銀西高速鐵路荒漠化區(qū)段路基邊坡綠化防護研究

摘要 針對銀西高鐵寧夏荒漠區(qū)段路基邊坡綠化防護困難的問題，基于當?shù)貧夂蛱卣骱偷孛蔡卣?，建設路基邊坡綠化防護試驗段，選擇種植四翅濱藜、檸條和爬地柏3種灌木，分析種植后一年半時間內(nèi)植物的生長特征和土壤肥力。研究表明：荒漠化區(qū)段內(nèi)路基邊坡綠化防護時，應選擇耐旱、耐寒、耐堿的植物;四翅濱藜的生長指標優(yōu)于其他兩種植物，種植土的肥力明顯提高，具有最優(yōu)的綠化防護效果。研究成果可為荒漠化地區(qū)綠化防護提供有益參考。

關鍵詞銀西高鐵;荒漠化;綠化防護

中圖分類號 U213.1文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2022）09-0014-04

引言

銀西高速鐵路是國家“八縱八橫”高速鐵路網(wǎng)的重要組成部分，寧夏段線路185.32 km，大部分位于地表植被稀少或不發(fā)育的荒漠區(qū)[1]。高鐵建設過程中路堤填筑、路塹開挖等工程不可避免地對場地范圍內(nèi)原有植被造成破壞，改變了原有地表條件[2]。同時，銀西高鐵寧夏段路基填料除基床表層外，主要采用水泥改良土或粗顆粒填料填筑，路橋、路涵等過渡段區(qū)域采用級配碎石摻水泥填筑。

基于上述背景，考慮寧夏地區(qū)降雨量少、蒸發(fā)量大的不利氣候條件，鐵路沿線的生態(tài)防護仍采用傳統(tǒng)的喬灌建植方式，導致上述地段都不同程度地存在植物建植方式單一、植物成長困難、綠化效果不佳的問題。生態(tài)防護的薄弱將導致鐵路周邊區(qū)域沙漠化程度加劇，造成鐵路路基積沙和軌道積沙，從而威脅鐵路運營安全[3]。為有效規(guī)避沙化對鐵路的不利影響，針對銀西高鐵寧夏段不利的氣候、環(huán)境和特殊的地理條件，應設計一套行之有效的路基生態(tài)防護體系，以保障鐵路運營安全。

目前，對荒漠化區(qū)域生態(tài)防護的研究，主要從氣象資料和土壤養(yǎng)分狀態(tài)進行定量和定性分析，并結(jié)合區(qū)域荒漠化特征，分析植物生長狀態(tài)，提出生態(tài)防護評價方法[4-5]。如通過對榆林風沙區(qū)立地條件、喬灌木造林密度以及樹木生長狀況調(diào)查分析，應用灰色關聯(lián)分析法對該地區(qū)喬木和灌木適宜性進行評價[6];通過對古爾班通古特沙漠的梭梭灌木林調(diào)查研究，提出人工輔助治理與生態(tài)自我修復有機結(jié)合的防護措施[7]。但對于以高鐵為代表的長距離穿越荒漠化區(qū)域的線狀工程，生態(tài)防護研究甚少。因此，針對銀西高鐵路基邊坡進行建植綠化研究，為荒漠化區(qū)域在建和擬建類似工程提供參考。表1為研究區(qū)段氣象資料。

1 銀西高鐵荒漠化區(qū)域基本特征

研究區(qū)段位于吳忠市境內(nèi)，地處西北內(nèi)陸，屬中溫帶干旱、半干旱氣候地區(qū)，具有明顯的大陸性特征：四季分明，氣候干燥，蒸發(fā)強烈，降水集中，大氣透明度好，云量少，日照充分，熱量豐富，溫差較大，無霜期短，風沙較多[8-9]。

1.1 氣候特征

區(qū)段內(nèi)歷年平均降水量184.6～273.5 mm，年平均降雨日數(shù)為46.5天，降雨集中在6—8月;年均蒸發(fā)量1196.3～1351.1 mm。年均蒸發(fā)量是年均降水量的4.5～6.5倍，即干燥度為4.5～6.5，地區(qū)整體呈干燥特征。

區(qū)段內(nèi)四季氣溫變化較大，如圖2所示，近5年月均低溫在1月時達到?9.4 ℃，月均高溫在7月時達到32.4 ℃。同時，該地區(qū)受西伯利亞和烏拉爾山以及高壓影響，溫差較大，近5年月最大溫差23～34 ℃，冬夏溫差差異程度高。

1.2 地貌特征

研究區(qū)段屬毛烏素沙漠西南部邊緣地帶，風積沙分布廣泛，屬風積地貌，積沙一般厚0.5～10.5 m。風沙地以固定沙丘為主，兼有流動沙丘、半固定沙丘、平鋪沙地分布[10]。區(qū)段內(nèi)沙地類型及分布范圍如表2所示。

土壤結(jié)構(gòu)松散、肥力較低。通過采集測試，土壤中速效氮的含量為11.56～53.32 mg/kg，速效磷的含量為14.42～67.63 mg/kg，速效鉀的含量為107.28～251.54 mg/kg，pH值為7.57～8.13，呈弱堿性。

綜合以上分析，研究區(qū)段的氣候呈蒸發(fā)強、溫差大的特征;風積沙分布廣泛，土壤肥力低，微堿化。在路基邊坡綠化防護時，應選擇耐旱、耐寒、耐堿的植物。

2 試驗段建設

試驗段設置于銀西高鐵DK513+400～DK513+600段，位于惠安堡鎮(zhèn)與白土崗鎮(zhèn)中間，屬于典型的干旱草原荒漠區(qū)。地層為第四系全新統(tǒng)風積粉砂，下伏三疊系上統(tǒng)砂巖。地下水位埋深11～13 m。區(qū)段內(nèi)邊坡提料采用粗顆粒填料。

銀西高鐵寧夏段綠化設計存在以下不足：一是邊坡綠化灌木每平方米4株，苗木間距0.69 m，種植裸根苗，導致邊坡灌木較稀疏;二是統(tǒng)一種植紫穗槐，在荒漠區(qū)段內(nèi)成活率不高。

針對上述不足，通過改變種植灌木、增加種植密度和調(diào)整種植方式，建設路基邊坡綠化試驗段，如表3所示。

四翅濱藜（Atriplex canescens）、檸條（Caragana korshins）和爬地柏（Sabina procumbens）均具備耐旱、耐寒、耐鹽堿、耐瘠薄的特性，具有較強的環(huán)境適應性。

在試驗段種植三種植物的路基邊坡兩側(cè)布置土壤養(yǎng)分監(jiān)測儀，對種植土的有機質(zhì)和氮磷鉀等指標進行監(jiān)測記錄。

試驗段布置如圖3所示。

3 植物生長狀態(tài)

3.1 生長特征

自試驗段建植月份2020年4月起，每2個月對植物的生長狀態(tài)進行調(diào)查。在每種植物建植區(qū)域內(nèi)隨機選取10個5 m×5 m的樣方，調(diào)查統(tǒng)計每個樣方內(nèi)的植株株數(shù)（株）、存活率（%）、平均高度（cm）和植被覆蓋度（%）等。

試驗段植物成活率隨時間變化的結(jié)果如圖4所示。種植當年內(nèi)三種植物的成活率逐漸下降，10月后下降速率加快，越冬后到了第二年，成活率下降趨于穩(wěn)定。種植14個月后，四翅濱藜、檸條、爬地柏的成活率分別為78.52%、72.51%、50.03%。

植物生長高度隨時間變化的結(jié)果如圖5所示。種植時三種植物的平均高度為11.8～13.6 cm，植株生長高度穩(wěn)步增長，于6—10月增長較快。四翅濱藜、檸條、爬地柏的生長高度分別達到40.8 cm、43.3 cm、33.9 cm，分別增長了245.76%、218.38%、171.20%。

植物地表覆蓋度隨時間變化的結(jié)果如圖6所示，種植時三種植物的平均地表覆蓋度為13.8%～18.5%。四翅濱藜、檸條、爬地柏的地表覆蓋度分別達到66.92%、51.01%、37.28%，分別增加了261.62%、269.57%、140.65%。

試驗段植物的生長指標反映出的生長規(guī)律可解釋為：研究區(qū)段內(nèi)降水集中在6—8月（見圖1），利于植物生長;冬季氣溫較低（見圖2），并伴有季風，植物生長條件變差。

3.2 土壤肥力

土壤肥力在2021年8月份的監(jiān)測結(jié)果如圖7所示。種植四翅濱藜的植物土壤中速效氮和速效鉀的含量均最高，分別高于檸條和爬地柏12.77%、30.55%和6.74%、13.44%。三種植物速效磷的含量基本相當。

綜合四翅濱藜、檸條、爬地柏的生長特征和土壤肥力可以得出，四翅濱藜和檸條對當?shù)丨h(huán)境較適應，爬地柏的適應性較差，四翅濱藜的綠化效果最優(yōu)。圖8為2021年8月試驗段內(nèi)四翅濱藜的生長情況。

4 結(jié)論

該文分析了銀西高鐵荒漠化區(qū)段的氣候和地貌特征，在DK513+400～DK513+600段建設了路基邊坡綠化試驗段，分別種植四翅濱藜、檸條和爬地柏，分析三種植物的生長特征和土壤養(yǎng)分數(shù)據(jù)，得出以下結(jié)論：

（1）研究區(qū)段蒸發(fā)量遠大于降水量，溫差大，風積沙廣泛分布，土壤肥力低，呈弱堿性。在路基邊坡綠化防護時，應選擇耐旱、耐寒、耐堿的植物。

（2）四翅濱藜和檸條對當?shù)丨h(huán)境具有較好的適應性，爬地柏的適應性較差。綜合生長指標來看，四翅濱藜達到了最優(yōu)的綠化效果。

參考文獻

[1]朱文博. 寧夏荒漠區(qū)銀西高鐵邊坡綠化智能維養(yǎng)技術(shù)研究[D]. 西安：西安科技大學， 2021.

[2]朱海娟. 基于能值理論的寧夏荒漠化治理生態(tài)經(jīng)濟效應研究[J]. 科技管理研究， 2016（7）： 582-590.

[3]馬新民， 劉濤， 吳永峰， 等. 寧夏地區(qū)荒漠化特征及鐵路沿線物種優(yōu)選研究[J]. 科技創(chuàng)新與應用， 2021（16）： 17-20.

[4]莫保儒， 蔡國軍， 楊磊， 等. 半干旱黃土區(qū)成熟檸條林地土壤水分利用及平衡特征[J]. 生態(tài)學報， 2013（13）： 4011-4020.

[5]李明， 畢江濤， 王靜. 寧夏不同地區(qū)鹽堿化土壤細菌群落多樣性及關鍵影響因子分析[J]. 生態(tài)學報， 2020（4）： 1-15.

[6]朱德蘭， 馬國強， 朱首軍， 等. 榆林風沙區(qū)喬灌木樹種適宜性評價[J]. 西北林學院學報， 2003（4）： 54-56.

[7]劉晉. 準噶爾盆地荒漠區(qū)梭梭灌木林的自我修復能力研究[J]. 中國水土保持， 2006（3）： 25-26.

[8]黃悅悅， 楊東， 馮磊. 近年來寧夏植被指數(shù)與氣候生產(chǎn)力的時空變化[J]. 水力發(fā)電學報， 2019（11）： 70-81.

[9]高娜， 孫健， 高睿娜， 等. 氣候變化背景下寧夏冬季氣溫月尺度變化特征[J]. 干旱氣象， 2021（1）： 38-45.

[10]江濤， 張宗堂， 賈磊， 等. 銀西高速鐵路荒漠化地區(qū)微滲滴灌風沙平面防護研究[J]. 高速鐵路技術(shù)， 2021（4）： 77-81.

收稿日期：2022-02-25

作者簡介：姚弈博（1995—），男，碩士研究生，助理工程師，研究方向：鐵路路基工程。

基金項目：寧夏回族自治區(qū)重點研發(fā)計劃項目“寧夏高速鐵路荒漠化防治與生態(tài)修復技術(shù)研究”（2019BFG02013）;中鐵第一勘察設計院集團有限公司科技研究開發(fā)計劃課題“高速鐵路綠化與生態(tài)修復中植被建植與荒漠化防治技術(shù)研究”[院科（院外）20-70）]。