城市廢棄垃圾場(chǎng)區(qū)景觀生態(tài)恢復(fù)研究

楊芳絨,劉欣婷,杜佳

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院,河南鄭州450002)

隨著城市的擴(kuò)展,原來(lái)位于城郊的生活垃圾填埋場(chǎng)已經(jīng)越來(lái)越靠近城市的人口稠密區(qū),甚至和繁華鬧市相隔不遠(yuǎn),垃圾圍城已是眾多城市面臨的嚴(yán)酷現(xiàn)實(shí)。城市廢棄生活垃圾填埋場(chǎng)的景觀再造已被眾多學(xué)者研究,也是市政環(huán)境治理的重要任務(wù),對(duì)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定、城市的健康發(fā)展以及人們生活環(huán)境的改善有著極其重要的意義[1]。

河南省安陽(yáng)市七里店垃圾填埋場(chǎng)、許昌龐莊生活垃圾處理廠、禹州城北垃圾場(chǎng)等不同策略下,處于不同時(shí)期的生活垃圾場(chǎng),都實(shí)施了生態(tài)恢復(fù)工程,通過(guò)對(duì)其景觀恢復(fù)結(jié)果的調(diào)查分析比較,旨在探討更有效的策略和措施。

1 概況

安陽(yáng)市、許昌市、禹州市(縣級(jí)市)位于河南省中北部地區(qū),三個(gè)城市間跨度273km,均屬北暖溫帶季風(fēng)氣候區(qū)。許昌市和禹州市熱量資源豐富,雨量充沛,光照充足,無(wú)霜期長(zhǎng),年平均氣溫14.7℃。安陽(yáng)市較靠近北部,四季分明,日照充足,雨量適中,年平均氣溫12.7℃～13.7℃。三個(gè)調(diào)查點(diǎn)在地理位置、氣候環(huán)境、植物種類等方面有一定的相似性,為廢棄垃圾場(chǎng)的景觀生態(tài)恢復(fù)比較奠定了基礎(chǔ)。

禹州城北垃圾場(chǎng)：禹州城北垃圾場(chǎng)位于禹州市區(qū)的東北部,距市中心2.5km。1990年在原有苗圃附近居民開(kāi)始傾倒垃圾,后又成為城市集中堆放垃圾處。2001年停止傾倒垃圾,2002年開(kāi)始進(jìn)行人工干預(yù)的生態(tài)恢復(fù),主要為垃圾堆體整形、覆土工程和植被種植修復(fù)工程(見(jiàn)表1)。繞垃圾山一周挖1.5m～3m深的人工湖,覆土的土壤來(lái)自環(huán)山挖湖工程,土壤性質(zhì)為沙壤土,平均覆土厚度80cm～100cm,最厚處可達(dá)2m。改造后與相鄰的苗圃結(jié)合,形成有山水景觀的禹州森林植物園。

根據(jù)垃圾組成,一部分為房屋拆遷垃圾,一部分為生活垃圾,而人工干預(yù)前,垃圾山已經(jīng)在自我恢復(fù)的過(guò)程中,外層有野生植物生長(zhǎng)。

安陽(yáng)市七里店垃圾填埋場(chǎng)：安陽(yáng)市七里店垃圾填埋場(chǎng)位于安陽(yáng)市西南部,占地面積9.1hm2, 1985年建成并投入使用,2004年停止使用,實(shí)際使用20年,設(shè)計(jì)使用期為10年(見(jiàn)表1)。該場(chǎng)先后接納生活垃圾約2.83×107m3,建筑垃圾1.0× 107m3,形成一座超出地面高達(dá)50m的垃圾山。

封山治理工程前期工作主要為垃圾堆體整形、場(chǎng)底防滲、填埋氣導(dǎo)排、滲瀝液收集等工程。在整形后的山體上鋪設(shè)30cm厚的防滲黏土、50cm厚的種植土。為了保證山體覆土的穩(wěn)定,防止水土流失,種植了喬灌木,并對(duì)整個(gè)山體坡面播撒草籽,同時(shí)將其定位為一座有花有草的近郊小型山林公園。

許昌龐莊生活垃圾處理廠：龐莊垃圾場(chǎng)占地10hm2,而龐大的垃圾山占地就接近6hm2,山高26m,堆放垃圾100多萬(wàn)噸(見(jiàn)表1)。使用前期是自然露天堆放形式,沒(méi)有防滲和覆蓋(見(jiàn)表1)。2007年封場(chǎng),對(duì)其進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)規(guī)劃：對(duì)垃圾山進(jìn)行整形、覆蓋、綠化、建設(shè)道路、排水、滲濾液導(dǎo)排收集、氣體導(dǎo)排等工程,土壤選用黃土,覆土厚度80cm。其改造完成后將成為附近居民的一處公共休閑場(chǎng)所—西山公園。

2 結(jié)果與討論

2.1 植被調(diào)查

對(duì)三個(gè)垃圾場(chǎng)的植被調(diào)查主要采用樣方法與踏查法相結(jié)合的方式。首先對(duì)垃圾山進(jìn)行普查,調(diào)查植物種類及其分布狀況。按照機(jī)械布點(diǎn)法,在平面圖上設(shè)50×50的網(wǎng)格,在網(wǎng)格中心重疊設(shè)置三個(gè)層次的樣方,即10×10的喬木樣方、2×2的灌木樣方、1×1的草本樣方[2]。調(diào)查因子主要有植物種類、數(shù)量、蓋度、生長(zhǎng)狀況、起源、損傷等指標(biāo)。設(shè)置樣點(diǎn)數(shù)分別為：禹州城北垃圾場(chǎng)9個(gè),安陽(yáng)七里店垃圾場(chǎng)22個(gè),許昌龐莊垃圾場(chǎng)15個(gè)。

2.2 植被的種類組成

三座垃圾山的現(xiàn)狀植被由人工植被和自然植被組成,共記錄到野生植物種類16種,分屬11科15屬,人工種植植物種類25種,分屬15科24屬,植物種類構(gòu)成如表2。

表1 垃圾場(chǎng)基本概況Tab.1 Basic overview of landfill sites

表2 三個(gè)垃圾場(chǎng)主要植被組成Tab.2 Main vegetation composed of three landfill sites

2.3 植被修復(fù)狀況

三個(gè)調(diào)查點(diǎn)位于城市邊緣,較少受到市區(qū)干擾,基本處于自然氣候特征,也基本保持著河南自然植被的特征。

禹州城北垃圾場(chǎng)植被主要為側(cè)柏林,占植物總數(shù)的95%,偶爾摻雜幾顆構(gòu)樹(shù)、五角楓、槐樹(shù)。后期為增加山地景觀性,登山臺(tái)階兩側(cè)補(bǔ)種紅葉李、桃樹(shù)、柳樹(shù)等園林樹(shù)種。人工干預(yù)恢復(fù)初期采用的方法為0.5m×0.5m密植側(cè)柏,經(jīng)過(guò)幾年的成長(zhǎng),側(cè)柏生長(zhǎng)空間越來(lái)越少,40%以上側(cè)柏重疊、密擠生長(zhǎng),林中部側(cè)柏因長(zhǎng)時(shí)間得不到光照,損傷較大,甚至枝葉枯死。因此需要適度移除長(zhǎng)勢(shì)較差側(cè)柏,釋放生長(zhǎng)空間,改善植被景觀。側(cè)柏林郁閉度很大,因此林下植物較少,灌木、草本多在林邊出現(xiàn)。草本均為天然野生植物,以草、艾草為主,相對(duì)蓋度較小,分別為2.56%、1.72%。植被群落密度(98.7%)陰坡要高于陽(yáng)坡(94.2%),側(cè)柏?fù)p傷率陰坡(31%)低于陽(yáng)坡(48%)。

安陽(yáng)七里店垃圾場(chǎng)以火炬樹(shù)+紫穗槐+龍柏+狗牙根的植被群落模式進(jìn)行植被恢復(fù)。垃圾山分為三個(gè)大臺(tái)地,下層第一臺(tái)地植被密度最大,火炬樹(shù)相對(duì)蓋度為65%,平均樹(shù)高3.5m;紫穗槐相對(duì)蓋度為15%;石榴樹(shù)相對(duì)蓋度8%;草本植物以草、狗牙根為主,共有植物8種。第二臺(tái)地植被損傷較大,相對(duì)蓋度40%,以側(cè)柏(平均高度1.2m,密度12%)、草、狗尾草為主,植物種類12種。初期恢復(fù)時(shí)撒播的狗牙根大部分已枯死,野生植物草生長(zhǎng)能力強(qiáng),突破枯草,迅速蔓延,部分纏繞在側(cè)柏上。第三臺(tái)地出現(xiàn)土壤裸露現(xiàn)象,植被以黑松(平均高度1.5m,密度10%)為主,草本多為草、田旋花、蓄等。植物種類15種,蓋度為27%,草本植物狗牙根75%枯死。

許昌龐莊生活垃圾處理廠是以抗性強(qiáng)植被與園林景觀樹(shù)種相結(jié)合的模式進(jìn)行修復(fù)的。狗牙根遍布滿山,相對(duì)蓋度為91%,其枯死現(xiàn)象亦較嚴(yán)重,死亡率40%,其中陽(yáng)坡死亡率為60%,陰坡死亡率為20%。部分園林植物損傷較大,長(zhǎng)勢(shì)較差。龐莊垃圾山也是分為三層臺(tái)地,位于最頂層的雪松,最初種植30棵,現(xiàn)完全死亡9棵,死亡率為30%,重度損傷的8棵,中度損傷9棵,輕微損傷3棵,由此可見(jiàn)雪松在垃圾山恢復(fù)初期不適宜作為先鋒樹(shù)種。龍柏在垃圾山三層臺(tái)階均有分布,相對(duì)密度由底向上分別為25.6%、14%、10%,長(zhǎng)勢(shì)良好,但狗牙根對(duì)其形成較大危害,部分狗牙根漫過(guò)龍柏的高度,侵占其生長(zhǎng)空間。

2.4 植被演替規(guī)律

從三個(gè)垃圾山植被恢復(fù)狀況及恢復(fù)年限上來(lái)看,填埋場(chǎng)植被分布受填埋時(shí)間的影響較明顯,填埋時(shí)間越長(zhǎng),植物種類越少,但數(shù)量越多,郁閉越好;時(shí)間越短,植物種類越多,但數(shù)量越少,郁閉越差。

三個(gè)垃圾山均成臺(tái)地狀,植被群落底層臺(tái)地植被覆蓋度較高,生長(zhǎng)狀況良好但種類數(shù)量不多;上層臺(tái)地植被覆蓋度相對(duì)較低,植被種類數(shù)量較多。

陰坡植被較陽(yáng)坡生長(zhǎng)狀況良好。

2.5 目標(biāo)景觀可達(dá)性分析

以景觀設(shè)計(jì)為主導(dǎo),生態(tài)恢復(fù)為出發(fā)點(diǎn)的綜合城市規(guī)劃、生態(tài)工程、環(huán)境保護(hù)、社會(huì)政策等各學(xué)科的拓展融合,逐漸被認(rèn)為是能突破“垃圾圍城”困境的利器[3]。調(diào)查的三個(gè)城市廢棄垃圾場(chǎng),修復(fù)的最終目標(biāo)都是公共休閑綠地,即以植物景觀為主體、可游可賞的公共空間,必須滿足無(wú)異味、無(wú)污染、保安全的要求,概括為安全性、健康性、景觀性。人工干預(yù)下的植被恢復(fù)既是加速?gòu)U棄垃圾場(chǎng)達(dá)到理想景觀的有效手法之一,又是植物景觀的構(gòu)成基礎(chǔ),在景觀生態(tài)恢復(fù)中起著至關(guān)重要的作用[4]。

禹州城北垃圾場(chǎng),現(xiàn)在已成為禹州森林植物園的主景—禹王山,其景觀生態(tài)恢復(fù)效果是三者中最好的,初步形成了以山林野趣為主,集休閑娛樂(lè)、科研科普于一體的較理想園林景觀。究其原因主要有以下幾點(diǎn)：(1)恢復(fù)時(shí)間。禹王山是三者中使用年限最短,恢復(fù)年限最長(zhǎng)的垃圾山,屬于恢復(fù)的中后期階段,生態(tài)系統(tǒng)較穩(wěn)定。(2)垃圾組成。高濃度填埋氣是填埋場(chǎng)植被恢復(fù)的主要限制性因素[5]。禹州垃圾山因其垃圾組成大部分為房屋拆遷、爐灰等垃圾,有機(jī)物很少,受填埋氣體的影響較小。(3)土壤選擇。垃圾山覆土為挖湖的沙壤土,透氣性強(qiáng),又是本地土壤,適應(yīng)性強(qiáng)。覆土厚度保證了植被根系的生長(zhǎng)空間。(4)植被選擇。選擇當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)力強(qiáng)的樹(shù)種,側(cè)柏根系較淺、抗性較強(qiáng),水土保持能力較強(qiáng)。(5)地形改造作為主體工程,不僅保證了山體的穩(wěn)定性,而且充分從造景角度考慮,利用挖湖土壤堆起三座山體,作為主山山勢(shì)的延續(xù),形成“有高有凹,有曲有深,有峻有懸,有平有坦,自稱天然之趣[6]”的山林景觀。

安陽(yáng)七里店垃圾山景觀生態(tài)恢復(fù)效果最差,分析原因主要有：(1)使用年限最長(zhǎng)。安陽(yáng)垃圾山使用了20年,超期使用10年,恢復(fù)前幾年都有不同程度的自燃現(xiàn)象,其污染程度可見(jiàn)一斑,生態(tài)恢復(fù)需要更長(zhǎng)的時(shí)間。(2)水土流失。修復(fù)過(guò)程中必然有土壤下滑的現(xiàn)象,安陽(yáng)垃圾山土壤流失現(xiàn)象較嚴(yán)重。初期修復(fù)時(shí)其覆土厚度在80cm左右,現(xiàn)山頂覆土厚度最薄處只有3cm,同時(shí)還存在干旱缺水現(xiàn)象,不能滿足植物的生長(zhǎng)條件。

許昌龐莊垃圾處理廠恢復(fù)效果較不理想,主要原因有：(1)恢復(fù)時(shí)間較短,處于初期階段,還沒(méi)有進(jìn)入一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的時(shí)期。(2)植被選擇。選擇抗性樹(shù)種+園林景觀樹(shù)種相結(jié)合的模式進(jìn)行植被修復(fù),景觀樹(shù)種的抗性較弱,對(duì)垃圾山的惡劣環(huán)境適應(yīng)性差,不適合做垃圾山生態(tài)恢復(fù)的先鋒樹(shù)種。

禹州森林植物園禹王山,景觀生態(tài)恢復(fù)較成功,基本滿足了安全性、健康性、景觀性的恢復(fù)要求。安陽(yáng)和許昌垃圾場(chǎng)景觀效果較差,均處于生態(tài)恢復(fù)的初期階段,植被恢復(fù)狀況不穩(wěn)定,多數(shù)還是野生植被,且疏于管理,整體給人荒涼的感覺(jué),沒(méi)有達(dá)到景觀性的高度。

3 恢復(fù)研究

遵循自然規(guī)律,充分發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)的自我修復(fù)能力。填埋場(chǎng)內(nèi)自然恢復(fù)是第一步,天然植物相對(duì)來(lái)說(shuō)要豐富得多[7]。在調(diào)查的三個(gè)垃圾場(chǎng)中,草、狗尾草在三個(gè)垃圾場(chǎng)調(diào)查的各個(gè)平臺(tái)均有出現(xiàn),表現(xiàn)出了較強(qiáng)的生命力,是垃圾山生態(tài)恢復(fù)的先鋒樹(shù)種,對(duì)于河南省鄉(xiāng)土野生植被的利用需要近一步研究,以提高生態(tài)恢復(fù)速度。

結(jié)合生態(tài)工程、環(huán)境保護(hù)等學(xué)科,對(duì)垃圾場(chǎng)進(jìn)行堆體的合理整形、場(chǎng)地防滲、安裝導(dǎo)排系統(tǒng)等工程,以減少滲濾液、填埋氣等有害物質(zhì)對(duì)環(huán)境的污染,創(chuàng)建更有利于植物生長(zhǎng)的環(huán)境。

植被恢復(fù)的首要任務(wù)是創(chuàng)建肥沃的土壤以利于植被生長(zhǎng)。表土層覆土厚度最少500mm厚耕植土,覆蓋整個(gè)最后修復(fù)的表面,主要促進(jìn)植物生長(zhǎng);覆蓋土層覆土厚度最少300mm厚粘土,此層作用是保護(hù)下面的排水層和防滲層免受來(lái)自上方的潛在傷害[8]。

垃圾山環(huán)境惡劣,樹(shù)種選擇是關(guān)鍵點(diǎn)。首先必須選擇適宜填埋場(chǎng)所在地區(qū)的植物種類(見(jiàn)表3),還要考慮選擇抗貧瘠、抗有害氣體、材質(zhì)堅(jiān)韌的樹(shù)種,栽植選擇采用喬、灌搭配,密林栽植等方式。

表3 河南中北部地區(qū)垃圾場(chǎng)植被恢復(fù)適宜樹(shù)種Tab.3 Species of vegetation suitable for landfill restoration in the north-central region of He'nan Province

分期完成生態(tài)恢復(fù)。初期以自然恢復(fù)的野生先鋒草本植物為主體,選擇適合當(dāng)?shù)貧夂蛱卣鞯臏\根類耐性植物加速系統(tǒng)恢復(fù)[9-10];在這些先鋒植物對(duì)環(huán)境進(jìn)行影響改善后,中后期逐漸引入生態(tài)效應(yīng)及觀賞性高的植物類群,使恢復(fù)后的生態(tài)系統(tǒng)不斷向較理想的頂極群落演替。

4 結(jié)語(yǔ)

廢棄垃圾填埋場(chǎng)的治理與開(kāi)辟游覽綠地相結(jié)合是環(huán)境工程建設(shè)的積極措施,對(duì)城市的發(fā)展有著積極的作用。生態(tài)恢復(fù)與景觀營(yíng)造是垃圾山改造的兩大階段,通過(guò)人工干預(yù)加速受損生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù),待其相對(duì)穩(wěn)定后,進(jìn)行景觀的營(yíng)造,為城市增加公共綠地空間。河南省在廢棄垃圾場(chǎng)改造過(guò)程中要充分結(jié)合本地特點(diǎn),以生態(tài)恢復(fù)為基本,以景觀營(yíng)造為提升,從而使垃圾場(chǎng)廢棄地發(fā)生質(zhì)的改變。

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