王 瓊,辜再元,周連碧
(1.北京礦冶研究總院,北京 100044;2. 北京綠之源生態(tài)科技有限公司, 北京100083)
廢棄采石場是在人為因素嚴重干擾下形成的一種極度退化的生態(tài)系統(tǒng),其原有的植被因生態(tài)環(huán)境的劇變而減少、退化乃至消失,嚴重影響著社會與經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。因此,廢棄采石場的植被恢復(fù),成為生態(tài)恢復(fù)和景觀生態(tài)研究的熱點[2,3]。隨著人們對環(huán)境保護意識的日益提高,勢必將傳統(tǒng)邊坡工程與環(huán)境景觀有機地結(jié)合起來,使邊坡治理與環(huán)境的保護、景觀的美化互相聯(lián)系,相輔相成。然而,廢棄宕口邊坡缺水、缺土、缺肥,生態(tài)條件十分惡劣,給植被的恢復(fù)增加了很大的難度,在此上景觀化,難上加難。本文以長崗山森林公園南入口宕口景觀復(fù)綠工程為例,進行植被恢復(fù)的綠化景觀研究,以期為廢棄礦山的生態(tài)環(huán)境治理和邊坡綠化景觀設(shè)計提供參考。
長崗山森林公園南入口宕口位于舟山市昌國路東盡頭森林公園內(nèi),地理坐標介于東經(jīng)122°06′15″~122°09′30″,北緯30°01′00″~30°02′35″。項目區(qū)為亞熱帶季風氣候,四面環(huán)海,受海洋影響較大??偟臍夂蛱攸c是:溫暖濕潤,四季分明,風大霧多,雨熱同步,雨量較充沛。年均溫度16.3℃,極端最高氣溫39.1℃,極端最低氣溫為-6.1℃。一年中,日平均氣溫≧10℃的活動積溫5121℃,無霜期247d,年降水量1330mm,雨日149d,年日照時數(shù)2038h。全年多大風,夏秋季多臺風熱帶風暴,易引起災(zāi)害性天氣。
按照宕口坡面坡度來分,現(xiàn)場主要分3個區(qū)域: 一是宕口坡面的上部分,坡度極陡,多為80°~90°, 甚至為反坡倒坡,巖性堅硬,深層穩(wěn)定;二是宕口坡面的下部分,坡度相對較緩,其中坡面左右兩部分坡度為50°~70°(局部地方坡度仍然陡峭,坡度達到80°以上),坡面極不規(guī)則,亂石嶙峋;三是周邊植被稀疏區(qū)域,坡面為土石結(jié)構(gòu),相對穩(wěn)定,經(jīng)過改良植被能夠正常生長。
長崗山森林公園地質(zhì)構(gòu)造上屬閩浙隆起帶的東北端,為天臺山脈向東北方向的延伸部分,在第三級浙東地層下降時,與大陸分離而形成島嶼。地表上大多為上侏羅紀陸相火山巖系的流紋巖、凝灰?guī)r和石英斑巖。土壤母巖以上侏羅紀火山巖、火山熔巖為主,其中以凝灰?guī)r、流紋巖和石英斑巖為絕大多數(shù)。
2005年6月26日開始對宕口進行生態(tài)治理,于2005年9月10日完工。主要采用植生基質(zhì)噴射技術(shù),簡稱PMS技術(shù)。
結(jié)合宕口的自然地理條件和邊坡特點, 在施工過程中使用了先進材料(高強度塑料格柵、成品植生基質(zhì)、GCL防水墊),并采取了先進技術(shù)和手段(植被毯、養(yǎng)護棒、種植袋、管型容器苗),選擇了植生基材施工工藝。更重要的是將植被恢復(fù)與園林景觀(人造流水景觀、自然流水景觀、人造霧噴景觀)有機結(jié)合,提升了植被恢復(fù)的景觀效果。
2.1.1 人造流水景觀
坡面上半部分巖體,由于坡度陡峭,基本超過90°,有的為反坡,所以此部分坡體不宜進行植生基材噴播。利用GRC材料,模仿自然山石、流水,達到“雖有人做,宛自天工”的佳境。在坡體下部,采取的工藝是栽植藤本植物。在坡頂種植油麻藤(向下生長),在坡腳種植爬山虎(向上生長)、西番蓮(向上生長)和川萼南蛇藤(向上生長)。這樣通過上垂下爬的方式,逐年覆蓋垂直陡峭的巖壁。
2.1.2 自然流水景觀
考慮雨季、暴雨、臺風等綜合因素,結(jié)合本宕口山體的地勢,在坡面中部山體的匯水區(qū)域進行清理、導(dǎo)引,使其自然預(yù)留出雨水行徑的路線,在坡面修整出自然流水景觀。
2.1.3 人造霧噴景觀
為了增加坡面的景觀效果,在坡面的兩側(cè)設(shè)置了人造霧噴景觀,并栽植了一些小規(guī)格的圃地苗、容器苗(包括喬木、灌木、藤本植物)。人造霧系統(tǒng)的工作原理,是利用特制造霧機組,將水經(jīng)耐高壓管線由專業(yè)噴頭產(chǎn)生1~15mm(0.001mm)的水滴,每個噴頭每分鐘水流量為0.145L(3#噴頭)。由此激發(fā)成的霧滴,能長時間懸浮、漂浮在空氣中,單一噴頭產(chǎn)生的霧長可達3~5m。
2.2.1 設(shè)計原則
(1)邊坡穩(wěn)定原則
邊坡穩(wěn)定是生態(tài)環(huán)境治理的基礎(chǔ)。因此,首先要對邊坡進行清理,排除邊坡崩塌、危巖、滑石隱患,以期達到邊坡的基本穩(wěn)定。同時,要根據(jù)山體形狀,設(shè)置截、排水溝和擋土墻等配套設(shè)施。
(2)生物與工程措施相結(jié)合
采石場廢棄地地形破碎、立地條件較差, 為保證生態(tài)修復(fù)的順利進行, 應(yīng)將生物措施與工程措施相結(jié)合, 并將生物措施確立為重點。
(3)因地制宜,適地適樹
項目區(qū)立地條件惡劣,為提高苗木的成活率,保證恢復(fù)植被的穩(wěn)定性,應(yīng)采用抗性強的鄉(xiāng)土樹種,同時考慮具體的種植條件,宜灌則灌,宜草則草,使人工植被與周邊自然植被相融合、相協(xié)調(diào)而趨近自然。
(4)生態(tài)適應(yīng)性
人工進行植被恢復(fù),雖然可以在短期內(nèi)見到效果,但要經(jīng)得起時間考驗和保持長期效果,就要根據(jù)當?shù)刈匀恢脖坏难萏嬉?guī)律,把短期效果和長期效能緊密結(jié)合,保證今后植物群落結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和免養(yǎng)護目的的實現(xiàn)。
(5)經(jīng)濟適用性
在充分考慮業(yè)主的經(jīng)濟承受力,盡量降低造價和后期綠化管護費,這就要求在選用植物材料時,盡量選用適應(yīng)性強、管理粗放和價格低廉的植物種類。
(6)景觀藝術(shù)化
適當引入一定的景觀小品,將園林景觀建設(shè)應(yīng)用到生態(tài)復(fù)綠上來,充分提升邊坡復(fù)綠的藝術(shù)性。
2.2.2 邊坡綠化工藝
根據(jù)坡面下部分的實際情況,采取如下施工工藝:在兩側(cè)比較平緩區(qū)域,采用植生基材噴射法;在亂石嶙峋的坡體和兩側(cè)較陡(坡度≥60°)處,設(shè)置魚鱗坑種植。
2.2.3 植物種類的選擇
廢棄采石場原生植被絕跡,引入合適的植物種類是植被恢復(fù)的關(guān)鍵。國內(nèi)從植物選擇標準上進行探討,國外從引入外來植物種類及景觀等角度進行分析。結(jié)合以上經(jīng)驗,我們根據(jù)長崗山森林公園南入口宕口地質(zhì)災(zāi)害工程治理后的具體情況,提出植物種類選擇標準,篩選出適栽的植物種類,并結(jié)合調(diào)查周邊次生植被和人工植被的特點,提出了在不同區(qū)段的植物種類選擇方案。
植物選擇標準:①選擇抗旱、抗風、抗瘠薄的植物種類;②選擇多種生活型的植物種類(草本、灌木和喬木等),適當引入外來樹種,有利于加速植物的演替,建立穩(wěn)定的植物群落;③選擇繁殖能力強的植物種類,它們能通過風力傳播種子或通過根莖蔓延,遷入、定居到礦區(qū)巖體上;④引入豆科植物,利于改良土壤和促進其他植物的生長;⑤植物種類的選擇要結(jié)合景觀效果和經(jīng)濟效益,注意選擇觀賞樹種和經(jīng)濟林木,達到綜合的生態(tài)效益。
通過三年的自然生長,以木本植物為植被(群落)的坡面植被已經(jīng)融入到周邊環(huán)境,坡面已經(jīng)形成具有較強固土護坡效果和較好景觀效果。即以灌木為主體、草和地被植物大面積覆蓋、小喬木局部點綴且能自然協(xié)調(diào)生長和演替的植物群落,人造流水景觀、自然流水景觀和人造霧噴景觀結(jié)合坡面情況,塑造協(xié)調(diào)一致的視覺景觀。
種類組成是植物群落最基本的特征之一,它是群落形成的基礎(chǔ),它能反映該群落的結(jié)構(gòu)、動態(tài)等基本特征,提示群落的基本規(guī)律。在坡面植被群落演替過程中,不同樣地邊坡在不同演替年限的物種組成特征見表1。從表1中可以看出,目前第Ⅰ樣地共有植物15種。第Ⅱ樣地共有植物14種;第Ⅲ樣地共有植物22種;第Ⅳ樣地共有19種,各地塊以菊科、禾本科、豆科植物種類最多。經(jīng)統(tǒng)計,整個坡面總有植物44種,其中20科38屬,相比2006年的10科16屬20種,植物有了明顯增多。植物種類增加了120%,說明經(jīng)過近3年的發(fā)育,植被有明顯的演替。從表2可以看出,自然入侵植物(21種)占調(diào)查植物種類總數(shù)的47.72%,其次是栽植植物(13種),最少為播種植物(10種),僅占調(diào)查植物種類總數(shù)的22.73%,表明植被已經(jīng)融入到周邊環(huán)境,逐漸向周圍群落演替。
表1 Ⅰ~Ⅳ#邊坡植物科屬種組成的動態(tài)變化
表2 坡面植物群落組成變化特征
廢棄宕口不僅占據(jù)大量土地,而且還破壞周邊的生態(tài)環(huán)境,影響了人們的身心健康。在重視環(huán)境質(zhì)量建設(shè)的今天,對廢棄宕口地實行景觀恢復(fù)改造顯得尤為重要。雖然國內(nèi)外早就有相關(guān)文獻報道,我國也從80年代起進行了局部試驗、改造,但是還都停留在植被恢復(fù)上,研究也僅僅局限在恢復(fù)工程技術(shù)和植被選擇上,沒有一個相對固定的理論指導(dǎo)景觀恢復(fù)改造實踐。長崗山森林公園南入口宕口景觀復(fù)綠工程,已被舟山市相關(guān)部門和專家審批通過,現(xiàn)已經(jīng)完成了工程竣工驗收,進入植被群落恢復(fù)期,并已經(jīng)取得了很好的景觀效果,得到業(yè)內(nèi)人士好評,為廢棄礦山的生態(tài)環(huán)境治理和邊坡綠化景觀設(shè)計提供參考。同時,通過對本工程進行深入探討,得到以下幾點認識:
(1)根據(jù)廢棄宕口的不同生境條件,結(jié)合生態(tài)、經(jīng)濟、景觀等需求,選擇引入本地或外地的多種性狀的植物種類,構(gòu)建適宜的植物群落結(jié)構(gòu)。加大對園林彩葉樹種的引入,如紅葉李、紅楓等。
(2)充分利用當?shù)氐奈幕L俗、山水環(huán)境,營造復(fù)綠工程的硬質(zhì)景觀。園林小品主要有景亭、廊架、景墻、置石、雕塑、座椅等,與植物相結(jié)合,起到點景和分隔空間的作用。
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