魯中南山區(qū)典型破損山體的植被恢復(fù)模式研究

張廣啟,劉 新,段正洪

（滕州市林業(yè)發(fā)展服務(wù)中心，山東 滕州277599）

破損山體是指由人為活動導(dǎo)致或者客觀因素導(dǎo)致的對山體原有地形、植被的破壞。常見的人為活動包括礦石開采、道路建設(shè)、房地產(chǎn)開發(fā)、水利建設(shè)等，客觀因素主要是指地震、水土滑坡、崩塌、泥石流等自然災(zāi)害[1]。其中，人為活動造成的山體破損是破損山體形成的主要原因。山體破損往往導(dǎo)致該區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)退化、生態(tài)功能喪失，甚至還會引發(fā)山體滑坡、崩塌或者泥石流等自然災(zāi)害，對國民經(jīng)濟(jì)及人民安全構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。因此，破損山體恢復(fù)治理既是出于景觀效果與生態(tài)系統(tǒng)的需要，也是經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境全面和諧發(fā)展的必然要求。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)域位于滕州市境內(nèi)，地處山東省南部，微山湖東岸，處于魯中南山區(qū)的西南麓延伸地帶，北、東、南三面環(huán)山，屬黃淮沖積平原的一部分。氣候?qū)儆跍嘏瘞Ъ撅L(fēng)型大陸性氣候，四季分明，雨熱同期，光照充足。春季少雨、多風(fēng)、易旱；夏季炎熱、多雨、易澇；秋季多旱；冬季寒冷干燥，雨雪稀少。樹種資源主要以華北植物區(qū)系樹種組成，同時還有一定數(shù)量的南北方樹種組成，隸屬92 個科186個屬。

2 研究對象與方法

2.1 研究對象

選取滕州市境內(nèi)3種有代表性破損山體，分別為采石坑、礦山開采形成的邊坡、廢棄采石場，具體情況如下：

（1）界河后棗破損山體，位于位于滕州市靈泉山省級森林公園內(nèi)，為多年開采遺留的采石坑，區(qū)內(nèi)微地貌多為剝蝕丘陵與采石陡崖，與附近的優(yōu)美景色形成強(qiáng)烈反差，嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)刈匀痪坝^。

（2）魯南中聯(lián)水泥廠后礦山，位于中聯(lián)水泥廠廠區(qū)后山，為礦山開采形成的邊坡，坡面總面積約為10000m2-12000m2，坡度約為40～80°。邊坡巖石多為石灰?guī)r，坡面上有大量礦山爆破余留大塊巖石，邊坡裂隙發(fā)達(dá)，穩(wěn)定性一般，部分邊坡存在塌落隱患。

（3）南沙河篤山口破損山體，該區(qū)域由于受歷史上采礦活動影響，山體破壞嚴(yán)重，山體陡立，局部地段多次發(fā)生巖體崩塌等地質(zhì)災(zāi)害。加之大量礦渣、建筑垃圾和生活垃圾沿坡腳堆放，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量極差。

2.2 植被恢復(fù)模式

2.2.1 客土回填

對于界河后棗破損山體，采用危巖體清除、客土回填綠化和修建排水溝的綜合治理方案，將工程措施和生物措施相結(jié)合，最大限度的減輕采石廢棄地的水土流失，重構(gòu)土壤，恢復(fù)植被，使區(qū)域地質(zhì)環(huán)境向良性轉(zhuǎn)化。

界河后棗破損山體為多年開采后遺留的采石坑，存在較大的地質(zhì)安全隱患，因此在治理措施上采用工程措施與生物措施相結(jié)合的手法。在邊坡地質(zhì)勘查的基礎(chǔ)上，利用工程爆破的手法清除危巖體，之后，在50～70°坡處設(shè)2 級臺階，設(shè)計臺階寬5m，臺階高度5m，在采石坑臺階及坡角處進(jìn)行客土回填，將廢石堆積在臺階上，覆土，并進(jìn)行壓實，上部0.5m 填三類種植土，表層填0.4m 營養(yǎng)土。

為保證邊坡的穩(wěn)定性，回填邊坡坡度應(yīng)控制在35°以下，同時修建排水溝以增加邊坡的穩(wěn)定性。經(jīng)過地表徑流計算，設(shè)計排水溝高度為1.0 m，坡度采用1:0.5。采用漿砌塊石砌筑，三合土墊層，水泥砂漿抹面，確保排水溝底部和側(cè)壁不滲漏。

樹種選擇以管理粗放、生長較快、耐瘠薄的喬、灌木及鄉(xiāng)土樹種為主，僅在重點區(qū)域點綴以觀花、觀葉植物。由于界河后棗破損山體地層巖性為斑狀細(xì)粒含黑云花崗閃長巖，是一種顯晶質(zhì)酸性深成巖。因此，樹種選擇上以能適應(yīng)弱酸性環(huán)境的樹木為主，如刺槐、臭椿等。

刺槐按株行距1.5m，品字形栽植；臭椿按株行距1.5m，品字形栽植。另外，峭壁處需種植爬山虎和常春藤等攀緣植物，從而更好地防止水土流失，達(dá)到較好的綠化效果。

2.2.2 高次團(tuán)粒噴播

魯南中聯(lián)水泥廠后礦山上部崖壁部分采用直接噴播方式，將噴播基材按實際需要厚度直接噴灌到坡體表面、巖石表面的溝壑、大裂縫、巖層底部等。最終將現(xiàn)狀裸露邊坡建成與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)、植被繁茂、配置合理、觀感自然的綠色生態(tài)環(huán)境。

魯南中聯(lián)水泥廠后礦山經(jīng)過多年開采，山體破損嚴(yán)重，裂隙發(fā)達(dá)，土壤附著較厚粉塵沉積物，自然環(huán)境極不利于植物生長。因此，對邊坡進(jìn)行爆破整形、砌筑排水溝以提高其穩(wěn)定性，崖壁則采用團(tuán)粒噴播技術(shù)。首先采用爆破、機(jī)械或人工的方式，將邊坡的坡度處理到60°以下，清理掉坡面上的危石、浮石和雜物。在部分匯水量較大的位置修筑坡頂截水溝和豎向排水渠，將坡上匯水有組織的導(dǎo)引到坡底，保證邊坡安全和團(tuán)粒噴播綠化效果。

團(tuán)粒噴播是青島高次團(tuán)粒生態(tài)技術(shù)有限公司自主研發(fā)的生態(tài)修復(fù)與環(huán)境生態(tài)性防護(hù)技術(shù)，根據(jù)坡面情況，在清理后的坡面上部分敷設(shè)特殊的金屬網(wǎng)，并用錨固件固定，在噴播時起到骨架作用，以利于植物生長。之后，在敷設(shè)好的金屬網(wǎng)上噴播通過特定的施工工藝制備具有特殊性能的土壤培養(yǎng)基，為植物生長提供條件。這種土壤培養(yǎng)基與傳統(tǒng)土壤基質(zhì)相比，在土壤結(jié)構(gòu)上有著本質(zhì)的區(qū)別，能夠更有效地抵御水土流失，給植物生長提供養(yǎng)分。

在樹種選擇上選用抗性強(qiáng)?？购敌浴⒖共∠x害、耐貧瘠的鄉(xiāng)土樹種，并注重選用先鋒樹種和豆科類先鋒植物樹種，采用喬木、灌木、草本，深根系、淺根系相搭配的原則，使用部分先鋒樹種。因此，確定喬木層為刺槐、臭椿、鹽膚木、火炬樹、苦楝；灌木層為紫穗槐、胡枝子、荊條；草本層為黑麥草、高羊茅。利用木本植物種子繁殖方法，使用專門的噴播機(jī)播種造林。

2.2.3 砌臺客土回填

對南沙河篤山口破損山體采用“景治結(jié)合”的治理原則，采用爆破等方式清除山體及開采面風(fēng)化、松動的危巖危石，徹底消除崩塌隱患，整理出3個平臺，在平臺上回填客土、修建擋土墻并栽植大喬木進(jìn)行固土綠化。

在陡崖上部邊緣修建排水系統(tǒng)，攔截地表徑流，減弱地表水對地表的沖蝕，減少水土流失。在平臺上回填客土、修建擋土墻并栽植大喬木進(jìn)行固土綠化。為確保綠化效果，對于影響美觀的裸露陡崖，采用在腳坡下設(shè)置種植槽，坡頂種植攀巖植物的方法進(jìn)行綠化，對原有植被注意保護(hù)，增加各類林木的種植，高低搭配，達(dá)到景致協(xié)調(diào)一致，形成景觀帶。

樹種選擇上，平臺部位種植桃樹、杏樹、核桃、石榴等經(jīng)濟(jì)樹種，坡底部種植槽選用立面遮擋效果較好的速生樹種，如楊樹、構(gòu)樹、馬尾松等，坡頂攀緣植物為爬山虎和五葉地錦。

2.3 調(diào)查與分析方法

調(diào)查研究時間為2017年4月至2019年10月。在對3種破壞山體治理施工過程和竣工期對其進(jìn)行跟蹤調(diào)查的基礎(chǔ)上，對不同植被恢復(fù)模式的景觀效果進(jìn)行實地調(diào)查和分析評價；采用對比法，對不同修復(fù)模式的施工成本進(jìn)行分析；綜合分析不同植被恢復(fù)模式的優(yōu)勢和不足。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同植被恢復(fù)模式的景觀分析

3.1.1 客土回填

界河后棗破損山體的區(qū)域景觀可以分為界限較為明顯的三部分，坡下較為平緩的區(qū)域為灌草結(jié)構(gòu)，除人工栽植的約1.5m 高側(cè)柏外，整塊區(qū)域被草本植物覆蓋，總覆蓋率基本達(dá)到90%以上?？屯粱靥詈笮纬傻木徠聻閱我淮袒比郝?，每株間距1.5m，呈“品”字形種植。由于密度較大，群落內(nèi)幾乎沒有灌木和草本生長。坡上峭壁及崖下區(qū)域為自然恢復(fù)群落和攀緣植物，喬灌木結(jié)構(gòu)較為合理，主要樹種為刺槐、臭椿和火炬樹，具有較好的景觀效果和季相變化。

3.1.2 高次團(tuán)粒噴播

魯南中聯(lián)水泥廠后礦山坡面較陡，立地條件較差，因此采用高次團(tuán)粒噴播技術(shù)。因此該區(qū)域的群落中基本以人工恢復(fù)植物為主，植物長勢健壯，整體覆蓋率基本達(dá)到100%，但是植物品種單一，高度整齊一致，并未出現(xiàn)明顯的喬灌草結(jié)構(gòu)。雖然就綠化效果而言，該模式植物成活率、生長效果及覆蓋率均為最高，但是由于群落結(jié)構(gòu)過于單一，在景觀效果上略有不足。

3.1.3 砌臺客土回填

南沙河篤山口破損山體治理面積較大，因此采用削坡后三級砌臺回填客土的形式。回填客土后，種植楊樹與果樹等植物，場地內(nèi)同時遺留有馬尾松-狗尾巴草群落，景觀效果較差。因為楊樹長勢不佳，加之種植的攀緣植物如爬山虎等較為羸弱，因此并沒有起到較好的景觀效果，裸露巖體較多。

3.2 不同修復(fù)模式的施工養(yǎng)護(hù)成本分析

由表1 可以看出，危石卸載、邊坡加固和植被栽植后的養(yǎng)護(hù)管護(hù)是3種不同修復(fù)模式所共有的。

在界河后棗進(jìn)行的客土回填植被恢復(fù)模式，共治理損毀山體面積5.6 萬m2，回填渣土和種植土6.5萬m3，栽植各類樹木5000 余棵，投入資金310 萬元；南沙河篤山口治理損毀山體面積16.4 萬m2，回填渣土和種植土9.2 萬m3，栽植各類樹木5100 余棵，工程總投資307.2 萬元。

與客土回填模式相比較，在南沙河篤山口開展的高次團(tuán)粒噴播模式的單位面積客土量、栽植苗木數(shù)量相對較小，資金投資額度也較少，且部分裸巖外立面采用遮掩的方式，即在栽植高大喬木和攀援植物遮擋的方式效果不太理想，主要是由于受客土土層厚度的影響高大喬木生長效果不佳，而爬山虎等攀援植物生長速度相對較慢。

魯南中聯(lián)水泥廠后礦山由于采用高次團(tuán)粒噴播的措施，施工成本最高；為保證噴播植物種子的萌芽和正常生長，需要3～4 天澆水一次，加大了養(yǎng)護(hù)成本；此外，由于播種密度過大，植被將會發(fā)生衰退、群落也會發(fā)生演替，為促進(jìn)向目標(biāo)植物群落方向發(fā)展[2]，需加強(qiáng)管護(hù)措施。但總體來看，高次團(tuán)粒噴播模式綠化最為速度、效果最佳。

表1 不同修復(fù)模式所需施工養(yǎng)護(hù)措施一覽表

3 討論

綜合來看，客土回填模式可以自行消化坡面整理所產(chǎn)生的渣土和種植土，又可外運表層土調(diào)節(jié)土壤的肥力，適應(yīng)的樹種比較多，可持續(xù)發(fā)展能力比較強(qiáng)，比較適合形成植物群落，在這幾種方法中效果最好。

高次團(tuán)粒噴播方法見效快，成本高，整體綠化效果好，所使用的特殊土壤基質(zhì)可持續(xù)性能力極高，但是群落結(jié)構(gòu)較為單一。在立地條件極差、施工難度比較大的山體破損面治理中不失為一種很好的選擇。

削坡砌臺施工技術(shù)、方法和施工過程復(fù)雜。整體來講，這種治理方法投入較高，治理效果一般，適用于破損山體治理面積較大，具備較大施工場地的坡面類型。同時這一方法也需要回填客土，應(yīng)按照客土回填的要求，加強(qiáng)后續(xù)養(yǎng)護(hù)管理。

4 結(jié)論

通過對魯中南山區(qū)3種典型破損山體植被恢復(fù)模式調(diào)查研究，可以發(fā)現(xiàn)不同的治理模式有不同的優(yōu)勢，同時也存在各自的不足之處。在實際的山體生態(tài)修復(fù)中，3種治理方法在選擇上有的是只用一種方法，有的是幾種方法綜合運用，調(diào)查分析各種治理方法工程施工過程，以及竣工后期對其進(jìn)行跟蹤調(diào)查后，主要得出以下結(jié)論：

（1）分析不同模式的景觀效果表明，客土回填模式和高次團(tuán)粒模式均選擇以刺槐、火炬樹和牡荊作為骨干樹種進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)。這3種植物均為鄉(xiāng)土植物，長勢良好，且刺槐夏季開白花，火炬樹秋天有紅葉紅果，擁有良好的季相變化。客土回填模式同時營造了立體綠化，利用攀緣植物美化崖壁，遮擋效果較好，但是該模式自然恢復(fù)的草本植物較多，生長雜亂，在一定程度上影響了景觀效果。高次團(tuán)粒噴播模式形成的群落景觀高度一致，遮蔽效果最佳，但在層次性上稍有欠缺。削坡砌臺模式喬木樹種選擇欠妥，成分單調(diào)且長勢不佳，部分區(qū)域群落退化，呈現(xiàn)負(fù)演替現(xiàn)象，形成生態(tài)斑塊，景觀異質(zhì)化程度較高，效果在三者中最差。

（2）3種不同模式的施工成本以客土回填最低，高次團(tuán)粒噴播最高，削坡砌臺較高。但是，不論用何種治理模式，養(yǎng)護(hù)管理都是相當(dāng)關(guān)鍵，尤其是澆水及時。如果基本的養(yǎng)護(hù)模式跟不上，再完善的治理方法也得不到良好的效果體現(xiàn)，因此在承包核算時，必須考慮后續(xù)的養(yǎng)護(hù)管理成本。