淺析廣西地區(qū)野生植物對棄渣場的水土保持防治效益

周韋君，秦 越

（1.廣東粵源水利水電工程咨詢有限公司廣西分公司，廣西 南寧530021；2.北京林豐源生態(tài)環(huán)境規(guī)劃設計院有限公司，100083）

1 引言

生產(chǎn)建設項目棄渣場由于施工期堆積土粒松散、常擾動，土壤侵蝕模數(shù)為原地貌土壤侵蝕模數(shù)的幾倍到十幾倍［1～2］。《中華人民共和國水土保持法》（2011年修訂）第三十八條規(guī)定：“對生產(chǎn)建設活動廢棄的砂、石、土、矸石、尾礦、廢渣等存放地，應當采取攔擋、坡面防護、防洪排導等措施。生產(chǎn)建設活動結(jié)束后，應當及時在取土場、開挖面和存放地的裸露土地上植樹種草、恢復植被，對閉庫的尾礦庫進行復墾?！?/p>

廣西地區(qū)多年水土保持監(jiān)測資料表明，棄渣場多選用豬屎豆或糖蜜草進行綠化恢復。監(jiān)測表明這兩種植物適宜高速公路和鐵路項目綠化，不適宜棄渣場區(qū)綠化。施工結(jié)束后棄渣場綠化難、糾紛多等問題是生產(chǎn)建設項目水土流失治理的難題。因此，選取在棄渣場區(qū)發(fā)揮較高水土保持效益的本土野生植物是很必要的。

2 研究對象

本研究選取廣西沿海地區(qū)的3個建設項目，“廣西沿海鐵路欽州北至北海段擴能改造工程（后簡稱欽北）”、“廣西沿海鐵路欽州北至防城港段擴能改造工程（后簡稱欽防）”、“新建鐵路玉林至鐵山港工程（后簡稱玉鐵）”，項目所在地為廣西沿海城市的欽州、防城港、北海和玉林，欽防工程正線長度為62.039km，欽北工程正線長度為99.474km，玉鐵工程正線長度為138.8km，工程沿線開挖量較大，其中欽防工程共有69處棄渣場，共存放棄渣742萬m3，欽北工程共有47處棄渣場，共存放棄渣614萬m3，玉鐵工程共有43處棄渣場，共存放棄渣443萬m3。

其中欽北與欽防工程為高速鐵路工程，經(jīng)費充足，綠化要求較高，對于棄渣場大部分均按主線邊坡綠化要求設計實施，大部分棄渣場選用豬屎豆或糖蜜草綠化，仍有部分棄渣場多次綠化未見成效，植被成活率低。玉鐵工程為貨運專線，經(jīng)費較低，因經(jīng)費問題影響停工一年，大部分棄渣場僅采取攔擋措施，未實施綠化措施，由于項目區(qū)域氣候條件較好，降雨充足，有部分棄渣場經(jīng)過2～3年的時間恢復自然植被。

豬屎豆（CrotalariapallidAit.）為約1m 高的豆科小灌木，豆科植物作為大地覆蓋物，其固氮可供豆科植物本身氮素和增強地力，豬屎豆韌性較強，已成為優(yōu)良的水土保持植物［3］。

糖蜜草（Melinisminutiflora）為多年生禾本科牧草，原產(chǎn)于非州和巴西，最適生長溫度20～30℃，最冷月平均溫度不低于6℃［4］。非常耐旱和耐酸瘦土壤，是水土保持的優(yōu)良草種。

自然植被組所生長植被主要為狗尾巴草（Setaria viridis（L.）Beauv.）、牛 筋 草 （Eleusineindica（L）Gaertn.）、馬唐（Digitariasanguinalis（L.）Scop.）、稗草（Echinochloacrusgalli（L.）Beauv.）等禾本科植物及鬼針草（BidenspilosaL.）、艾蒿（ArtemisiaargyiH.Lev.＆Vaniot）等菊科植物。經(jīng)過長達兩年的生長，自然植被平均高度達到50cm左右，其中鬼針草與艾蒿最高，能達到80cm。自然植被交錯生長，蓋度不一，其中牛筋草與馬唐蓋度較高，達到50%以上。自然植被組植物多為一年生草本植物，項目氣候溫暖濕潤，植被交替不顯著，自然植被組棄渣場能達到常年綠化，且自然植被組所生長植被均對土壤要求不嚴，在弱酸、弱堿性的立地條件上均能良好地生長。同時各具有特色的種子傳播能力，如狗尾巴草和鬼針草，種子傳播快，繁殖能力強，植株生長快［5～6］。尤其禾本科類植物的根系主要為須根，具有發(fā)達的根系［7］，能起到良好的保水固土作用。

對3個項目監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，玉鐵工程在DK10＋300、DK13＋000、DK18＋000、DK23＋500這4處施工結(jié)束后，棄渣場均未采取綠化措施，其自然植被恢復期水土流失量減少。選取這4處作為自然恢復植被棄渣場；同時在欽北、欽防兩個項目延線選取4處采取豬屎豆綠化措施和4處糖蜜草綠化措施的棄渣場，共計12處棄渣場作為本文研究對象。

3 研究方法

根據(jù)《土壤侵蝕分類分級標準》（SL190－2007），研究區(qū)域?qū)儆谖髂霞t壤丘陵區(qū)，侵蝕類型主要為水力侵蝕。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查，研究項目各個棄渣場的侵蝕方式主要為面蝕和溝蝕。導致水力侵蝕發(fā)生的外營力主要是水，包括水的下滲、降雨時的雨滴擊濺力、水流的沖力等，影響水力侵蝕的因素主要有氣候因素、地形因素、土壤因素、植被因素和人為因素等［8］。

對12處棄渣場進行降雨、棄渣成份、植被生長狀況及土壤侵蝕量進行調(diào)查，將棄渣場分為3組進行研究，分析在棄渣場采取豬屎豆綠化、糖蜜草綠化、自然植被3種措施的水土保持效益。

4 棄渣場研究背景條件

4.1 降雨條件

項目區(qū)屬于亞熱帶季風氣候區(qū)，受海洋濕熱氣流影響大，冬季氣候暖和，夏季多雨高溫。年均氣溫22.5℃，年均相對濕度74%～82%。每年夏季6～10月受熱帶高氣壓的控制，臺風和熱帶風暴年均4～5次，多時可達6～7次。在3個工程的監(jiān)測點位進行日雨量數(shù)據(jù)收集，根據(jù)季度進行分類，3年季度的降雨數(shù)據(jù)見表1。

表1 研究區(qū)域關(guān)鍵點位各季度降雨情況 mm

由表1可知，研究區(qū)域年均降雨量較大，降雨集中在每年的二、三季度，其中除玉林地區(qū)外，其他區(qū)域每年的二、三季度降雨量可達1000mm以上。

4.2 地形地貌條件

施工地處沿海小丘陵和平原區(qū)，造成土壤侵蝕的因素主要為棄渣場的微地形，因施工過程中施工擾動較大，部分棄渣場處于山溝或廢棄池塘，根據(jù)地形條件在凹地內(nèi)進行堆渣，棄渣場地形由凹地變成平地；另一部分棄渣場是在平地和谷地進行堆渣，平地堆渣堆土不斷加高，形成丘地；谷地堆渣內(nèi)側(cè)形成平地，外側(cè)成坡。本次研究選取在平地或谷地堆渣的棄渣場，綜合施工安全與水土保持防治措施實施要求，均對棄渣場進行平整修坡，棄渣場坡面為30°～35°。

4.3 土壤立地條件

項目區(qū)土壤類型主要有磚紅壤、赤紅壤、水稻土、沖積土、濱海沙地以及濱海鹽土等。棄渣場堆渣主要由施工廢渣、隧道及山體開挖破壞石渣等混合組成的渣石及路基開挖填換時的母質(zhì)層風化巖石所成的沙石［9，10］。對棄渣場渣土取樣調(diào)查，分析12個棄渣場渣土成份，各棄渣場渣土成份比例見表2。

表2 各棄渣場渣土成份比例表 %

3個工程均為鐵路項目，施工工藝和施工方法類似，由表2可知，棄渣場棄渣主要來自隧道及路基開挖出的碎石及路基開挖出的母質(zhì)層風化沙石，這兩類廢渣均難以再次利用。此外，施工過程中因施工難度及運距等問題也會產(chǎn)生部分棄渣。棄渣場均較難綠化。

5 研究結(jié)果

5.1 三種綠化措施植被生長狀況

植物蓋度、冠層、枯葉落葉層、根系長度和莖根比等植物整體特征對水土保持有重要影響［11～13］，對12個棄渣場進行植物蓋度、枯葉落葉層進行調(diào)查，分別在12個棄渣場隨機抽取20株植物進行根系調(diào)查，調(diào)查結(jié)果見表3。

表3 棄渣場植被生長情況對比

由表3可知，豬屎豆和糖蜜草的植物蓋度較自然恢復植被高，對自然恢復植被進行物種調(diào)查，各個草種叢生密度不一，蓋度在85%左右。

5.2 棄渣場土壤侵蝕模數(shù)

通過在棄渣場擋土墻外布設沉沙池，對棄渣場的土壤侵蝕量進行調(diào)查［14，15］。一年的觀測資料見表4。

表4 植被類型不同棄渣場土壤侵蝕模數(shù)對比

由表4可知，冬季由于糖蜜草枯黃嚴重，采用糖蜜草綠化的棄渣場水土保持效益尤差；采用豬屎豆綠化的棄渣場由于其冬季生長情況較好可以發(fā)揮一定的水土保持作用；自然植被組雖也有植被在冬季發(fā)生枯黃現(xiàn)象，但仍有大部分未枯黃，為單一植被綠化棄渣場沒有優(yōu)勢。項目區(qū)雖冬季降雨較夏季和秋季減少，仍會偶發(fā)較大降雨，在降雨量全年均較大的南方地區(qū)，應選用常綠植物或混合植物進行綠化，以保證天氣突變的情況發(fā)生。

春季降雨量較少，多為梅雨，即連續(xù)多日的小雨，三個類型的棄渣場土壤侵蝕模數(shù)均較低。梅雨降雨強度小，較難形成坡面徑流，即使是尚裸露的棄渣場侵蝕模數(shù)也較低，是一年中水土流失危害最小的季節(jié)，同時也是最適宜實施綠化措施的季節(jié)。

夏季和秋季降雨量較大，多為長時間的大暴雨，棄渣場產(chǎn)生大面積的水土流失，采用糖蜜草綠化的棄渣場在暴雨期間不能有效地減緩棄渣場坡面徑流，棄渣場由面蝕發(fā)展成溝蝕，造成較大水土流失。自然恢復棄渣場在植被蓋度較低的邊角易于被沖刷造成水土流失。經(jīng)過春季的植被恢復，大部分棄渣場的植物措施均較好地發(fā)揮水土保持作用，但糖蜜草組棄渣場因單一草本植物沒有茂盛的地上組成并且沒有發(fā)達的根系，在暴雨時仍存在較大的弊端。

降雨為各個季節(jié)侵蝕模數(shù)變化的主導因素，豬屎豆各個季度土壤侵蝕模數(shù)差異不大，糖蜜草除春季外，夏秋冬季節(jié)的侵蝕模數(shù)較大，相同人工綠化的棄渣場，雖然豬屎豆與糖蜜草蓋度均在98%以上，但豬屎豆為小灌木植物，茂盛的枝葉能有效地減緩降雨濺蝕力（降雨下滲速度），糖蜜草為草本植物，不具備減緩降雨濺蝕力的能力，甚至部分棄渣場還因為降雨太大，原綠化的糖蜜草被沖毀，形成沖溝，造成水土流失事故。自然植被組由多種植被混合組成，鬼針草及艾蒿長勢較高，其它草本植物長勢較低，幾種植物交錯生長，地上部分形成了較好的攔擋結(jié)構(gòu)，能有較地減緩降雨濺蝕力。由于調(diào)查的自然植被組為非人工綠化，部分邊角未能綠化到位，調(diào)查時仍處于裸露狀態(tài)，裸露部分降雨直接沖刷，形成沖溝。

糖蜜草生長迅速且美觀，是一種良好的綠化植物，但對棄渣場綠化卻不太適宜。對于立地條件較好，或有資金實施后期覆土等整地措施的棄渣場豬屎豆長勢良好，并具有固氮作用的豆科植物，不失為一種好的水土保持植物，但棄渣場立地條件大部分均較差，后期整地資金較高，且需要有較專業(yè)的綠化施工。

以上調(diào)查結(jié)果可以表明，在濕潤溫暖的南方地區(qū)，降雨條件充沛，在立地條件較差的棄渣場，也可以進行利用自然植被恢復，而非丟荒。自然植被較人工種植的豬屎豆及糖蜜草有較好的水土保持效益，并且在碎石、沙石等立地條件下仍能生長，無需人工管護。由于自然野生植被為叢生雜草，美觀效果較差，并且不適于應用到要恢復為農(nóng)地為棄渣場，不利于耕種。

建議在綠化美觀要求較低或者多次綠化成效較差的棄渣場，選取棄渣場附近荒山和田間本土野生植被進行棄渣場綠化，本土野生植被較外來物種具有更強的立地適應性，可降低綠化難度和成本。

6 研究分析

自然恢復野生植被在開發(fā)建設項目水土保持中可以發(fā)揮較大的作用，由于自然恢復植被多為多種雜草叢生，難以單獨研究一種植被以進行水土保持植物措施推廣。并且部分棄渣場因施工設計對綠化要求較高，野生植被難以滿足要求。對于綠化要求低以及多次綠化效果較差的棄渣場，可采用間伐本土野生植被進行綠化，既可降低綠化成本，又能具有較高的綠化成活率。

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