi)居住等活動(dòng)曾對(duì)種源的影響，一些廢棄房屋基址等地點(diǎn)有核桃(Juglans regia)及歸化種刺槐等出現(xiàn)。灌木基本為自然植被，種類(lèi)上與喬木比例相當(dāng)；場(chǎng)區(qū)內(nèi)和公路兩側(cè)也有丁香(Syringa oblata)、沙地柏等人工栽植植物。草本種類(lèi)最為豐富，基本為野生，未發(fā)現(xiàn)人工草皮；層間有攀援或纏繞藤本出現(xiàn)。

3.2.2 場(chǎng)內(nèi)及周邊典型群落 基于樣方調(diào)查，經(jīng)過(guò)優(yōu)勢(shì)種的統(tǒng)計(jì)匯總，得到喬木群落13種、灌叢群落6種、地被群落3種，具體分類(lèi)情況如下表2。

在這些群落中，優(yōu)勢(shì)植被是人工撫育的半自然林，多同種成片分布。包括填埋場(chǎng)外半陰坡上以側(cè)柏為優(yōu)勢(shì)種的針葉林，半陽(yáng)坡上以山楂、榆等為優(yōu)勢(shì)種的落葉闊葉林和填埋場(chǎng)內(nèi)以榆、臭椿為優(yōu)勢(shì)種的喬木群落，小部分區(qū)域也有以刺槐為優(yōu)勢(shì)種的人工林群落；灌叢群落和草本群落主要分布在土壤嚴(yán)重裸露、日照強(qiáng)烈的山頂以及場(chǎng)內(nèi)林緣，以荊條、螞蚱腿子、大花溲疏、酸棗等為優(yōu)勢(shì)種。處于不同立地條件的各類(lèi)群落在物種組成、多樣性等方面也存在差異，半陰坡下坡位的群落物種組成、層次結(jié)構(gòu)總體上更為復(fù)雜，多樣性較高。

表2 門(mén)頭溝區(qū)垃圾無(wú)害化處理中心群落分類(lèi)表Table 2 Community classification table of waste harmless treatment center in Mentougou District

4 結(jié)論與建議

4.1 鄉(xiāng)鎮(zhèn)平原型垃圾填埋場(chǎng)植被恢復(fù)特征及方法

鄉(xiāng)鎮(zhèn)平原型垃圾填埋場(chǎng)植被恢復(fù)主要針對(duì)填埋作業(yè)區(qū)的垃圾堆體，封場(chǎng)時(shí)長(zhǎng)對(duì)于恢復(fù)植被所呈現(xiàn)的狀態(tài)有重要影響。因此，可依封場(chǎng)時(shí)長(zhǎng)遵循“草-灌-喬”的順序逐步進(jìn)行植被恢復(fù)，最終形成喬、灌、草復(fù)層綠化模式。從人工建植高羊茅等草皮開(kāi)始，注意保護(hù)逐步發(fā)生自然演替的地帶，選擇性保留野生草本群落，如豆科苜蓿（Medicago sativa）、菊科蒲公英、藜科灰菜（Chenopodium album）等，以利用先鋒植物的適應(yīng)性加速演替和穩(wěn)定，并為灌、喬的生長(zhǎng)創(chuàng)造更佳的土壤條件；此階段可配合種植沙地柏、金葉女貞等低矮、質(zhì)輕的小灌木，在不破壞堆體覆土穩(wěn)定性的前提下提高坡面水土保持的效能。之后可種植其他樹(shù)型較小、淺根系、耐性強(qiáng)的灌、喬物種，保護(hù)自然更新苗，使物種多樣性提升、群落結(jié)構(gòu)更加合理、生態(tài)系統(tǒng)更為穩(wěn)定，可選用紫穗槐、火炬樹(shù)等樹(shù)種，但更應(yīng)盡量使用鄉(xiāng)土植物，如連翹、紅瑞木、荊條等；待堆體穩(wěn)定后，可配合場(chǎng)區(qū)整體及周?chē)坝^種植觀賞性花木，建設(shè)具良好景觀效果的植物群落。北京地區(qū)可選用圓柏等常綠樹(shù)種，紫葉矮櫻、黃櫨（Cotinus coggygria）等色葉樹(shù)種，碧桃、櫻花、紫薇（Lagerstroemia indica）等觀花樹(shù)種。修復(fù)過(guò)程中，可采用喬/灌木+草種植生袋或草種噴播等生態(tài)工程技術(shù)，控制傳統(tǒng)覆土播種造成的土壤侵蝕，滿足臨時(shí)邊坡快速綠化要求[8]。

結(jié)合周邊城鄉(xiāng)環(huán)境，應(yīng)關(guān)注土地利用規(guī)劃和生態(tài)平衡間的關(guān)系[9]。對(duì)于垃圾填埋場(chǎng)這一完全人工化的作業(yè)環(huán)境，除考慮加速植被恢復(fù)外，也可開(kāi)發(fā)其他使用功能，從規(guī)劃層面上進(jìn)行生態(tài)景觀設(shè)計(jì)[10,11]。如高安屯填埋場(chǎng)部分區(qū)域規(guī)劃為公共綠地，建設(shè)有地帶性特點(diǎn)的近自然公園；也可建設(shè)成高植被覆蓋度的城市“森林島”，使其具備大規(guī)模林地生態(tài)效益與大尺度植物景觀效果的雙重特性。

4.2 山區(qū)溝谷型垃圾填埋場(chǎng)植被恢復(fù)特征及方法

修復(fù)植物物種的選擇對(duì)垃圾填埋場(chǎng)的生態(tài)修復(fù)有著重要影響[12]。此類(lèi)填埋場(chǎng)除最初按上述方法對(duì)堆體進(jìn)行建植外，還需著重調(diào)查場(chǎng)內(nèi)次生和周邊原有植被，加入人工干預(yù)加速植被恢復(fù)進(jìn)程，以盡量實(shí)現(xiàn)將人工破壞的環(huán)境恢復(fù)到原始或可利用狀態(tài)的生態(tài)修復(fù)目標(biāo)。以門(mén)頭溝區(qū)垃圾無(wú)害化處理中心為樣本，可供參考的恢復(fù)植被物種如下表3。此區(qū)域內(nèi)調(diào)查到的草本植物均為野生，難以完全仿照進(jìn)行人工建植。建議在植被修復(fù)過(guò)程中采用喬木+灌木+混播草種植生袋的模式，使草本植物逐漸向本地區(qū)的自然群落形式演替。

除影響垃圾填埋場(chǎng)植被恢復(fù)的土壤營(yíng)養(yǎng)成分、重金屬和填埋氣等環(huán)境因子[13-15]，山區(qū)環(huán)境更為復(fù)雜。據(jù)此可引入對(duì)坡向坡位、光照、水分、土壤理化性質(zhì)等因子的采集和分析，進(jìn)行其與植物群落結(jié)構(gòu)、多樣性等的相關(guān)性研究，依據(jù)具體環(huán)境選擇適宜群落模式。

表3 門(mén)頭溝區(qū)垃圾無(wú)害化處理中心植被恢復(fù)推薦物種Table 3 Recommended species for vegetation restoration in Mentougou District garbage disposal center

5 結(jié)語(yǔ)

垃圾填埋場(chǎng)這一特殊類(lèi)型用地環(huán)境因子的改善涉及到城市規(guī)劃、環(huán)境科學(xué)與工程、土壤、水土保持、生態(tài)、園林等多個(gè)學(xué)科的技術(shù)手段[16]，其生態(tài)修復(fù)是一個(gè)復(fù)雜、綜合、長(zhǎng)期的過(guò)程。植被恢復(fù)作為生態(tài)修復(fù)的重要一環(huán)，不僅能夠提升填埋場(chǎng)環(huán)境質(zhì)量和景觀效果，對(duì)于土地資源的合理轉(zhuǎn)化、城市生態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)化也有著積極的影響。

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