貴州國省干道公路邊坡植物生態(tài)防護技術探討

劉健宇 祝小科 馮建林 羅群星

(1.貴州省公路建設養(yǎng)護集團有限公司 貴陽 550014；2.貴州大學林學院 貴陽 550025；3.貴州省凱里公路管理局 凱里 556000)

1 引言

近年來，貴州公路交通建設快速發(fā)展，隨著今后交通強國戰(zhàn)略的推進、貴州省旅游產業(yè)的快速發(fā)展以及公眾出行服務需求的提升，在公路建設中對打造公路的“暢、安、舒、美”提出了更高的要求。截至2018年底，全省通車公路總里程達19.69萬公里，大量公路邊坡亟需采取有效防護措施。提高公路植物防護效果，對改善普通公路沿線區(qū)域的生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)綠色低碳環(huán)保建設公路交通基礎設施和“公路交通建設與自然協(xié)調”極為重要，因此，研究植物生態(tài)防護技術對公路邊坡進行防護及美化意義重大。

由于貴州山區(qū)國省干道公路規(guī)模大，區(qū)域內地質環(huán)境條件復雜，山高坡陡，在國省干道公路改造過程中形成的邊坡坡面組成物質結構松散，多由土壤母質、土礫、砂粒、碎石、塊石組成，缺水、少土和少肥，植被恢復較困難。

歐美、日本等發(fā)達國家早在20世紀就進行了公路邊坡防護技術的研究。20世紀60年代以后，日美及歐洲一些發(fā)達國家和地區(qū)將生態(tài)保護和恢復措施納入了高速公路建設之中[1]。

我國于20世紀90年代以來從日本、歐美等國外引進邊坡生態(tài)防護技術，經(jīng)過多年的應用和研究開發(fā)，也陸續(xù)研發(fā)出了適合全國各地實際情況的邊坡生物防護技術，如高速公路邊坡植生基質生態(tài)防護技術、噴混植生護坡技術、液壓噴播技術、厚層基材噴射護坡技術、植被混凝土護坡綠化技術、生態(tài)袋等現(xiàn)代工程綠化護坡技術等[2]～[5]。實施這些工程綠化護坡技術成本高，投資額較大，目前僅在高速公路邊坡防護中應用。而對國省干道公路邊坡植被恢復技術研究仍處于初期探索階段。

國省干道公路改造建設資金投入相對較高速公路少，若單一采取工程防護措施不僅投資額巨大，且有時防護效果有限。而采取植物生態(tài)護坡技術措施可一定程度上穩(wěn)固邊坡，符合工程項目投資實際，并具有綠化和美化的生態(tài)效果。因此，如何采用較為經(jīng)濟的植物生態(tài)護坡技術解決邊坡防護問題，將是公路建設管理部門面臨的一個重要問題，本文在黔東南國省干線公路示范邊坡植物生態(tài)防護課題研究的基礎上探索貴州國省干道公路邊坡植物生態(tài)防護技術，具有十分重要的現(xiàn)實意義。

2 貴州國省干線公路邊坡類型

通過對貴州國省干線公路邊坡調查，依據(jù)邊坡的穩(wěn)定性、邊坡高度、邊坡坡度和邊坡坡面物質組成等因子對邊坡類型進行劃分。主要邊坡類型有：不穩(wěn)定高陡土夾石邊坡、不穩(wěn)定緩矮土夾石邊坡、不穩(wěn)定土質邊坡和不穩(wěn)定下邊坡以及相對穩(wěn)定石質邊坡、相對穩(wěn)定土夾石邊坡、相對穩(wěn)定土質邊坡和相對穩(wěn)定復合型邊坡[6]。

公路邊坡類型劃分標準見下表1.

表1 國省干線公路邊坡類型劃分標準表

3 邊坡植物生態(tài)防護原則

3.1 安全與穩(wěn)定性原則

采取植物生態(tài)防護措施除要確保邊坡的穩(wěn)定，發(fā)揮生態(tài)功能外。還應營造安全的公路運營環(huán)境，邊坡恢復的植被不能影響公路視距、視線誘導、標識等功能的發(fā)揮。

3.2 因地制宜，適地適植物原則

根據(jù)區(qū)域自然條件和公路邊坡特點，因地制宜地選擇護坡植物。應以本土植物、根系發(fā)達、生長速度快、耐干旱瘠薄、適應性強的種類為宜。

3.3 分類指導原則

由于國省干線公路邊坡類型多樣，要根據(jù)不同邊坡類型特點，采取適宜的植物生態(tài)防護技術恢復植被。

3.4 經(jīng)濟適用原則

結合國省干線工程投資實際情況，選用當?shù)剜l(xiāng)土植物及科學合理、經(jīng)濟適用、可操作性強的種植技術方法，可降低邊坡綠化護坡工程造價，節(jié)約管理和養(yǎng)護資金，還能起到較好的防護效果。

3.5 近自然景觀協(xié)調原則

公路周邊原有的自然植被是長期生態(tài)適應的結果，因此要求采取植物生態(tài)防護措施恢復的人工植被，要與公路周邊的原有植被相融合、相協(xié)調而趨近自然。

4 邊坡植物配置模式

4.1 灌、草配置模式

適用于穩(wěn)定的土質邊坡和不穩(wěn)定緩矮土夾石邊坡。以灌木為主，草本為輔。草本植物雖然生長迅速，覆蓋坡面效果好，但其根系在坡面土壤母質中分布較淺，固土能力較弱。而灌木根系能向土壤母質深處延伸，網(wǎng)絡固結土壤能力較強，能增強邊坡的穩(wěn)定性。對坡面小環(huán)境的改善作用也明顯，且易養(yǎng)護管理。

4.2 喬、灌、草配置模式

適用于不穩(wěn)定的高陡土夾石邊坡和土質邊坡。符合“近自然恢復”理念，具有近自然的層次結構和生態(tài)功能，由此形成的坡面植被生物量大、穩(wěn)定性高、水土保持功能強，并能與周邊的自然植被融為一體。

4.3 喬、灌配置模式

適用于坡面大、坡度陡、水土流失嚴重的下邊坡。充分利用喬、灌木地下部分根系生長和地上部分枝葉覆蓋坡面，可以最大限度發(fā)揮坡面植被的護坡作用，防止坡面水土流失，增強坡面穩(wěn)定性，減少滑坡、塌方對公路路基的破壞。

4.4 藤本植物模式

適用于相對穩(wěn)定的石質邊坡和土夾石邊坡。通過種植上爬、下垂藤本植物可起到快速綠化的目的。

4.5 喬、灌、草、藤、花共同配置的立體防護模式

對于已經(jīng)在邊坡下部采取工程措施護坡、相對穩(wěn)定的大面積土質邊坡和土夾石邊坡，可采用喬、灌、草、藤、花不同植物多層次立體配置，除能夠充分發(fā)揮植被固坡、防止水土流失的作用外，還可形成優(yōu)美、協(xié)調、穩(wěn)定的景觀效果。

5 邊坡植物生態(tài)防護技術

5.1 插干種植技術

適用于土質邊坡或土夾石邊坡下部，省工省力、成本低、固土護坡效果好。

5.1.1 插干材料要求

插干種植的植物應選擇莖干生根能力強的樹種，本區(qū)域內主要有垂柳(Salixbabylonica)和刺槐(Robiniapseudoacacia)。插干效果取決于插干條年齡、規(guī)格、健壯程度和采集時間。一般采用2～4年生，直徑3cm～6cm，長0.5 m ～1.0m的枝干條進行插干種植。

5.1.2 施工技術要點

在春季或雨季扦插，要求隨采隨插。扦插前先把插干條底端削成45°斜口，在濃度為200mg/l的生根劑水溶液(IBA)或奈乙酸水溶液(NNA)中浸泡30分鐘～60分鐘后取出，然后按株行距50 cm×50 cm呈三角形形插入坡面上(4個插干條/m2)。插干時應掌握深埋、踩實、少露頭的技術要領，插干種植后插干條露出地面0.2 m～0.3m。

5.2 種植喬灌木裸根苗和容器苗技術

適用于不穩(wěn)定高陡土夾石邊坡、土質邊坡和下邊坡。

5.2.1 苗木要求

苗木應根系發(fā)達，生長健壯，無病蟲害，規(guī)格及形態(tài)應符合設計要求。

①苗木種類

喬木選擇馬尾松(Pinusmassoniana)、杉木(Cunninghamialanceolata)、刺槐(R.pseudoacacia)、鹽膚木(Rhuschinensis)、構樹(Broussonetiapapyrigera)、女貞(Ligustrumlucidum)、楓香(Liquidambarformosa)、欒樹(Koelreuteriapaniculata)、苦楝(Meliaazedarach)等苗木。

灌木選擇紫珠(Callicarpabodinieri)、木槿(Hibiscussyriacus)、水麻(Debregeasiaorientalis)、小果南燭(Vacciniumbracteatum)、杜鵑(Rhododendronsimsii)、尖萼毛柃(Euryaacutisepala)、雙莢決明(Cassiabicapsularis)、夾竹桃(Neriumindicum)、木槿(Hibiscussyriacus)、小果薔薇(Rosacymosa)、迎春花(Jasminumnudiflorum)等苗木。

竹類選擇鳳尾竹(Bambusmultiplex)、水竹(Phyllostachysheteroclada)、箬竹(Indocalamuslatifolius)等苗木。

②裸根苗木要求苗木生長健壯，通直，無損傷，無病蟲害。針葉樹采用1年生苗木；其他闊葉樹喬木用1～3年生苗木，也可采用小規(guī)格苗(地徑2 cm ～4cm)；灌木苗木要求高度50 cm ～100 cm，全冠幅。

③容器苗(營養(yǎng)袋苗)為1～2年生或2年生以上(地徑﹥1.5 cm)苗木，要求袋子完好無損。

④散生竹小母竹為1～2年生，具完整竹鞭，實生苗每叢3～5桿。叢生竹每叢5～10桿，高度視竹種而定。

5.2.2 施工技術要點

(1)定點挖坑

根據(jù)植物護坡目的，喬、灌木種植以“適當密植”為原則，喬木按株行距1m×1m(1株/m2)在坡面上以品字型放線定點挖坑，灌木按3株/m2定點挖坑。種植坑大小應根據(jù)苗木規(guī)格、容器苗土球大小、坡面土壤和地形狀況等因素確定，一般為30cm×30cm×20cm。

種植坑開挖時間與苗木種植同時進行，宜在陰雨天、降雨前后挖坑。

(2)種植苗木

①種植苗木應根據(jù)當?shù)貧庀髼l件，選擇陰雨天、降雨前后植苗。

②要求做到隨起隨栽，盡量縮短苗木根部暴露時間。

③種植前，每坑施10g復合肥、5g保水劑，以保證苗木成活、生長。

④裸根苗苗木種植前，根系要保持良好濕潤狀態(tài)，必須打泥漿后再種植，以利成活。種植時將苗木放入坑內，逐層填土踏實，注意不要損傷根系，適當深栽。

⑤容器苗(營養(yǎng)袋苗)放入種植坑前，應將容器袋劃破取出土球苗后再種植，種植時不能踩破土球，回填土應比苗木原根頸線高1 cm～2cm。

⑥種植時要求苗木扶正，根系舒展，切忌窩根，覆土打緊，栽植后要澆1次透水作為定根水，以利苗木成活。

5.3 點播或撒播喬灌草種子技術

適用于相對穩(wěn)定土夾石邊坡和土質邊坡，以及復合型邊坡。

5.3.1 種子要求

種子應有產地、生產單位、采收年份、純凈度及發(fā)芽率，引進種子應有檢疫合格證，發(fā)芽率達85%以上。

選擇馬尾松(P.massoniana)、刺槐(R.pseudoacacia)、合歡(Albiziajulibrissin)、多花木蘭(Indigoferaamblyatha)、雙莢決明(C.bicapsularis)、車桑子(Dodonaeaviscosa)、紫穗槐(Amorphafruiticosa)、小果南燭(V.bracteatum)、尖萼毛柃(E.acutisepala)、胡枝子(Lespedezabicolor)、狗牙根(Cynodondactylon)、白三葉(Trifoliumrepens)、高羊茅(Festucaarundinacea)、紫花苜蓿(Medicagosativa)、黑麥草(Loliumperenne)、波斯菊(Cosmosbipinnatus)等喬灌草種子。

5.3.2 施工技術要點

(1)坡面整理

清理坡面上松動碎石、松散層，使坡面盡量平整，便于播種。

(2)點播或撒播種子

播種時宜選擇無風陰雨天、降雨前后播種，避免干旱大風和暴雨天氣播種，一般在春季、雨季播種。

①點播：在坡面上按照一定的行距(40 cm)和穴距(30 cm)挖穴播種，每平方米播8穴。點播時用鋤頭或小花鏟在坡面上挖直徑5cm、深3cm～5cm的穴位(小坑或小洞)，播入5?！?0粒灌木種子，播后覆蓋松土，覆土厚度1cm～2 cm。

②撒播：喬灌木種子混合攪拌后在坡面上均勻撒播，撒播種子量30g～50g/m2。草本植物撒播種子量30g/m2。為使種子均勻分布，撒播時還應摻加適量的細砂或細土，與種子攪拌均勻后播撒并覆土。

(3)覆蓋無紡布

播種后及時覆蓋無紡布，以防止雨水沖刷并保持坡面水分。

5.4 種植藤本植物垂直綠化技術

適用于相對穩(wěn)定的陡峭石質邊坡、陡峭土夾石邊坡和復合型邊坡。

5.4.1 苗木要求

選擇生態(tài)適應性強、耐干旱瘠薄和景觀效果好的油麻藤(Mucunasempervirens)、葛藤(Puerarialobata)、爬山虎(Parthenocissustricuspidata)、常春藤(Hederanepalensis)、凌霄(Campsisgrandiflora)、厚果崖豆藤(Millettiapachycarpa)、香花崖豆藤(Millettiadielsiana)、紫藤(Wisteriasinensis)和蔓長春花(Vinacamajor)等植物的1～2年生容器苗或裸根苗。

5.4.2 施工技術要點

(1)鋪掛植物攀爬網(wǎng)

在邊坡表面鋪掛塑鋼植物攀爬網(wǎng)，并用錨釘錨固。

(2)放線定點

先在邊坡底部與路面排水溝外緣之間回填種植土，然后按株距30cm～50cm分別在邊坡底部和頂部確定種植點，種植點做到自然流暢，疏密適當。

(3)藤本植物種植點位置確定后，根據(jù)各種苗木根系大小確定挖坑規(guī)格，一般為40cm×40cm×30cm?？觾然靥罘N植土時還應每坑施10g復合肥、5g保水劑，以保證苗木成活、生長。

5.5 客土掛網(wǎng)噴播技術

適用于不穩(wěn)定高陡土夾石邊坡和相對穩(wěn)定的石質邊坡。

客土掛網(wǎng)噴播技術是先在坡面上鋪設鐵絲網(wǎng)，利用噴射機械將含有喬灌草種子、有機質、肥料、保水劑、土壤等混合基質材料噴射到坡面上的綠化方法。

5.5.1 噴播種子要求

種子應有產地、生產單位、采收年份、純凈度及發(fā)芽率，引進種子應有檢疫合格證，發(fā)芽率達85%以上。

喬、灌、草植物種子選擇馬尾松(P.massoniana)、刺槐(R.pseudoacacia)、鹽膚木(R.chinensis)、合歡(A.julibrissin)、多花木蘭(I.amblyatha)、車桑子(D.viscosa)、黑麥草(L.perenne)、狗牙根(C.dactylon)、白三葉(T.repens)和波斯菊(C.bipinnatus)等。

5.5.2 施工技術要點

(1)施工準備

配備滿足工程施工的各種材料，包括機具設備(粉碎機、攪拌機、空壓機、噴射機等)、植物種子和工程技術人員及施工人員。

(2)坡面清理

清除坡面危石、碎石及邊坡上不穩(wěn)定的雜物，邊坡邊緣向外清理約100cm。坡面清理時盡可能將坡面平整，以利于施工。

(3)鋪掛鐵絲網(wǎng)

選用絲徑Φ2.0mm、菱形孔徑5cm×5cm的鍍鋅鐵絲網(wǎng)。

鋪掛鐵絲網(wǎng)時：從坡面自上而下鋪掛，相臨兩卷鍍鋅網(wǎng)分別用Φ1.0mm鐵絲連接，至少每隔2m間距須用主錨桿與坡面固定，每隔1m間距用次錨桿與坡面固定，要保證坡面全部覆蓋，不能形成活動空心網(wǎng)。

(4)拌合基質材料

噴播的基質材料由種植土(壤土)、有機質、保水劑、粘合劑、肥料和各種喬灌草種子等混合材料組成，各種材料按設計配方要求拌合而成。

(5)噴射基質材料

客土掛網(wǎng)噴播可采用干噴或濕噴。

噴射時要求噴槍口距坡面1m左右，干噴時加入的水量應保持基質材料不流不散。并分基層和面層兩次噴射，基層不加入植物種子，噴射厚度為6cm～8cm，在噴射過程中，應注意第二次找平；面層拌料時加入混合喬、灌、草本植物種子，噴射厚度2cm～4cm，兩層厚度需達到10cm以上。濕噴厚度達到10cm以上。

(6)覆蓋無紡布或遮陽網(wǎng)

噴播后應及時進行坡面覆蓋，可選用無紡布或遮陽網(wǎng)覆蓋坡面，覆蓋無紡布或遮陽網(wǎng)時要順坡從上而下進行覆蓋，無紡布或遮陽網(wǎng)之間要重疊10cm左右，并用繩子或竹木簽固定。

6 結束語

(1)公路邊坡防護措施包括工程措施和植物生態(tài)防護措施。植物生態(tài)防護措施只能起到防止坡面侵蝕，減少水土流失，改善邊坡土壤水分狀況，從而增加坡面穩(wěn)定性，防止坡面沖蝕和滑塌，但不能完全解決邊坡穩(wěn)定性問題。尤其對于存在較大安全隱患的不穩(wěn)定高陡邊坡，首先應該采取工程措施(修筑擋土墻和截水溝)進行邊坡加固，然后在此基礎上再進行植物生態(tài)防護。因此，進行邊坡防護時，不應只單純考慮工程護坡或植物護坡，而應該是兩者有機結合，以發(fā)揮各自長處，優(yōu)勢互補，這樣既節(jié)省投資，又可取得較好效果。

(2)適用于貴州省國省干道公路邊坡植物生態(tài)防護的技術有插干種植技術、種植喬灌木裸根苗和容器苗技術、點播撒播喬灌草種子技術、種植藤本植物垂直綠化技術和客土噴播技術。在實踐中應結合邊坡實際情況、邊坡類型及特點，有針對性地選用某種植物生態(tài)防護技術，或在同一坡面上綜合采用多項技術，才能取得良好的護坡效果。

(3)國省干道公路邊坡采用植物生態(tài)防護時應盡量選用鄉(xiāng)土植物，鄉(xiāng)土植物對當?shù)丨h(huán)境適應性強、成活率高，恢復的植被與公路原來的地域環(huán)境景觀協(xié)調，可以真實地反應公路沿線區(qū)域的生態(tài)特色，養(yǎng)護成本低。

(4)坡面植物根系生長直接關系到固土護坡能力，由于喬、灌、草植物根系的深淺存在差異，從而具有不同固土能力，草本植物根系較淺，固土能力較差，但是能迅速生長覆蓋坡面；而喬、灌植物根系相對較深，固土能力較草本強，但初期生長速度較草本慢。因此，采用草、灌、喬相結合配置模式，可取得較好的固土護坡效果。