貴州國(guó)省干線公路邊坡植物生態(tài)防護(hù)植被恢復(fù)效果分析

劉健宇 祝小科 歐震宇 伍 奎

(1.貴州省公路建設(shè)養(yǎng)護(hù)集團(tuán)有限公司 貴陽(yáng) 550014；2.貴州大學(xué)林學(xué)院 貴陽(yáng) 550025；3.貴州省凱里公路管理局 凱里 556000)

貴州區(qū)域內(nèi)由于地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜，山高坡陡，在國(guó)省干線公路改造過(guò)程中形成的邊坡坡面物質(zhì)組成結(jié)構(gòu)松散，邊坡穩(wěn)定性差，尤其是新開(kāi)挖的土夾石邊坡和土質(zhì)邊坡在近5年內(nèi)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，常發(fā)生淺表層滑坡、坍塌等地質(zhì)災(zāi)害，導(dǎo)致交通道路中斷。若對(duì)邊坡單一采取工程防護(hù)措施不僅投資額巨大，而且有時(shí)防護(hù)效果有限[1]。而采取植物生態(tài)護(hù)坡措施可在一定程度上穩(wěn)固邊坡，符合工程投資實(shí)際，并具有良好的綠化、美化的生態(tài)效果[2～5]。

本研究對(duì)采取不同植物生態(tài)防護(hù)技術(shù)的試驗(yàn)示范邊坡進(jìn)行植被恢復(fù)效果的調(diào)查和分析，旨在找到適宜國(guó)省干線公路邊坡、且較為經(jīng)濟(jì)的邊坡植物生態(tài)護(hù)坡技術(shù)，解決國(guó)省干線公路邊坡的防護(hù)和穩(wěn)定問(wèn)題，以實(shí)現(xiàn)國(guó)家對(duì)普通國(guó)省干道公路改造要符合“暢、安、舒、美”的要求，因此本研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 研究方法

根據(jù)貴州2017年實(shí)施的國(guó)省干道改造工程項(xiàng)目，在黔東南分別選擇具有代表性的G321(K1+320～500)、S308(K69+020～480)、S308(K17+010～195)和S311(K45+070～230)共四處公路邊坡作為植物生態(tài)防護(hù)試驗(yàn)示范邊坡，并根據(jù)示范邊坡類(lèi)型及其性質(zhì)特點(diǎn)，分別采取不同的植物生態(tài)防護(hù)形式進(jìn)行人工恢復(fù)邊坡植被。在人工恢復(fù)植被的坡面上通過(guò)設(shè)置固定樣方和樣線的方法，進(jìn)行植被恢復(fù)效果的調(diào)查研究。

(1)樣線調(diào)查法

對(duì)采取種植藤本植物的石質(zhì)邊坡(G321丹寨羊甲K1+320～500)選取樣線進(jìn)行調(diào)查，樣線長(zhǎng)10m，共設(shè)置2條樣線，調(diào)查記錄樣線上植物的地徑和高度指標(biāo)。

(2)樣方調(diào)查法

對(duì)客土掛網(wǎng)干噴和濕噴、噴施EcoFlex防侵蝕纖維、種植喬灌苗木和撒播喬灌種子的土夾石邊坡，采用設(shè)置1m×1m的固定樣方，其中：S308榕江螺絲橋(K69+020～480)示范邊坡設(shè)置6個(gè)樣方；S308黎平青龍嶺(K17+010～195)示范邊坡設(shè)置6個(gè)樣方；S311錦屏天培(K45+070～230)示范邊坡設(shè)置9個(gè)樣方。調(diào)查固定樣方內(nèi)恢復(fù)的植物種類(lèi)、株數(shù)、高度、地徑和蓋度等指標(biāo)。調(diào)查時(shí)間為2017年7月、2017年11月和2018年8月，共3次。

對(duì)插干種植坡面，設(shè)置固定樣方面積為2m×2m，共2個(gè)，調(diào)查插干后萌枝數(shù)、萌枝直徑和高度，調(diào)查時(shí)間為2017年7月，2017年11月和2018年8月，共3次。

G321、S308和S311四處示范邊坡基本特征及采取的植物生態(tài)防護(hù)技術(shù)見(jiàn)下表1和表2。

表1 國(guó)省干線公路植物防護(hù)示范邊坡基本特征

2 研究結(jié)果與分析

2.1 G321丹寨羊甲石質(zhì)邊坡種植藤本植物恢復(fù)效果分析

G321丹寨羊甲K1+320～500示范邊坡為石質(zhì)邊坡，主要采取在邊坡下部種植油麻藤(Mucunasempervirens)的護(hù)坡垂直綠化技術(shù)和種植灌木珊瑚冬青(Ilexcorallina)，種植時(shí)間為2017年5月5日。2017年7月、2017年11月和2018年7月的3次調(diào)查結(jié)果見(jiàn)表3。

表2 示范邊坡采取的植物生態(tài)防護(hù)技術(shù)

表3 G321丹寨羊甲示范邊坡植被恢復(fù)效果

備注：表中數(shù)據(jù)為平均值，抽樣調(diào)查的樣線長(zhǎng)度為10米，共2條樣線。

由表3看出：2017年7月至2017年11月兩次調(diào)查間隔4個(gè)月，油麻藤的高度平均增加83cm～181cm，珊瑚冬青高度平均增加3.3cm。

2017年7月至2018年7月，一年之間油麻藤高度年平均增加143.5 cm～389.6cm，地徑年平均增長(zhǎng)0.2cm；珊瑚冬青高度年平均增加7.9cm，地徑年平均增長(zhǎng)0.1cm。

調(diào)查數(shù)據(jù)表明，油麻藤高徑生長(zhǎng)速度快，對(duì)該地的土質(zhì)條件及氣候條件有著較強(qiáng)的適應(yīng)性，適宜作為石質(zhì)邊坡垂直綠化的護(hù)坡植物種；而珊瑚冬青高徑生長(zhǎng)較慢，可作為路側(cè)綠化樹(shù)種。

2.2 S308榕江螺絲橋示范邊坡植被恢復(fù)效果

該邊坡為土夾石邊坡類(lèi)型，局部為土質(zhì)邊坡，具有坡長(zhǎng)坡陡、面積大、不穩(wěn)定的特征。主要采取插干種植和客土掛網(wǎng)濕噴的方法，施工時(shí)間為2017年4月～2017年5月。

表4 S308榕江螺絲橋示范邊坡插干植被恢復(fù)效果

備注：2017.11.樣方1插干及萌枝已枯死，樣方1所處地段為土夾石坡面。

2.2.1 插干種植效果分析

在該示范邊坡下部土層較厚的坡面上，選取垂柳(Salixbabylonica)樹(shù)干插條(直徑3cm～6cm，長(zhǎng)0.5 m～1.0m)進(jìn)行插干造林，插干入土深度30cm～50cm。插干時(shí)間為2017年4月，插干后萌枝的生長(zhǎng)效果見(jiàn)表4。

由表4看出：坡面插干(插條)2～3個(gè)月后，即可產(chǎn)生萌枝，每根插干(插條)萌發(fā)的枝條數(shù)量平均為8枝～16枝，插干上最多萌發(fā)的枝條數(shù)達(dá)25枝/干；萌枝的平均粗達(dá)0.2cm～0.4cm，平均高度達(dá)19.0cm～65.0cm。插干造林1年后，萌枝數(shù)量減少，平均為5枝～7枝/干；萌枝的平均粗達(dá)1.06cm～1.11cm，平均高度達(dá)94.5cm～118.9cm；萌枝直徑年平均生長(zhǎng)量為0.66cm～0.71cm，高年平均生長(zhǎng)量為29.5cm～65.5cm。

調(diào)查結(jié)果表明：在土壤條件較好的邊坡上，選擇萌生性強(qiáng)的樹(shù)種進(jìn)行插干種植，插干萌枝數(shù)量多，成活率高，生長(zhǎng)速度快。一方面能較早覆蓋坡面，另一方面插干插入坡面土壤中發(fā)芽生根，還可起到類(lèi)似錨桿固著土壤的作用，從而有效地穩(wěn)定坡面土層，更好地起到植物護(hù)坡作用。

此外，調(diào)查結(jié)果還表明，邊坡插干種植恢復(fù)植被，在土層較厚的坡面上效果較好。而在石礫含量高、土壤少的坡面上，如土夾石邊坡，插干難以生根成活。因此，在插干種植工程實(shí)施的過(guò)程中，應(yīng)因地制宜地選擇土層較厚的坡面實(shí)施。

2.2.2 客土掛網(wǎng)濕噴效果分析

噴播灌木種子為多花木蘭(Indigoferaamblyatha)，噴播量較少。3次調(diào)查結(jié)果見(jiàn)表5。

表5顯示客土濕噴恢復(fù)的植被效果不是很好。主要原因是：噴播種子單一，噴播量少；加之邊坡面積大、坡陡；并遭受6月份強(qiáng)降雨沖刷，使噴播層侵蝕嚴(yán)重。補(bǔ)救措施應(yīng)采取點(diǎn)播或撒播灌木種子以及補(bǔ)植苗木，以提高坡面植被覆蓋率。

2.3 S308黎平青龍嶺示范邊坡植被恢復(fù)效果

該示范邊坡為不穩(wěn)定的高陡土夾石邊坡，采取的植物防護(hù)技術(shù)為客土掛網(wǎng)噴播(干噴)，噴播的植物種子有木豆(Cajanuscajan)、刺槐(Robiniapseudoacacia)、合歡(Albiziajulibrissin)、多花木蘭(Indigoferaamblyatha)、黑麥草(Loliumperenne)、狗牙根(Cynodondactylon)、白三葉(Trifoliumrepens)、波斯菊(Cosmosbipinnatus)和紫花苜蓿(Medicagosativa)等9種。施工時(shí)間于2017年5月10日噴播，噴播后植被恢復(fù)效果見(jiàn)下表6。

表6結(jié)果顯示：各種喬、灌、草種子萌發(fā)生長(zhǎng)一年后，尚存的植物種類(lèi)有刺槐、多花木蘭、合歡、黑麥草、狗牙根和三葉草等6種植物，而木豆、波斯菊和紫花苜蓿則枯萎死亡，這主要與其生物學(xué)特性有關(guān)，木豆為多年生木本植物，喜溫，不能適應(yīng)該地較寒冷的冬季；波斯菊為一年生草本植物，自播能力強(qiáng)，但由于坡面植被覆蓋度高，影響其自我更新。

這一結(jié)果說(shuō)明刺槐、多花木蘭、黑麥草和狗牙根等植物對(duì)黔東南地區(qū)氣候環(huán)境條件有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，可作為國(guó)省干線公路邊坡綠化的植物種。

由表6還可看出：噴播2個(gè)月后，每平方米恢復(fù)的喬灌植物種類(lèi)為4種～6種，株數(shù)達(dá)9株/m2～53株/m2，平均高度達(dá)到18.7cm～33.0cm，蓋度達(dá)50%～80%；噴播6個(gè)月后，每平方米恢復(fù)的喬灌草植物種類(lèi)為3種～4種，株數(shù)為4株/m2～32株/m2，平均高度達(dá)到71.7cm～90.5cm，蓋度達(dá)70%～95%；噴播1年后，每平方米恢復(fù)的喬灌草植物種類(lèi)為2種～3種，株數(shù)為1株/m2～11株/m2，平均高度達(dá)到77.5cm～180cm，蓋度達(dá)60%～90%。1年后植被基本全覆蓋坡面，能較好控制坡面水土流失，達(dá)到固土護(hù)坡和生態(tài)恢復(fù)的目的。

表6 S308黎平青龍嶺示范邊坡干噴植被恢復(fù)效果

備注：表中恢復(fù)株數(shù)，平均地徑，平均高度為木本植物數(shù)據(jù)。

2.4 S311劍河天培示范邊坡植被恢復(fù)效果

該示范邊坡為相對(duì)穩(wěn)定的土夾石邊坡，坡比1:1，面積3500m2。主要采取種植杉木(Cunninghamialanceolata)、迎春花(Jasminumnudiflorum)苗木和撒播刺槐(R.pseudoacacia)種子的技術(shù)方法恢復(fù)坡面植被，施工時(shí)間為2017年4月。施工后坡面植被恢復(fù)效果見(jiàn)下表7。

由表7看出： 植苗及撒播種子3個(gè)月后，每平方米恢復(fù)的植物株數(shù)為18株～86株，平均地徑0.4cm～1.1cm，平均高27.5cm～56.3cm。

植苗及撒播種子7個(gè)月后，每平方米恢復(fù)的植物株數(shù)為15株～62株，平均地徑0.5cm～1.1cm，平均高35cm～71.5cm。

植苗及撒播種子1年后，每平方米恢復(fù)的植物株數(shù)為6株～21株，平均地徑0.46cm～1.33cm，平均高36.5cm～116.5cm。

結(jié)果顯示，植苗及撒播種子恢復(fù)的植物生長(zhǎng)效果較好，但邊坡單位面積恢復(fù)的植物株數(shù)隨時(shí)間推移逐漸減少。

表7 S311劍河天培示范邊坡種植喬灌木及撒播種子植被恢復(fù)效果

3 結(jié)論與建議

(1)G321丹寨羊甲石質(zhì)邊坡采用種植藤本植物垂直綠化技術(shù)，油麻藤高徑生長(zhǎng)速度快，適宜作為石質(zhì)邊坡垂直綠化的護(hù)坡植物種；而珊瑚冬青高徑生長(zhǎng)較慢，可作為路側(cè)綠化樹(shù)種。

(2)在S308榕江螺絲橋示范邊坡中下部土層較厚的坡面上，選擇萌生性強(qiáng)的垂柳樹(shù)種進(jìn)行插桿造林，成活率高，且能提早覆蓋坡面。

而對(duì)大面積的高陡土夾石邊坡采用掛網(wǎng)濕噴技術(shù)，由于噴播植物種類(lèi)種子單一，噴播量少，加之邊坡面積大，并遭受降雨的沖刷，使噴播層侵蝕嚴(yán)重，因此在對(duì)邊坡采取濕噴技術(shù)時(shí)，面對(duì)大面積邊坡，應(yīng)加大種子的噴播量，同時(shí)也應(yīng)考慮強(qiáng)降雨對(duì)噴播層的侵蝕作用，采取一定的防護(hù)加固措施。

(3)S308黎平青龍嶺邊坡，采用客土掛網(wǎng)噴播(干噴)植物防護(hù)技術(shù)，噴播一年后，刺槐、多花木蘭、合歡、黑麥草、狗牙根和三葉草等喬灌木生長(zhǎng)平均高度達(dá)到77.5cm～180cm，植被蓋度達(dá)60%～90%，說(shuō)明這些植物對(duì)黔東南地區(qū)自然環(huán)境條件有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，可作為國(guó)省干線公路邊坡綠化的植物種。

(4)S311劍河天培邊坡，采用種植喬灌木和撒播喬灌種子技術(shù)，1年后植被覆蓋率平均在70%以上，恢復(fù)效果較好，但也有較多的幼苗死亡，這是由于撒播時(shí)種子撒播量大，導(dǎo)致幼苗的生長(zhǎng)空間較為擁擠，在其生長(zhǎng)過(guò)程中死亡或枯萎。說(shuō)明采用此技術(shù)應(yīng)注意調(diào)整撒播的種子比例和撒播量，才能使種子萌發(fā)形成的幼苗處于良好的生長(zhǎng)條件。