邊坡生態(tài)修復(fù)方法現(xiàn)狀研究

羅先強(qiáng) 冼耀強(qiáng) 張翔鷺 張沐鋒 王健恩 賈宇航

作者簡介：羅先強(qiáng)（1993-），男，重慶大足人，碩士，現(xiàn)就讀于仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，主要研究方向?yàn)樯鷳B(tài)修復(fù)。

摘 要： 通過對(duì)國內(nèi)外邊坡植被修復(fù)方法的總結(jié)，進(jìn)一步探究邊坡生態(tài)修復(fù)技術(shù)的發(fā)展歷程。論述植物修復(fù)措施在邊坡生態(tài)修復(fù)中的重要地位和國外邊坡植被修復(fù)技術(shù)的發(fā)展歷程?？偨Y(jié)我國邊坡生態(tài)修復(fù)現(xiàn)狀不足之處并提出建議。

關(guān)鍵詞： 生態(tài)修復(fù);邊坡;發(fā)展過程

【中圖分類號(hào)】X835 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.25.181

隨著21世紀(jì)的到來，建設(shè)社會(huì)主義強(qiáng)國的號(hào)角吹響，國家對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)（高速路建設(shè)、房地產(chǎn)開發(fā)和橋梁建設(shè)等）以及礦產(chǎn)資源的開發(fā)急劇增加，嚴(yán)重破壞了大量原始山體，形成了脆弱的邊坡生態(tài)系統(tǒng)[1]。

邊坡的自然恢復(fù)是相當(dāng)緩慢的一個(gè)過程，從開始自我修復(fù)到形成穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，往往需要數(shù)十年時(shí)間，人工修復(fù)作為加快破損坡體修復(fù)進(jìn)程的重要技術(shù)手段是目前被廣泛采用[2]。隨著時(shí)代的發(fā)展和邊坡修復(fù)技術(shù)的更新，不同的生態(tài)修復(fù)技術(shù)被引入邊坡生態(tài)修復(fù)工程中[3]。邊坡生態(tài)修復(fù)的技術(shù)也在不斷的更新，本文旨在梳理邊坡生態(tài)修復(fù)技術(shù)在各個(gè)時(shí)期的發(fā)展，為我國邊坡生態(tài)修復(fù)技術(shù)的更新和提升提供基礎(chǔ)資料[4]。

1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀概述

目前我國對(duì)于邊坡的的生態(tài)修復(fù)技術(shù)處于研發(fā)階段，對(duì)邊坡生態(tài)修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)的自主研發(fā)研究較少[5]，引進(jìn)和模仿國外技術(shù)居多，存在著重形式、重景觀展示 而輕工程、輕植物選擇和施工措施、輕植物群落多樣性及其生態(tài)功能、輕后期養(yǎng) 護(hù)的普遍現(xiàn)象，從而導(dǎo)致邊坡生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目失敗。（2015，梁建華）而邊坡的生態(tài)修復(fù)中植物一直扮演者重要的就角色，植物的好壞直接影響到修復(fù)后的生態(tài)效益，因此，國內(nèi)外對(duì)邊坡植物的篩選和植被群落的應(yīng)用配置方面上做了大量的研究[6]。

1.1 植物措施在邊坡生態(tài)修復(fù)中的重要地位

植被修復(fù)是邊坡生態(tài)修復(fù)的重要技術(shù)措施和基礎(chǔ)修復(fù)材料，其作為邊坡生態(tài)修復(fù)的核心內(nèi)容[7]，綜合了景觀生態(tài)學(xué)理論、巖土工程學(xué)、恢復(fù)生態(tài)學(xué)、高級(jí)植物分類學(xué)、土壤學(xué)等多學(xué)科知識(shí)作用于受破壞的生態(tài)系統(tǒng)或生境，使其恢復(fù)原有的生態(tài)功能，提高生物多樣性[8]。邊坡生態(tài)修復(fù)是利用植被的蓄水涵水功能，提升邊坡的穩(wěn)定性，減少流水對(duì)坡面的侵蝕，一般采用植被配置與工程措施結(jié)合的方式。在生態(tài)修復(fù)方面我國的研究起步較晚但在邊坡植物篩選配置方面有一定的研究成果。尹吉光等（2003年）在云南、上海、山東、北京等處高速公路綠化的實(shí)地調(diào)查，明確綠植對(duì)高速公路不同的結(jié)構(gòu)點(diǎn)發(fā)揮的作用不同，并對(duì)植被的溫度和濕度進(jìn)行測定，其結(jié)果表明：在高速公路綠地生態(tài)效益發(fā)揮最佳的植物配置模式依次是：喬灌草>灌草>藤本>草本[9]。張果等（2006年）以河南的社會(huì)條件和自然條件為背景對(duì)河南省高速公路綠化配置進(jìn)行研究，總結(jié)了植物防護(hù)的形式有草塊鋪植護(hù)坡、草種播種護(hù)坡、地被覆蓋護(hù)坡、草灌結(jié)合護(hù)坡、灌木林護(hù)坡和藤本覆蓋護(hù)坡，植物結(jié)合工程防護(hù)等形式。且根據(jù)河南各地地形特征的不同和自然條件的差別，篩選出適宜相應(yīng)高速公路綠化的鄉(xiāng)土物種和優(yōu)良的可引進(jìn)植物[10]。王瓊等（2009年）以坡面調(diào)查結(jié)合盆栽實(shí)驗(yàn)揭示了廢棄采石場自然修復(fù)過程中植物自然演替和土壤特征的變化規(guī)律，對(duì)當(dāng)?shù)氐牡湫袜l(xiāng)土植物進(jìn)行抗旱篩選，并作出有效評(píng)價(jià)[11]。陳平等（2013）研究出基于邊坡近自然植被恢復(fù)技術(shù)的鄉(xiāng)土喬灌草種子混播植方法備受青睞，其具有植被群落豐富穩(wěn)定、低成本維護(hù)、抗病蟲害能力強(qiáng)及景觀持久等優(yōu)點(diǎn)。目前用于邊坡植被修復(fù)的植物種類大多數(shù)局限于草本植物，品種較少，景觀持效性差和養(yǎng)護(hù)成本高[12]。

丁萬全等（2016年）在承京高速公路設(shè)置樣方調(diào)查，分析研究區(qū)的優(yōu)勢植物及其種間關(guān)系，應(yīng)用主成分分析與聚類分析，根據(jù)不同立地類型，提出不同的植物配置方法，并提出相應(yīng)的邊坡植物選配原則：（1）尊重原有坡地植物類型，保持周邊景觀一致性，根據(jù)空間、時(shí)間合理分配處于不同位置的植物，避免中間競爭，形成穩(wěn)定的植物群落;（2）因地制宜優(yōu)先選用鄉(xiāng)土物種，充分考慮從物種的生態(tài)適應(yīng)性，選擇抗逆性強(qiáng)，可粗放管理的植物種類;（3）優(yōu)化先鋒植物和優(yōu)勢植物種類配比，喬木、灌木、草本、花灌木合理配置形成穩(wěn)定的生態(tài)格局，配置色彩多樣，生態(tài)性與景觀性并重。王翰文等（2020年）以風(fēng)電場高陡巖質(zhì)邊坡5種生態(tài)護(hù)坡工程為研究對(duì)象，結(jié)合植物群落研究方法，篩選出9種優(yōu)質(zhì)的本土護(hù)坡植物，通過生態(tài)護(hù)坡模型試驗(yàn)，得出采用分層噴播的噴播方式，1：5的草灌配比結(jié)合30g的種子用量為邊坡植物生長最為良好的配置狀態(tài)[13]。

1.2 我國邊坡生態(tài)修復(fù)技術(shù)發(fā)展過程

在邊坡植生態(tài)恢復(fù)技術(shù)自主研發(fā)上我國開展較晚，廣東省于1989年首次運(yùn)用噴播機(jī)對(duì)裸露邊坡進(jìn)行液壓噴播植草[14]。1996年，以昆曲、楚大線等高速公路建設(shè)工程為依托，交通部科學(xué)院開始系統(tǒng)性的對(duì)客土噴播技術(shù)進(jìn)行研究，逐步使客土噴播施工工藝本土化和客土噴播材料的國產(chǎn)化，并實(shí)現(xiàn)了其在國內(nèi)邊坡工程中的運(yùn)用[15]。隨著客土噴播技術(shù)的深入研究，1998年，重慶交通科研設(shè)計(jì)院提出復(fù)核營養(yǎng)土噴播植被技術(shù)，重難點(diǎn)地況條件的噴播技術(shù)進(jìn)入新的發(fā)展領(lǐng)域，該技術(shù)可用于干旱地區(qū)和破碎巖石地區(qū)邊坡的邊坡復(fù)綠問題[16]。

2015年，金一鳴等國內(nèi)學(xué)者，進(jìn)行了大量的礦山廢棄地植被礦山廢棄地植被與人工建植近自然恢復(fù)方面自然恢復(fù)與人工建植方面研究與實(shí)踐，在基質(zhì)改良方式、植物物種選擇與搭配、不同植物 的重金屬污染修復(fù)能力等研究方向上取得了重大突破[17]。梁建華等（2015年）研究資料顯示，邊坡復(fù)綠應(yīng)以鄉(xiāng)土植物為主，并充分運(yùn)用地域植物資源，結(jié)合植物修復(fù)特性，以外來植物為輔，依據(jù)適地適樹、恢復(fù)生態(tài)學(xué)、景觀生態(tài)學(xué)原則，以及基礎(chǔ)生態(tài)學(xué)相關(guān)理論、群落演替、最小成本等原則，使邊坡生態(tài)效果達(dá)到最佳，改善優(yōu)化邊坡生態(tài)環(huán)境[18]。2019年，張斌等以貴陽國際城項(xiàng)目為實(shí)驗(yàn)場地，結(jié)合邊坡考察和生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究，以邊坡類型，以坡體結(jié)構(gòu)材質(zhì)、風(fēng)化程度為依據(jù)，將邊坡分為土質(zhì)、巖質(zhì)、風(fēng)化巖質(zhì)、噴混凝土質(zhì)邊坡，針對(duì)土質(zhì)邊坡提出爬藤植物法，巖質(zhì)邊坡提出植生袋結(jié)合掛網(wǎng)噴播的修復(fù)模式，風(fēng)化巖質(zhì)邊坡根據(jù)成本要求，酌情使用生態(tài)護(hù)坡綠化法和掛網(wǎng)噴播法，噴播混凝土質(zhì)邊坡宜使用格構(gòu)梁工程結(jié)合植生袋加掛網(wǎng)噴播的方式綜合修復(fù)，后期補(bǔ)植花灌木[19]。

2 國外研究現(xiàn)狀概述

隨著國家基礎(chǔ)建設(shè)和自然資源開采等工程過程都造成了不同程度的山體破壞，形成邊坡生態(tài)系統(tǒng)，在邊坡植被修復(fù)技術(shù)措施的嚴(yán)格程度也各不相同，國內(nèi)外的研究程度也不同，總體上來說，歐美發(fā)達(dá)國家起步較早。20世紀(jì)70年代，宮脅昭（Miyawaki）較早的開展植被恢復(fù)研究[20]，提出采取土壤改良措施，運(yùn)用鄉(xiāng)土植物的種子進(jìn)行營養(yǎng)缽育苗，可在較短的時(shí)間內(nèi)建植適宜當(dāng)?shù)丨h(huán)境的頂級(jí)群落，后被稱作“宮脅法”（胥曉剛，2004）[21]。1988年，Hengchaovanich D利用香根草本身結(jié)合其他的鄉(xiāng)土植物，充分運(yùn)用該類植物的固土護(hù)坡、生態(tài)效益高、抗逆性強(qiáng)等特征，在石壁面將香根草結(jié)合特殊槽板的制作及施工工藝，形成灌、草、藤立體生態(tài)體系（王瓊，2009）[22]。在近年來歐美等發(fā)達(dá)國家，噴混植生技術(shù)也得以推廣運(yùn)用，主要工法有以下幾種：（1）植被墊層法：運(yùn)用混合噴射材料，覆蓋巖質(zhì)邊坡表面，恢復(fù)過程中植被墊層被壓實(shí)，最后形成邊坡的穩(wěn)定植被生長層;（2）植物纖維層法：Catter運(yùn)用一種基質(zhì)包括防腐材料、肥料以及種籽等的纖維材料，將其噴播到邊坡表面，使得巖體表面形成新的生長良好的植被群落并形成穩(wěn)定狀態(tài)。（3）復(fù)合組分法：采用一種能夠加強(qiáng)現(xiàn)有的邊坡面的持水能力和植物基材的穩(wěn)定性的復(fù)合物一起噴射，由于強(qiáng)度大，極大地加強(qiáng)了邊坡表面的坍塌。（4）植生混凝土法：lucas引用將基料噴播到混凝土層表面的方法，第一層在邊坡表面噴覆基料，第二層在基料表面噴覆土壤，使其形成多孔堅(jiān)固的面層，從而構(gòu)成為一種復(fù)合的土壤層。（5）漿體基材法：運(yùn)用漿體基材，以合成樹脂為載體，混合高效吸水土壤顆粒，表面混合活性劑輕石頭、草種、肥料、有機(jī)纖維、土壤穩(wěn)定劑等材料混合噴播。（羅陽明，2012）[23]。

3 討論

總體來看，我國對(duì)于選坡植被恢復(fù)技術(shù)的研究尚處于發(fā)展階段，尤其在專項(xiàng)技術(shù)引進(jìn)改良、技術(shù)研發(fā)，技術(shù)規(guī)范、景觀質(zhì)量等方面需要加大研究力度，科學(xué)指導(dǎo)各類邊坡植被恢復(fù)工程，恢復(fù)山體的生態(tài)系統(tǒng)。隨著技術(shù)的更新邊坡修復(fù)后期質(zhì)量評(píng)價(jià)與監(jiān)測和針對(duì)修復(fù)植被群落的整體性研究還需要繼續(xù)深入研究。

3.1 評(píng)價(jià)方法及評(píng)價(jià)因素更新

目前我國邊坡植被生態(tài)恢復(fù)技術(shù)日趨成熟，但是對(duì)后期的邊坡植被修復(fù)質(zhì)量和生態(tài)效益缺乏長期追蹤研究和監(jiān)測機(jī)制，修復(fù)后的生態(tài)質(zhì)量、邊坡穩(wěn)定性、基質(zhì)質(zhì)量和群落景觀質(zhì)量也很少且缺乏相應(yīng)的綜合評(píng)價(jià)方法[24]。因此，運(yùn)用多種評(píng)價(jià)方法，構(gòu)建合理的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，以此來監(jiān)測和評(píng)價(jià)邊坡生態(tài)修復(fù)的的質(zhì)量以及后期管護(hù)質(zhì)量具有重要意義。構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系應(yīng)該注重綜合性、科學(xué)性、實(shí)用性等特點(diǎn)，此外，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)要盡量根據(jù)相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)制定，確保對(duì)邊坡植物生態(tài)修復(fù)優(yōu)劣的準(zhǔn)確評(píng)判[25]，此類評(píng)價(jià)的目的便于邊邊坡人工修復(fù)時(shí)對(duì)植被群落的運(yùn)用和修復(fù)方式的選擇做出準(zhǔn)確的預(yù)測和判別，為修復(fù)邊坡環(huán)境提供可借鑒的參考依據(jù)[26]。

3.2 植物群落整體性研究

邊坡通過植物生態(tài)工程措施植被得以恢復(fù)。而有些地方采用鄉(xiāng)土物種、植物混播后，經(jīng)多年生長之后仍不佳[27];這是因?yàn)楣饪苦l(xiāng)土物種本身，不考慮適宜的生態(tài)群落結(jié)構(gòu)和適宜的植物配置難以在坡面上營造一個(gè)層次合理的植物群落。部分邊坡植物在完成一個(gè)生活史后覆蓋度不如工程結(jié)束后的初期效果，要經(jīng)過兩到三年的時(shí)間過渡并逐漸恢復(fù)。因此，要研究邊坡植物配置模式是否合理和否能形成長期穩(wěn)定的植被群落[28]?；謴?fù)后植被群落質(zhì)量，群落影響下的土壤狀況，植物群落對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響都需要研究，所以，有必要對(duì)植生護(hù)坡體系中植物提出以植物群落為單位的整體性研究。

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