南水北調(diào)中線干渠植草護(hù)坡現(xiàn)狀與思考

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(1.河南省水利科學(xué)研究院，河南 鄭州 450003； 2.河南省水利工程安全技術(shù)重點實驗室，河南 鄭州 450003；3.華北水利水電大學(xué) 測繪與地理信息學(xué)院，河南 鄭州 450002)

南水北調(diào)中線工程自河南省淅川縣陶岔渠首引水，沿華北平原中西部邊緣開挖渠道，沿京廣鐵路西側(cè)北上自流到北京、天津，輸水總干渠長1 277 km，天津輸水支線長155 km，其中河南段731 km，基本都是露天明渠[1]，水質(zhì)安全十分重要。為了確保一江清水永續(xù)北送，2014年5月15日，國務(wù)院南水北調(diào)辦印發(fā)《南水北調(diào)中線一期工程干線生態(tài)帶建設(shè)規(guī)劃》，在紅線范圍內(nèi)建設(shè)綠色保護(hù)網(wǎng)[2]。千里干渠渠坡植草綠化是建設(shè)“清水走廊”“綠色走廊”的重要組成部分。

南水北調(diào)中線工程渠坡植草綠化面積巨大，沿線自然氣候、土壤條件不同，渠坡類型多樣，渠高坡陡，難以實時灌溉；草種根系淺，易受干旱威脅，干旱時生長不良，雨水季節(jié)植被徒長，雜草繁茂。為了達(dá)到渠坡整齊美觀的目的，頻繁進(jìn)行人工修剪和雜草防除，大大增加了管護(hù)成本和難度。通過對南水北調(diào)中線工程河南段渠坡植草和管理現(xiàn)狀的實地調(diào)研，我們認(rèn)為可以從更寬的視角對待渠坡植草防護(hù)與管理，突出護(hù)坡植草的自然美和生態(tài)美，師法自然，因地制宜，制定和實施更加科學(xué)合理的渠坡植草建設(shè)與管護(hù)措施。

1 渠坡植草及管理現(xiàn)狀

1.1 植草護(hù)坡類型

南水北調(diào)中線工程為長距離輸水明渠，除局部為巖石地層外，大多數(shù)區(qū)段為土質(zhì)邊坡。渠道單級邊坡高度一般為6～10 m，挖方邊坡坡比不等，坡高且陡，抵抗雨水沖刷和自然風(fēng)化能力較差，如不加防護(hù)，容易出現(xiàn)沖溝、局部坍塌、滑坡等危害，影響渠道正常通水。目前南水北調(diào)中線工程土質(zhì)邊坡防護(hù)除局部重要部位采用滿砌護(hù)坡外，其他渠段均采用工程和植草相結(jié)合的護(hù)坡型式，在保證渠坡安全的同時進(jìn)一步降低了工程投資成本，提高了護(hù)坡的生態(tài)性[3]。

植草護(hù)坡主要在土質(zhì)邊坡的岸坡即挖方渠段一級馬道以上的坡面和外坡即填方渠段外坡面(見圖1)。護(hù)坡植草類型主要包括：① 預(yù)制混凝土六棱體框格植草護(hù)坡[4]；② 拱形骨架植草護(hù)坡，主要適用于較陡的土質(zhì)邊坡和極嚴(yán)重風(fēng)化的巖石邊坡[3]。此外，噴播植草及土工網(wǎng)植草護(hù)坡技術(shù)也有試用[4-5]。種植草種主要為普通高羊茅Festuca.arundinaceaSchreb和普通狗牙根Cynodondactylon(L.)Pers.,采用單播或混播。

1.2 植草生長狀況

渠坡護(hù)坡植草生長狀況主要有5個特征。

(1) 不同渠段渠坡植被生長狀況差異較大，群落外貌景觀變化特征比較明顯。由于渠坡種植層均為填土，且填筑土壤來源不一，土壤質(zhì)量和肥力參差不齊，邊坡坡度一般在30°左右，有的坡長達(dá)30～40 m；渠坡修筑過程中經(jīng)過碾壓，土壤容重較大，滲水蓄水保墑能力差，給植被生長造成影響。蓋度在60%～80%的渠段，人工植被生長比較茂盛、密度較高、植株較大，綠化護(hù)坡效果較好；蓋度低的渠段優(yōu)勢草種不突出，人工植被生長較差、密度較低、植株弱小，雜草多，綠化護(hù)坡效果較差。

圖1 南水北調(diào)中線工程輸水干渠植草渠坡示意Fig.1 Scheme of grass ditch slope in middle route of south-to-north water transfer project

(2) 普通狗牙根適應(yīng)性較強(qiáng)，普遍生長較好，不同渠段差異不顯著，但狗牙根屬暖季型草種，冬季枯黃較早，綠期較短。高羊茅總體生長不是很好，且不同渠段差異明顯(見圖2)，局部出現(xiàn)生長不良現(xiàn)象，人工植草生長不良區(qū)域雜草較多。高羊茅屬于冷季型草種，最佳適生溫度為18℃～25℃。1 a中，9～11月份生長最好，秋季雨水較多，溫度適宜，蒸發(fā)較少，比較適宜生長；春季雖然溫度比較適宜，但冬、春季長時間持續(xù)干旱導(dǎo)致返青遲緩，生長不良；夏季雖然雨水較多，但高溫干旱，造成高羊茅萎蔫。

由圖2可以看出，隨著高羊茅蓋度減小，長勢逐漸減弱，同時植株的高度、密度、冠幅等也有明顯變化。在密度相似的情況下，長勢好、蓋度大的群落植被冠幅也大。蓋度最大的SD樣地植被高度低于ND樣地，是因為試驗地采用了節(jié)水低矮型高羊茅，生長期最大觀測高度平均為32.4 cm，基本符合南水北調(diào)渠道護(hù)坡植草高度低于30.0 cm的管理要求。ND、LD和MD樣地均為普通高羊茅品種，實際生長高度可達(dá)70.0 cm以上，需要進(jìn)行不定期刈割，以保持南水北調(diào)護(hù)坡草地的均勻整齊。ND、LD樣地除了生境等因素，由于刈割時間不同也影響了觀測高度。生長好、蓋度大的樣地，雜草很少，優(yōu)勢種突出。生長最差的MD樣地高羊茅密度極低，均高僅15.0 cm，冠幅6～15 cm，生長期末平均蓋度只有12.4%，雜草較多，土壤表層覆蓋有1～2 mm苔蘚。

(3) 高羊茅和狗牙根蓋度大于60%的區(qū)域基本無雜草，蓋度小于40%的區(qū)域雜草明顯增多，并有苔蘚覆蓋。主要雜草有狗尾草Setariaviridis(L.)Beauv.、莎草CyperusrotundusL、飛蓬草Conyzacanadensis(L．)Cronq和葎草Humulusscandens(Lour.)Merr.等。

注：SD為蓋度>95%長勢好的唐家門橋北右岸樣地，ND為蓋度80%～85%長勢較好的王老莊橋北右岸樣地，LD為蓋度50%～60%長勢一般的毛莊北橋右岸樣地，MD為蓋度<20%長勢差的唐家門橋南右岸樣地MD。圖2 不同典型渠坡高羊茅生長特征Fig.2 The growth characteristics of festrca arundinacea schreb on different typical slopes

(4) 高羊茅和普通狗牙根共生情況較少，高羊茅生長好的地方，幾乎沒有狗牙根生長；狗牙根生長好的地方，少有高羊茅生長。

(5) 渠坡土壤干旱特征明顯，根系主要生長層0～15 cm土壤水分長時間處于萎蔫值以下，干旱導(dǎo)致草被生長不良、返青推遲、枯黃提前、綠期縮短。

1.3 綠化管理狀況

河南段干渠及渠坡植草綠化管理主要由南水北調(diào)中線干線工程建設(shè)管理局河南分局工程管理處總負(fù)責(zé)，河南分局各地管理處的工程管理科分段負(fù)責(zé)，采用綠化公司代維模式，由綠化公司提供養(yǎng)護(hù)人員及工具、耗材等，管理單位只負(fù)責(zé)監(jiān)督管理，定時不定時地進(jìn)行監(jiān)督檢查。渠坡植草養(yǎng)護(hù)管理及監(jiān)督檢查按照南水北調(diào)中線干線工程建設(shè)管理局制定發(fā)布的Q/NSBDZX J008-2016《南水北調(diào)中線干線工程綠化工程養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)(試行)》進(jìn)行，對渠坡草體實時修剪、灌溉、清除雜草(樹)，填方渠段外坡草體全年不超過30 cm，其余邊坡草體全年不超過40 cm，植草草體覆蓋率95%以上，雜草控制在5%以下，保持渠坡植草整齊完好、無斑禿。

南水北調(diào)中線渠坡長達(dá)千余公里，植草面積巨大，又沒有灌溉設(shè)施，難以做到實時灌溉，也不允許打藥施肥，日常管理主要是實時修剪草體和清除雜草(樹)。由于渠坡普通高羊茅的生長高度普遍可達(dá)60～70 cm，狗牙根也能達(dá)到40～50 cm，為了保持渠坡綠化整齊美觀，達(dá)到管理要求，管護(hù)人員每年都要對高羊茅和狗牙根刈割至少3～4次，甚至進(jìn)行過度重度修剪，不斷清除雜草，特別是到了雨季，雜草徒長，加上渠高坡陡，割草任務(wù)十份繁重。頻繁割草、重度修剪不僅增加了日常管理成本和管理難度，而且割草機(jī)割草時，將灰塵揚起，石子飛濺，割完的草需要運出去，無處堆放；殘留莖葉很難清理干凈，被風(fēng)吹散，還有可能造成水體和環(huán)境污染。

2 護(hù)坡植草管護(hù)措施

2.1 減小修剪力度，發(fā)揮草地生態(tài)護(hù)坡功能

定期修剪草坪是重要的草坪管理措施之一。在能忍受的修剪范圍內(nèi)，草坪修剪得越低，草坪越顯得均一、平整和美觀。對于南水北調(diào)中線渠坡這種大面積的生態(tài)護(hù)坡植草，不可能也不必要像綠地草坪那樣實時修剪得低矮平整，應(yīng)把草地的自然景觀屬性和護(hù)坡功能理念放在首位，道法自然，實時修剪較高的突兀的雜草雜樹，保持渠坡草層均勻整齊即可。

特別是高羊茅，植株粗壯高大，稈成疏叢(叢生型的草坪草一般不耐低修剪)，一次性過度修剪，從30 cm以上直接修剪至5～8 cm，不僅覆蓋度減小一半，使土壤裸露，還大大降低了保溫保墑和護(hù)坡效果，加劇了土壤干旱，景觀效果也不好。而且葉片被剪光，只剩莖稈，植株無法進(jìn)行光合作用，造成營養(yǎng)代謝紊亂。另外強(qiáng)修剪造成葉片創(chuàng)傷太多，蒸騰加大，葉片失水過快，特別是夏季高溫天氣，渠坡土壤十分干旱，水分供應(yīng)不上，又不能及時灌溉補(bǔ)水，植株嚴(yán)重失水而萎蔫枯死，這也是現(xiàn)狀高羊茅生長不良的一個重要原因。

對現(xiàn)狀生長較高的普通高羊茅可進(jìn)行適當(dāng)修剪，修剪中要遵循1/3原則：每次剪去的葉片是總?cè)~片長度的1/3，保留2/3的葉片，至少應(yīng)保留一半的葉片，保證光合作用，逐步修剪至需要高度，不可一次性修剪過低。同時還可以補(bǔ)種更新生長高度在35 cm左右的矮生型高羊茅，全年修剪一次，驚蟄之前剪除枯草層即可，最好結(jié)合灌溉，促進(jìn)矮生型高羊茅早春萌發(fā)生長。

堅持合理修剪，讓草被自然生長，保持一定的草層高度和蓋度，形成自然的渠坡植草護(hù)坡景觀，不僅使草被充分發(fā)揮保溫保水和抗擊雨滴激濺侵蝕的固土護(hù)坡作用，而且大大降低管理成本。

2.2 發(fā)揮雜草固土護(hù)坡作用

多項研究表明[6-8]，60%以上的草地蓋度具有有效保持水土的作用。草地蓋度越高，植被降低徑流含沙率的作用越明顯。因此不管是人工植草還是雜草，只要蓋度達(dá)到60%以上，都具有有效的固土護(hù)坡作用。雜草是一種人為與自然選擇下產(chǎn)生的高度進(jìn)化的類群，具有更強(qiáng)的生命力，根系比人工種植的草坪深且發(fā)達(dá)，地上部分生長茂盛、蓋度大，固土護(hù)坡和水土保持效果更好[9]，也具有一定的景觀效果。因此，如果只是為了單一品種草坪的美觀而將雜草一概清除的話，不僅沒有必要，而且還會影響堤防渠壩的安全性[10]。渠頂?shù)缆芳榜R道兩側(cè)自然生長的雜草還具有很好的過濾路面徑流泥沙的作用。先進(jìn)國家堤防建設(shè)和管理中很少有大面積種植單一品種草皮的，基本上都是讓野生雜草自然生長。這種做法更顯生態(tài)和環(huán)保，對防治堤坡水土流失也會發(fā)揮更好的功效，還可節(jié)省大量的種植、管護(hù)資金，具有事半功倍的效果[10]。

另外，雜草多是一年生，進(jìn)入10月份后逐漸枯死，到翌年4月份開始萌發(fā)生長，這段時間也是冬春寒冷雨水最少的季節(jié)，基本不會出現(xiàn)水土流失的問題；雜草枯死后，地表覆蓋度降低，景觀變差，對渠坡安全總體影響不大。到了4，5月份，進(jìn)入雨季后，雜草也快速生長，蓋度增加，不僅固水保土，整個渠坡也變得郁郁蔥蔥，日常管理中通過對雜草的適度修剪同樣能達(dá)到整齊美麗的景觀效果[10]。

在大面積渠(邊)坡生態(tài)防護(hù)中，人工植草應(yīng)該作為前期護(hù)坡的先鋒草種，起到一個銜接和過渡的作用。在粗放管理條件下，生命力較強(qiáng)的野草一般3～4 a就會將人工植草覆蓋吞沒，物競天擇，自然演替，最終形成以當(dāng)?shù)貎?yōu)勢草種為主的具有多樣性、比較穩(wěn)定的生態(tài)護(hù)坡系統(tǒng)，這或許是植草護(hù)坡的必然選擇。

2.3 發(fā)揮苔蘚固土護(hù)坡作用

苔蘚是分布廣、適應(yīng)性強(qiáng)的先鋒植物，在天然或人工干擾后立地條件惡劣的地段，苔蘚是最適宜的植被生態(tài)恢復(fù)材料[11]。苔蘚緊貼匍匐地面，生長密集，具有強(qiáng)大的吸水保墑和蓄水保土能力，耐旱能力極強(qiáng)，能夠抓緊泥土，特別是能夠有效減少暴雨對地面土壤的沖蝕和濺蝕[12]，是很好的護(hù)坡植物。苔蘚還常和固氮菌共生，具有土壤改良作用，能夠為其他植物的生長創(chuàng)造條件。

南水北調(diào)中線干渠許多渠段已生成1～3 mm厚的苔蘚覆蓋，有水時綠油油，像毛茸茸的綠毯一樣，干旱缺水時依然像氈毯一樣附著地面，遇水即綠，不僅防護(hù)坡面，還是一道景觀。對于這些人工植草生長不良但大面積生長苔蘚的渠坡，也可考慮不予整地動土、補(bǔ)播補(bǔ)種新的草種，讓苔蘚和雜草自然生長，形成一道天然生態(tài)護(hù)坡屏障。

3 結(jié) 語

由于割草過于頻繁，一次性修剪留茬高度過低，致使高羊茅等人工植草生長不良，局部出現(xiàn)枯死。頻繁刈割，不斷清除雜草，不僅加大了管理成本、費工費力、污染環(huán)境，還難以形成良好的渠坡植草護(hù)坡生態(tài)系統(tǒng)。

南水北調(diào)中線工程通水已經(jīng)4 a，渠坡填筑土壤基本沉降腐熟，即使沒有人工草被的地方也形成了比較穩(wěn)定的地表結(jié)皮，雨水季節(jié)雜草茂盛，并有苔蘚附著地面，基本沒有土壤裸露，坡面水土基本得到保持。雜草和苔蘚都是很好的固土護(hù)坡植物，在有人工草和沒有人工草的渠段，都可以讓人工草和雜草自然生長演替，通過簡單的修剪管護(hù)，便可達(dá)到整齊美觀的效果，實現(xiàn)粗管理、低成本、可持續(xù)的渠坡生態(tài)綠化防護(hù)。