廣州市花都區(qū)泥石場植被生態(tài)修復工程技術應用及評價

沈海岑+陳崢

摘要：廣州市花都區(qū)“2014年全區(qū)泥石場復綠工程”，是2014年花都區(qū)主要建設宜居環(huán)境的22個工程項目之一。通過分析花都區(qū)5個泥石場的場地坡度、坡長、土壤性質等基本情況，應用錨桿掛鋼絲網(wǎng)噴混植生的邊坡復綠技術，綜合喬、灌、草混合種植方式及綜合節(jié)水的給排水系統(tǒng)設置，對泥石場進行生態(tài)復綠，堅持實地分析應用，為廢棄的泥石場建造及恢復生態(tài)環(huán)境。綜合評價噴混植生及喬灌草混合種植的生態(tài)效益，為廢棄泥石場的生態(tài)修復，乃至構建立體、多樣化的生態(tài)植物群落結構提供技術經(jīng)驗總結。

關鍵詞：泥石場；生態(tài)修復；噴混植生；喬灌草混植；廣州

中圖分類號：TU986

文獻標志碼：A

文章編號：1671-2641（2017）03-0087-05

收稿日期：2017-05-12

修回日期：2017-06-09

Abstract： Egetation ecological restoration project of debris fieldsis one of the main 22 projects which aim to construct liveable environment in Huadu area in 2014.This study analyzes basic situations of five debris fields in Huadu area： gradient， slope length， soil property and so on. In order to construct and restore ecological environment of abandoned debris fields and create ecological benefits actively， ecological restoration greening methods is used in this project，including using suspended-net with anchor of spray sowing technology on the slope. A comprehensive planting pattern of trees， shrubs and grass， and set a water supply and drainage system with comprehensive water saving are also applied. A comprehensive evaluation of the suspended-net with anchor of spray sowing technology on slope and comprehensive planting pattern of trees， shrubs and grass are also made to support the experiences of debris fields ecological restoration and construction of diversified ecological plant community structure.

Key words： Debris field； Ecological restoration； Spray sowing technology； Mixture planting of trees， shrubs and grass； Guangzhou

采石廢棄地，是指一些在完成或終止泥石開采功能后，開采區(qū)域的生態(tài)環(huán)境受到破壞的采石場。其生態(tài)系統(tǒng)退化、植被及土壤破碎，易造成水土流失、生物多樣性銳減等問題[1～3]。植被的破壞往往與土壤的破壞緊密相關，因泥石開采過程中對土壤層次和結構的破壞直接影響到地被植物的覆蓋；同時，開采過程可能產生一些污染物質會隨水土流失及地表徑流而污染水體[4]。

為有效控制水土流失及改善生態(tài)環(huán)境，對泥石場進行生態(tài)恢復是當今社會可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。泥石場的生態(tài)恢復工程是一項系統(tǒng)工程，是涉及生物學、土壤學、生態(tài)學、園藝學等多學科交叉的綜合系統(tǒng)工程[4～5]。其生態(tài)修復技術主要集中于生態(tài)工程技術的支持，以實現(xiàn)邊坡生態(tài)恢復；該生態(tài)工程技術已成功應用于多種類型的土壤環(huán)境生態(tài)修復中，如山地、鹽堿地、沼澤地等[4，6]。多年來，為高度響應廣東政府對采石場復綠工作的相關治理工作《關于做好全省采石場整治和復綠工作的通知》（粵府[2003]49號）[7～8]，廣州各區(qū)政府陸續(xù)開展對泥石開采區(qū)域生態(tài)恢復行動。

1花都區(qū)采石場概況

廣州市花都區(qū)“2014年全區(qū)泥石場復綠工程”，是2014年花都區(qū)主要建設項目投資計劃中涉及宜居環(huán)境22個工程項目之一，是2015年廣州市發(fā)展和改革委員會批準立項，2016年公開招投標實施，總投資626萬元人民幣的項目。該工程開始于2016年4月中下旬，歷時4個月，包括對花東鎮(zhèn)、花山鎮(zhèn)獅民村、梯面鎮(zhèn)河尾寨和獅嶺鎮(zhèn)集賢村內5處已廢棄不用的采石場、采土場進行治理，總面積為5.4萬m2。該項目地址較為分散，分別位于4個不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)的山體范圍內，多為被破壞的山體。地形復雜，巖石的風化程度不一，裸露巖石及黃土的坡面長度約30～300 m，邊坡斜度約10o～80o（表1）。山體沖刷嚴重，存在較大的不穩(wěn)定因素；同時，因地處亞熱帶，屬海洋性季風氣候，雨量大、雨季長、臺風和強熱帶風暴頻繁，故而存在較大的水土流失甚至泥石流的潛在危害。

2花都區(qū)泥石場生態(tài)復綠工程技術

2.1基礎構筑

花都區(qū)泥石場生態(tài)修復工程主要對邊坡進行綠化，復綠工程主要分3步進行。

1）邊坡的穩(wěn)定是生態(tài)治理的基礎[5，9]。首先對邊坡表面被雨水沖刷后的松散土體進行清除、削坡。邊坡削坡是保證邊坡穩(wěn)定性的重要土方開挖技術，該項目在對邊坡進行削坡時，保證設計要求的坡頂線及坡度的基礎上盡量減少土方的開挖，削坡時坡頂采用弧化技術：自上至下對土方進行分段開挖，開挖長度為20～25 m；清除坡面凹凸不平的土層以保證坡面的平順。為降低工程造價，將削坡的土方平鋪碾壓于坡腳低洼區(qū)，并對場地進行復綠；其回填土的碾壓厚度不大于0.5 m/層，壓實系數(shù)應大于0.90。

2）在邊坡周邊修筑排水系統(tǒng)，以提高邊坡的穩(wěn)定性，減少地質災害的隱患（圖1～2）。巖石及黃土裸露的山體缺口的用水是植物自然生長及養(yǎng)護的基礎，節(jié)水及綜合用水技術的應用是實現(xiàn)在巖石及黃土裸露山體邊坡上植被系統(tǒng)的生態(tài)建設的保障[12]?；ǘ紖^(qū)泥石場的生態(tài)復綠工程整體的排水系統(tǒng)以自然散水為主，通過結合設計截洪溝組織排水（圖3），以截留自然降雨及減緩緩坡處的地表徑流，并作為植物養(yǎng)護用水。同時采用水車結合高壓水泵的灌溉系統(tǒng)，以提高節(jié)水效率。

3）削坡完成后的生態(tài)修復技術，主要對坡面進行掛網(wǎng)噴播，對坡度小于20°的坡腳場地進行喬木、灌木綠化種植，以達到美化改善生態(tài)環(huán)境的目的。在獅嶺鎮(zhèn)集賢村石場中，由于巖質土土壤層厚度不足以保證植物生長，通過錨桿掛鋼絲網(wǎng)噴混植生法有利于植物根系在坡面上穩(wěn)固生長。

2.2復綠種植

2.2.1錨桿掛鋼絲網(wǎng)噴混植生

液壓噴播主要通過液壓噴播機將肥料、保水劑、粘合劑、pH調節(jié)劑、植物種子纖維等均勻混合后，均勻噴播于坡面上；通過養(yǎng)護使植物生長以覆蓋坡面[10～11]。該技術主要應用于土質坡面，而對于巖石面積率較高的坡面，可結合錨桿掛鋼絲網(wǎng)噴混植生復綠技術來完成。花都泥石場生態(tài)復綠工程主要應用錨桿掛鋼絲網(wǎng)噴混植生技術進行坡面復綠。

錨桿掛鋼絲網(wǎng)噴混植生的方法主要應用于巖質坡面或弱風化的坡面[11]。本邊坡綠化工程通過對坡面的石頭、雜草、垃圾等雜物的清除及坡面平整后，應用鍍鋅鋼絲網(wǎng)在坡頂進行延伸，延伸深度為50 cm，并埋入水溝或土中；然后自上而下平鋪至坡腳。

鋪設鍍鋅鋼絲網(wǎng)的規(guī)格及技術要求如下：

1） 網(wǎng)與網(wǎng)之間平搭，網(wǎng)緊貼坡面，無皺褶和懸空（圖4）。

2）鍍鋅鋼絲直徑（Φ）為2.2～ 3.0 mm；網(wǎng)眼大小為50 mm×50 mm；用直徑（Φ）為12 mm的鉚釘錨固，錨固長為50 cm；風化層加長至80 cm，外留10 cm。

3）坡頂加木樁固定，木樁間距<100 cm，坡面鉚釘間距為100 cm（圖5）。

固定鍍鋅鋼絲網(wǎng)后，因噴混機械的不同，分為濕噴和干噴兩種。濕噴即采用機械噴泥漿，其要求網(wǎng)包內需充實，網(wǎng)包外噴射厚度為5 cm以上。干噴為應用干土進行回填，即將粉碎的改良種植土拋灑在坡面上，厚度范圍10～12 cm，網(wǎng)外回填土厚度為5～7 cm，且回填土經(jīng)沉降后鍍鋅鋼絲網(wǎng)不外露；因此，灑水量不宜過多，以防回填土流失。噴射有機基質應從正面進行，完工后，鍍鋅鋼絲網(wǎng)上的基質厚度應達2～3 cm；而后噴射含有種子的混合料，噴射厚度為2 cm。噴混植生材料配比如表2所示。

2.2.2喬灌草混合種植

在花都區(qū)泥石場坡度較緩的區(qū)域內，通過應用喬灌草混合種植，形成更為立體且多樣化的植被結構。因5個泥石場的土壤為貧瘠的酸性赤壤土，故多選擇耐酸耐貧瘠的植物。綜合土壤環(huán)境，應用于花都區(qū)5個泥石場的喬灌草混合種植組合主要有下列3種。

組合一：簕仔樹Mimosa sepiaria、木荷Schima superba、鐵冬青Ilex rotunda、榕樹Ficus microcarpa、降香黃檀Dalbergia odorifera、油桐Vernicia fordii和山杜英Elaeocarpus sylvestris，按等比例種植。

組合二：蟛蜞菊W edelia chinensis、含羞草Mimosa pudica、五節(jié)芒Miscanthus floridulus、狼尾草Pennisetum alopecuroides、香根草V etiveria zizanioides、車桑子（坡柳）Dodonae viscosa和海桐Pittosporum tobira，按4：1：1：1：1：1：1的比例種植。

組合三（成片植）：尾葉桉Eucalyptus urophylla、大葉相思Acacia auriculiformis、簕杜鵑Bougainvillea glabra和噴播地被組合（表2）。

為確保良好的復綠及生態(tài)效應，工程完工后的養(yǎng)護至關重要。在花都區(qū)5個泥石場復綠工程養(yǎng)護過程中，采用定期噴水、追肥及病蟲害防治等措施保證竣工前泥石場生態(tài)的復綠。

2.3復綠效果

花都區(qū)5個泥石場生態(tài)復綠工程竣工后，應用噴播技術對坡度大于20°的坡面進行復綠的植物覆蓋率均達到90%以上，無明顯的黃土裸露現(xiàn)象；坡度在10°～20°的緩坡上，喬灌草混合種植的區(qū)域也逐漸形成立體多樣化的植被群落，灌木密度達10株/m2，地被草本植物的密度小于500株/m2（圖6～7）。

3花都區(qū)泥石場生態(tài)復綠工程技術評價

3.1噴混植生技術評價

噴混植生技術是以工程力學和生物學理論為依據(jù)，利用客土摻混粘合劑和錨桿加固鋼絲網(wǎng)的技術，通過特制混噴機械將土壤、肥料、有機質、保水材料、種子等混合物質在水介質下噴灑到裸露的土面或巖層坡面[12]。噴混植生技術以噴播技術為依托，相承了噴播技術的優(yōu)點，即：速度快；施工質量高，草籽噴播均勻發(fā)芽快、整齊一致；防護效果好，正常情況下，噴播1個月后坡面植物覆蓋率可達70%以上，2個月后形成防護、綠化功能；適用性廣，國內液壓噴播植草護坡在公路、鐵路、城市建設等部門邊坡防護與綠化工程中使用較多。同時，可避免草本植物噴播技術中因固土保水能力低，容易形成徑流溝和侵蝕；因品種選擇不當和混合材料不夠，后期容易造成水土流失或沖溝的缺點[13～15]。

花都區(qū)泥石場項目的噴混植生技術中除去應用一般的草本地被植物外，還應用灌木植物的種子如金合歡、豆科類植物（木豆）等。草灌搭配噴播種植可以在灌木植物持續(xù)生長過程中，減少因草本地被植物退化而使復綠度降低，進而造成水土流失的問題；同時豆科植物的固氮作用可使其在貧瘠坡面土壤中正常生長，其種子還可在坡面上繁衍，從而增加了坡面植被群落的生態(tài)多樣性。

3.2喬灌草混合種植的生態(tài)效益評價

采石場的生態(tài)恢復的方法除噴播復綠之外，還有爆破燕窩復綠法[16]、壘砌階梯復綠法[17]及景觀再造法[18～19]。隨著社會對開墾山地的黃土或巖石裸露坡地生態(tài)恢復的越發(fā)重視，單一的地被噴播已不能滿足長期持續(xù)的生態(tài)效益。豐富多樣的生態(tài)植物群落是廢棄泥石場生態(tài)復綠工程的表現(xiàn)形式，達到有益于社會及人居環(huán)境的生態(tài)效益是其最終目標。在國外采石場生態(tài)修復實踐中，法國Biville采石場將景觀與生態(tài)恢復相結合，通過臺階狀坡地設置，喬灌草混合而有序種植于階梯坡地及緩坡地上，這樣的石墻從生態(tài)恢復層面達到良好的景觀效果[20]。在國內，深圳豐順石場和黃竹坑石場通過在坡腳、坡頂、坡面跡地間分別通過種植爬藤、爬藤植生帶及喬灌組合（臺灣相思、金合歡等），豐富坡面生態(tài)群落，明顯改善生態(tài)景觀[19]。同時，鄭煜基等在邊坡綠化防護中對草灌混播研究表明，草灌混播綠化的坡面在長期的降雨沖刷中未有明顯的痕跡[11]；且有相關數(shù)據(jù)表明在實施草灌混播的坡面能較草被覆蓋的坡面發(fā)生的塌方率小，幾乎安然無恙，如廣東東莞部分采石場[14～15]。在一定范圍及比例的喬灌草的綠量下，溫度和濕度隨綠量增加而減少[21]。因此，喬灌草的混合種植在泥石場生態(tài)復綠工程中的應用能豐富生態(tài)群落多樣性，同時能向降低溫度、增加濕度的生態(tài)環(huán)境轉變，從而增加泥石場復綠工程生態(tài)效益。

4總結與建議

廣州市花都區(qū)泥石場植被生態(tài)修復工程，應用合理的生態(tài)復綠技術為植物的生長創(chuàng)造了良好的生存環(huán)境，為快速復綠及泥石場自然生態(tài)環(huán)境的營造奠定基礎。在護坡植物的選擇上，打破單一草被，科學綜合喬灌草的綜合運用，以構建立體、多樣化的生態(tài)植物群落結構；同時有利于邊坡的穩(wěn)定；避免植物在冬季或旱季的黃化而使邊坡出現(xiàn)褪綠，保持邊坡的常綠景觀。

廢棄泥石場的生態(tài)修復是社會發(fā)展的趨勢要求，在科學合理應用生態(tài)復綠工程技術的同時，應結合當?shù)匚幕L俗、周圍環(huán)境的實際需求及景觀視覺效果，并可結合適當?shù)挠操|景觀，應用植物對空間進行點景及分隔。生態(tài)修復是一個漫長的過程，復綠只是最基礎的一步，植物群落的多樣性才是生態(tài)復綠的主要指標。因此，在后續(xù)的發(fā)展過程中，應對泥石場生態(tài)復綠植物種類及生態(tài)群落多樣性進行記錄及監(jiān)測，以更好地為植被生態(tài)復綠技術的應用進行經(jīng)驗總結及生態(tài)效益評價。因此，在今后同類的工程項目中，應更加重視生態(tài)植物群落配置。

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