銀西高鐵荒漠化區(qū)段路基邊坡建植技術研究

姚強國

（中鐵上海工程局集團第七工程有限公司，陜西 西安 710016）

0 引言

銀西高鐵穿越寧夏185.32km，建設影響面積約5559.6hm2，大部分位于植被脆弱的荒漠區(qū)[1]。鐵路工程的修建改變了原有地表條件，施工過程中產(chǎn)生的大量棄土和棄渣使當?shù)卦写嗳醯纳鷳B(tài)系統(tǒng)受到擾動，而植物在該種條件下無法自然修復，將使水土流失、植被破壞、荒漠化呈輻射狀發(fā)展，增加區(qū)域生態(tài)安全負擔，甚至影響和威脅到鐵路基礎工程的質(zhì)量與穩(wěn)定[2-5]。在荒漠化防治與生態(tài)修復中，銀西高鐵寧夏段的植物生長土壤條件主要為：路堤粗顆粒填土、過渡段粗顆粒改良土、黃土邊坡等，綠植成活條件極差。

我國對鐵路公路行業(yè)邊坡建植技術的研究與發(fā)達國家相比起步較晚，但發(fā)展迅速[6]。目前，公路邊坡建植多采用客土噴播法、植被網(wǎng)噴播法、基材噴播法、生態(tài)袋法、噴混植生法等[7-10]，但針對長距離穿越荒漠化地區(qū)等極不利于植物生長的鐵路路邊坡建植技術研究工作開展甚少。因此，本研究選取了3 種不同的建植技術（穴植、生態(tài)袋和生物降解地膜建植技術）對銀西高鐵寧夏段荒漠化區(qū)域的路基邊坡進行生態(tài)修復，以研究不同建植技術的生態(tài)綠化效果，為干旱半干旱地區(qū)鐵路邊坡生態(tài)綠化的研究積累經(jīng)驗。

1 土地荒漠化概括

1.1 何為土地荒漠化

作為一種不可再生資源，土地資源只會在實際使用中越變越少。沙化導致的可利用用地的不斷下降，對農(nóng)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了嚴重的影響。土地荒漠化是由于干旱少雨，植被破壞，過度放牧，大風侵蝕，流水侵蝕，土壤鹽漬化等造成的土地非自然情況下的生產(chǎn)力下降。

1.2 土地荒漠化帶來的影響

1.2.1 可利用土地資源逐漸減少

農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)的生產(chǎn)率降低，是沙土地荒漠化最明顯的表現(xiàn)。由于水土流失、風力侵蝕，土壤中的有機物質(zhì)流失，土壤厚度下降、土壤結構特性下降，導致糧食生產(chǎn)水平下降，隨著土地流沙擴散，就會侵蝕農(nóng)田、綠洲，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、畜牧業(yè)生產(chǎn)、耕地面積持續(xù)下降。過度的施肥，也會造成土壤二次鹽漬化，土壤酸化，這也進一步導致土壤理化性質(zhì)變壞。

1.2.2 動植物減少，生物多樣性遭到破壞

土地荒漠化造成植被的衰退，從而造成土壤的退化，這也對動植物的生長和發(fā)展產(chǎn)生不利的作用，造成了生態(tài)系統(tǒng)的密度和多樣性的衰退，額濟納河畔蘆葦、芨芨草草甸植被也已經(jīng)枯萎了很大一部分，胡楊和沙棗林也大多死去，草甸景觀由蘆葦、芨芨草構成，一河岸林（胡楊、沙棗）景觀一灌叢（檉柳、雜草）景觀一鹽生植被（鹽爪爪）景觀演替；以民勤荒漠地區(qū)為例，不論是起源于河漫灘、沖積平原的濕潤植物群落，或源于沙漠的干旱植物都在向著白刺、檉柳類型的植被演化，植物種類越來越單一。

1.2.3 庫渠、河床的沖積、堵塞道路、破壞交通和水利設施

由于受沙塵暴和水土流失等原因，每年有數(shù)千項水利建設項目被泥石流阻塞，造成灌溉效率下降，影響了灌溉系統(tǒng)的正常運行。以黃河下游為例，由于黃土高原中部流域面積較大，泥沙排出，河底持續(xù)拾高，致使河堤多處決口，泛濫。

2 研究區(qū)概況

2.1 氣候條件

研究區(qū)處于我國西北的東部地區(qū)，位于黃土高原、青藏高原和蒙古高原的交匯區(qū)域，具有十分典型的大陸性氣候特征?？傮w上來說，該地區(qū)呈現(xiàn)出日照充足、蒸發(fā)強烈、干旱少雨、風沙發(fā)育，冬季漫長而寒冷、春季快速而溫暖、夏季短暫而炎熱、秋季早至而涼爽，氣溫的年較差和日較差均較大，無霜期短暫而易變，災害性天氣頻繁出現(xiàn)。

2.2 荒漠化特征

研究區(qū)的荒漠化類型可分為三種：風蝕荒漠化（占比46.4%）、水蝕荒漠化（占比51.4%）和鹽漬化荒漠化（占比2.2%）?；哪斐赏寥婪柿焖傧陆瞪踔镣耆珕适?，導致了水土流失越來越嚴重、沙塵暴發(fā)生的頻繁增加，以及生態(tài)環(huán)境的進一步惡化。

研究區(qū)土地類型以沙質(zhì)荒漠化土地為主，多表現(xiàn)為鹽堿灘地，且地形平坦。一旦植被在偶然因素下受到破壞，固水能力下降，便會產(chǎn)生小片流沙；即使在植被尚存的情況下，季風時期也易發(fā)生吹蝕現(xiàn)象。其荒漠化程度等級和指標如表1 所示。

2.3 植物類型

研究區(qū)廣泛分布荒漠草原和荒漠，植物類型多為旱生多年生草本植物、強旱生和超旱生小灌木、小半灌木等。土壤類型包括：灰鈣土，、風沙土、潮土、新積土及鹽土。自然植被有檸條錦雞兒（Caraganakorshinskii）、沙棘（Hippophaerhamnoides）、梭梭（Haloxylonammodendron）、沙蒿（ArtemisiadesertorumSpreng）、高羊茅（Festucaelata）、紫羊茅（Festucarubra）等。

3 研究方法

3.1 植被選擇

基于研究區(qū)的氣候、土壤和制備條件，選取栽植植被時，主要考慮植物的耐旱性、耐鹽堿性和耐貧瘠性等。因此，選用檸條錦雞兒（Caraganakorshinskii）為研究植物。

3.2 建植技術

選取穴植、生態(tài)袋和生物降解地膜建植3 種適宜當?shù)丨h(huán)境和所選植物的建植技術進行研究。

3.2.1 穴植建植技術

采用穴植技術栽植時，使苗木根系充分舒展，桿徑垂直于地表；回填時宜先回填表土，再回填心土和底土，分層將土壤壓實，栽植深度以覆土略高于苗木原土痕為宜。定期澆水施肥養(yǎng)護。

3.2.2 生態(tài)袋建植技術

生態(tài)袋是多由聚丙烯（PP）或者聚酯纖維（PET）為原材料制成，由雙面熨燙針刺無紡布技術加工而成?？赏杆煌竿?，因此具有過濾功能，既能防止袋內(nèi)的填充物流失，又能保證水分在土壤中的正常流動。

生態(tài)袋建植的流程為錨固錨桿，挖除坡面覆土后采用混凝土嵌補加固，再疊鋪裝填好種植土的生態(tài)袋，掛鍍鋅鋼絲網(wǎng)固定，最后插播植株，定期養(yǎng)護。

3.2.3 生物降解地膜建植技術

生物降解地膜可在自然條件下被土壤微生物分解，它可以提高土壤溫度，維持土壤水分，保障土壤結構，防止害蟲侵襲種植物，以及防止某些微生物引起的病害。栽植時按株距將地膜挖洞，將植株植入洞中，刨土封壓土壤以使膜孔密封，再澆足定根水。

3.3 調(diào)查方法

本研究于2020 年4 月開始對銀西高鐵荒漠化區(qū)域進行了生態(tài)修復工作，每2 個月對3 種建植技術栽種的區(qū)域進行植被調(diào)查。

在每個生態(tài)修復區(qū)域隨機選取5 個5m×5m 的小樣方，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[11]。

4 結果與分析

4.1 植被存活率狀況

圖1 為所選植被采用穴植、生態(tài)袋和地膜3 種建植技術栽植后成活率變化的結果。整體上來看，植株的成活率呈逐漸下降的趨勢，建植后的第1 年內(nèi)植株成活率下降較快，越冬后成活率趨于穩(wěn)定。采用3 種建植方式栽種的植株的成活率差異逐漸增大，利用生態(tài)袋技術建植的植株在第2 年成活率最高，達到78.5%；利用地膜技術建植的植株成活率次之；利用穴植技術建植的植株成活率最低。

圖1 不同建植技術條件下植株成活率對比

4.2 植被生長高度狀況

圖2 為所選植被采用3 種建植技術栽植后植株平均高度變化的結果。整體上來看，植株的平均高度緩慢增長，植株在夏季平均高度增幅較大（建植后的4～8 個月、12～16 個月），在冬季平均高度基本不變（建植后的8～12 個月）。從不同建植技術的結果對比來看，平均高度與成活率的結果恰好相反：利用穴植技術建植的植株在第2 年平均高度最高，達到15.5cm；利用地膜技術建植的植株平均高度次之；利用生態(tài)袋技術建植的植株平均高度最低。

圖2 不同建植技術條件下植株平均高度對比

4.3 植被覆蓋度狀況

圖3 為所選植被采用3 種建植技術栽植后植被覆蓋度變化的結果。整體上來看，植被覆蓋度呈逐漸增加的趨勢，與平均高度的變化規(guī)律相似，植被覆蓋度在夏季增幅較大，在冬季基本不變。采用3 種建植方式栽種的植株的植被覆蓋度差異顯著，第2 年調(diào)查時，利用生態(tài)袋技術建植的植株植被覆蓋率最高；利用穴植技術建植的植株植被覆蓋率最低，相差達到20%。

圖3 不同建植技術條件下植被覆蓋度對比

從以上結果分析可知，利用生態(tài)袋技術建植的區(qū)域表現(xiàn)出高成活率、高植被覆蓋度，即高生長密度，同時，植株平均高度較矮。根據(jù)沈振明等[12]，植物的生長密度與生長高度具有顯著的負相關性，其主要原因是：當植株生長密度較大時，植株個體對光照、水分、養(yǎng)分等資源的獲取受到一定的限制，達不到植物生長高度正常增長的需求。

5 結語

本研究通過對3 種建植技術在銀西高鐵荒漠化區(qū)域的路基邊坡生態(tài)修復效果研究發(fā)現(xiàn)：①利用生態(tài)袋建植技術生態(tài)修復的區(qū)域，植株的成活率與植被覆蓋度均為最高。②利用穴植技術建植的植株平均高度最高。③3 種建植技術的生態(tài)修復效果差異較大，其中生態(tài)袋建植技術取得了顯著的效果，因此在類似地區(qū)可優(yōu)先選用生態(tài)袋建植技術進行生態(tài)修復，以提高植被恢復狀況，改善區(qū)域環(huán)境，保障鐵路運營安全。