深圳清林徑水庫庫區(qū)巖質邊坡植被恢復技術

林瑞君?黃益田?林冠文

摘要：水庫庫區(qū)是城市中水環(huán)境保護的重要生態(tài)敏感區(qū)域，水源保護管理要求對庫區(qū)巖質邊坡植被恢復提出了新的要求和挑戰(zhàn)。針對深圳清林徑水庫庫區(qū)巖質邊坡黃土裸露治理工程存在的邊坡坡度和高程大、地質結構不穩(wěn)定、水庫管理對外源客土和灌溉水限制等難點，采取了配置適宜的客土營養(yǎng)基質，應用FS（Fence-Stripe）客土噴播技術，優(yōu)化植物種類、配比和養(yǎng)護管理技術等措施。施工完成12個月后開展生態(tài)修復效果跟蹤調查，結果顯示：高陡邊坡植被生長狀況良好，草本植物覆蓋率達95%以上，周邊自然生長的喬灌木開始向坡面溢生，裸露的高陡巖質邊坡進入植被自然演替，取得了良好的社會效益和生態(tài)效益。

關鍵詞：水庫邊坡;植被恢復;噴播技術;客土配比;植物優(yōu)化;生態(tài)效益

中圖分類號：TU986

文獻標志碼：A

文章編號：1671-2641（2022）03-0073-04

收稿日期：2021-07-28

修回日期：2022-03-24

Abstract： The reservoir area is an important ecologically sensitive area for urban reclaimed water environmental protection. The requirements of water source protection and management in the reservoir area put forward new requirements and challenges to the vegetation restoration of rock slope. In view of the difficulties existing in the loess bare treatment project of rock slope in the reservoir area of Qinglinjing in Shenzhen， such as large slope elevation， unstable geological structure， and limitation of external source guest soil and irrigation water in reservoir management， measures such as configuring appropriate guest soil nutrient matrix， applying Fence-Stripe guest soil spraying technology， and optimizing the species， proportions， and maintenance of plant and management techniques were taken. 12 months after the completion of the construction， a follow-up survey of ecological restoration effect was carried out. The results show that the vegetation on the high and steep slope grows well， the coverage rate of herbs plants reaches more than 95%， the surrounding naturally growing trees and shrubs begin to overflow to the slope， and the exposed high and steep rocky slope enters the natural succession of vegetation， which has achieved good social and ecological benefits.

Key words：Reservoir slope; Vegetation restoration; Spraying technology; Guest-soil ratio; Plant optimization; Ecological benefit

水庫是防洪和提供生產、生活水源的重要設施，但目前在其建設開發(fā)過程中存在破壞原有植被和土壤等問題，導致了大量山體裸露坡面的形成，易造成水土流失，誘發(fā)地質災害[1]，對山、水、田、林、湖等生態(tài)系統(tǒng)的完整性維護構成了嚴重威脅[2]。另外，水資源短缺已是制約現(xiàn)代城市發(fā)展的重要瓶頸之一，城市中的大型水庫肩負著飲用水源和水資源調蓄的重要生態(tài)功能。因此，水庫庫區(qū)的裸露山體治理與生態(tài)環(huán)境保護尤為重要[3]。在裸露山體生態(tài)治理中，巖質邊坡立地條件差，植被恢復往往最為困難。國內巖質邊坡生態(tài)修復技術主要有客土噴播、噴混植生、生態(tài)籠磚、植生袋、人工種植盆（槽）等多技術組合的復合型工藝[4～7]，不同工藝適用條件及效果存在較大差異，目前針對水庫庫區(qū)的巖質邊坡植被恢復技術的研究及應用實踐還十分缺乏。

清林徑水庫是深圳市最大水庫，位于龍崗區(qū)龍崗河中游，正常蓄水位79.0 m，相應庫容0.173 km3，水庫水面面積 10.6 km2，一級水源保護區(qū)面積21.4 km2，連接東江、東深、西江3條境外引水工程。本文以該水庫黃土裸露治理工程（圖1）為例，探討水庫庫區(qū)特殊生態(tài)環(huán)境的巖質邊坡植被恢復技術的工藝及要求，以期為國內其他水庫庫區(qū)生態(tài)環(huán)境保護及巖質邊坡植被恢復工程提供參考。

1 水庫庫區(qū)巖質邊坡植被恢復難點

1.1邊坡高程和坡度大

清林徑水庫引水調蓄工程施工時在庫區(qū)范圍內取料用于土壩填筑，造成水庫內出現(xiàn)大面積黃土裸露區(qū)域，存在水土流失隱患。該項目需要對庫區(qū)1號和3號料場裸露區(qū)、環(huán)庫路邊坡裸露區(qū)及壩肩邊坡裸露區(qū)進行水土保持和植被恢復治理。1號、3號料場高程大于79 m的裸露區(qū)域約20.85 hm2，高程70～79 m的裸露區(qū)域約11.38 hm2;壩肩裸露邊坡現(xiàn)狀坡頂建有截排水溝，坡面已進行削坡修整、壓實，坡度在45°～55°，相對高程在2～30 m，裸露區(qū)域面積0.60 hm2;環(huán)庫路裸露邊坡坡面已修整壓實，相對高程在2～30 m，邊坡裸露區(qū)域面積3.99 hm2。項目總治理面積36.82 hm2，邊坡高程大于70 m的區(qū)域占總治理面積的87.53%，施工難度高，養(yǎng)護難度大。

1.2 地質結構不穩(wěn)定

1號和3號料場裸露區(qū)坡面較松散，在水力侵蝕和重力作用下，已形成侵蝕溝，出現(xiàn)水土流失，影響了水質安全。環(huán)庫路邊坡位于道路旁，長期裸露，在水力、風力和重力作用下，不僅易出現(xiàn)水土流失，而且存在坍塌、滑坡等安全隱患。壩肩裸露邊坡位于主壩一側，若長期裸露，其隱患將對主壩穩(wěn)定造成影響。邊坡和料場的現(xiàn)狀裸露面均以強、中風化砂巖為主。邊坡裸露面為基巖裸露，完全缺少植被生長所需的土壤環(huán)境，幾乎沒有有機質、氮、磷等營養(yǎng)物質的積累，再加上邊坡水熱容量小，容易遭受水力侵蝕，植被恢復困難。

1.3 實施區(qū)域禁止客土和外來水源

根據(jù)《飲用水水源保護區(qū)污染防治管理規(guī)定》的要求，水庫庫區(qū)嚴格禁止可能污染水源的活動。清林徑水庫作為一級飲用水源，其管理單位深圳市東部水源管理中心要求在植被恢復施工過程中，嚴禁可能帶來污染的活動，具體包括：1）植被恢復所需的客土嚴禁從庫區(qū)外獲取，防止攜帶外源污染物進入庫區(qū);2）嚴格控制有機土使用，不宜使用速效肥料，防止營養(yǎng)鹽污染水庫水體;3）植被養(yǎng)護不得從庫區(qū)外取水。加之，施工期間遭遇長期干旱，灌溉需水量加大。這些因素對水庫庫區(qū)植被恢復技術客土基質的配置、養(yǎng)護管理等提出了特殊的限制條件，進一步加劇了植被恢復的難度。

2 針對難點的植被恢復技術

2.1 配制適宜的營養(yǎng)噴播基質

土壤基質是植物生長和植被恢復的關鍵基礎[8～9]。巖質邊坡的客土基質不僅要滿足生長所需營養(yǎng)、疏松透氣、保水保肥等理化要求[10～11]，還需滿足適應邊坡水土保持的穩(wěn)定性要求，而兩者存在一定矛盾性。此外，項目還受制于飲用水源保護區(qū)對營養(yǎng)鹽的特殊要求。因此，客土的基質配置需在三者之間尋找平衡點。經(jīng)多處取樣送檢后，選用土樣酸堿適中、疏松肥沃的具有擴容需求的區(qū)域作為取土場，添加蘑菇肥、糠殼、泥炭土等有機疏松材料，以及添加緩釋復合肥增加營養(yǎng)供應，從而滿足土壤容重、粘結性和肥力綜合需求，為植被提供較好的生長環(huán)境。種植土與泥炭土、蘑菇肥、紙漿、糠殼等有機質按8∶2配比，四者重量比為4.5∶3∶0.5∶2，每立方混合土緩釋復合肥0.20～0.25 kg，再攪拌均勻，配制成營養(yǎng)土作為噴播基質。

2.2 FS客土噴播技術穩(wěn)定結構填充基質

項目巖質邊坡植被恢復采用FS（Fence-Stripe）客土噴播技術，即將高強度鋼絲網(wǎng)與生態(tài)條袋作為客土重建的基礎結構，高強度鋼絲網(wǎng)作為生態(tài)條袋和客土的附著骨架及受力點，生態(tài)條袋采用高密度無紡布縫制成長柱形，內裝入客土基質，橫向綁扎在鋼絲網(wǎng)上，上下間距15～25 cm，再以噴播工藝將特別配置的客土基質充填在上下兩條生態(tài)條袋之間以及生態(tài)條袋外表面，形成“三明治”式客土建植系統(tǒng)（圖2）。該系統(tǒng)具有較強的耐沖刷特性和穩(wěn)定性，能有效解決巖質邊坡土壤基質缺乏，有機質、氮、磷難以積累的問題，適合我國南方多雨地區(qū);同時其具有較好的整體性，能夠為植物根系提供良好的伸展空間。

2.3 選擇適宜植物種類并優(yōu)化配比

邊坡植物群落總的演替順序為草本植物群落、灌草混生群落、喬灌草立體群落，單純草本群落在生態(tài)演替過程中存在植被容易退化的問題，而巖質邊坡植物難以扎根，喬木生長較為困難且存在安全風險，因此灌草混合群落是巖質邊坡植物配置的最佳模式。為了充分兼顧人工干預和自然演替的植被恢復效果和群落穩(wěn)定性，達到與周邊生態(tài)植被接近的目的，項目采用“生態(tài)優(yōu)先，鄉(xiāng)土為主”的植物配置基本原則，遵從植被演替規(guī)律，進行科學合理搭配，優(yōu)選了狗牙根Cynodon dactylon、高羊茅Festuca elata、百喜草Paspalum notatum、白灰毛豆Tephrosia candida、紫穗槐Amorpha fruticosa、野牡丹Melastoma candidum的種子，以0.5∶0.5∶1∶2∶3∶3的比例，總體按30 g/m2的量進行配置，與紙漿、保水劑等材料混合成漿液，通過液壓噴播機噴播到客土基質面層，形成種子萌發(fā)層。

2.4加強養(yǎng)護管理

養(yǎng)護管理是巖質邊坡生態(tài)恢復與重建最為關鍵的部分。項目中坡面土壤較薄，保水能力非常差，灑水車養(yǎng)護基本不可行，既不能滿足養(yǎng)護頻次，也不能滿足澆灌強度。而草種發(fā)芽、生根期是植被恢復與重建的關鍵時期，須充分保障澆灌效果。項目通過人工灑水與節(jié)水灌溉養(yǎng)護技術（滴灌）相結合的澆灌方式，既保護了坡面不受沖蝕，亦降低養(yǎng)護臺班和人工支出以及坡面作業(yè)的風險。在客土噴播初期，由于客土尚未與邊坡穩(wěn)定結合，植物根系尚未形成，澆灌以人工灑水為主。人工灑水養(yǎng)護1個月后，安裝滴灌養(yǎng)護系統(tǒng)，根據(jù)不同坡面土壤干濕情況，設置滴灌時間和水量大小參數(shù)，保障植被在恢復過程中對水分的需求，同時節(jié)省人力和水資源的投入。噴播后的3個月為成活養(yǎng)護期，在坡面植物生長旺季需加強灌溉和適當補充緩釋型復合肥，促進其營養(yǎng)生長，獲得足夠密度的草灌木植被以進行自然馴化。項目采用了水肥一體化的施肥灌溉養(yǎng)護方式，將水溶性肥以低劑量添加進滴灌用水，減少了面源污染。之后進入9個月的自然馴化期，采用一般養(yǎng)護，逐步減少人工干涉，鍛煉植物的適應能力。項目養(yǎng)護工作覆蓋了一般一年生草本植物的生長周期，留下足夠的種子進入下一個生長循環(huán)。至此，巖質邊坡植被恢復與重建完成。

3 技術應用效果與特點

3.1 應用效果

項目針對實施過程中場地分散、點多面廣、邊坡基底松散、高陡邊坡等施工難點，以及長期干旱帶來的灌溉取水難題，因地制宜優(yōu)化技術措施，實施后取得了良好效果。完工6個月場地植被覆蓋率達到90%;經(jīng)過一個生長周期的養(yǎng)護馴化，植被開花結果，進入下一個生長周期;完工后12個月進行了生態(tài)修復效果跟蹤調查，高陡邊坡植被生長狀況良好，周邊自然生長的喬灌木，如五節(jié)芒Miscanthus floridulus、蜈蚣草Pteris vittata、華南毛蕨Cyclosorus parasiticus、馬占相思Acacia mangium、山黃麻Trema tomentosa、山雞椒Litsea cubeba、木荷Schima superba、山烏桕Triadica cochinchinensis、桃金娘Rhodomyrtus tomentosa等，已經(jīng)開始向坡面溢生，草本植物覆蓋率達95%以上，具備了灌草結合的多層次穩(wěn)定結構（圖3）。原本裸露的高陡巖質邊坡已經(jīng)進入植被自然演替，取得了良好的生態(tài)效益和社會效益。

3.2 技術特色

1）客土穩(wěn)固結構

針對中強風化、松散、不平整的巖質邊坡基底，生態(tài)條袋以其一定的柔韌性，緊貼坡面，經(jīng)客土基質充填后，在邊坡表面構建了穩(wěn)定的客土基質層。生態(tài)條袋中的基質與噴播的基質結合形成有機的整體，為草灌群落的根系伸展提供了較大的空間，不僅保障了植被生長所需的土壤基礎，還具有良好的邊坡水土保持效果。

2）特異性營養(yǎng)基質配置

項目對客土基質進行了優(yōu)化，采用泥炭土、蘑菇肥等作為土壤的有機質來源，添加緩控釋型復合肥作為植物生長所需的外源肥力來源，從而達到營養(yǎng)供應和水污染風險的兼顧和平衡。

3）水肥一體節(jié)水養(yǎng)護

適宜的灌溉技術不僅將有限的水資源高效利用，也使坡面先鋒植被完成快速的構建，從而穩(wěn)定了客土基質層，減少了水土流失，進而保障植被進入自然演替階段。同時，水肥一體的施肥灌溉養(yǎng)護方式減少了施肥造成的面源污染，達到了節(jié)水、節(jié)肥和截污的效果。

3.3 FS客土噴播植被恢復技術應用優(yōu)勢

巖質邊坡植被恢復常用技術有植生袋、土工格柵、土工袋、高次團粒噴播、V型植生槽等[12]。針對項目具有水土保持要求高、面源污染控制嚴、坡面面積大、高陡巖質邊坡的特點，根據(jù)植被恢復目標、水土保持功能需求，結合投資目標控制等綜合因素，將FS客土噴播技術方案與常用巖質邊坡植被恢復技術進行綜合比較，可以得出，F(xiàn)S客土噴播技術具有施工成本較低、覆蓋速度快、效果好、低維護等優(yōu)勢（表1），適合在水庫庫區(qū)應用推廣。

4 討論

4.1 植被恢復技術關鍵

土壤基質是植被恢復的關鍵基礎條件，F(xiàn)S客土噴播技術的“三明治”式固土結構，從根源上解決了巖質邊坡客土基質缺乏的難題。該技術還可以通過適當變化，形成雙層網(wǎng)結構，進一步提高客土基質穩(wěn)定性，適用范圍可擴展到近垂直邊坡。相比植生槽類技術，F(xiàn)S客土噴播技術在邊坡上構建了完整的客土基質體，能夠有效保障植物根系的自由伸展和串通。植物根系的橫向伸展與金屬網(wǎng)形成牢固結合體，為豐富植物類型提供了土壤基礎，且具有較好的水土保持效果，后期植被可進行自然演替，逐漸減少甚至無需人工養(yǎng)護。

4.2 存在問題與展望

由于水庫庫區(qū)四面環(huán)山環(huán)抱，場地的坡面朝向變化眾多。經(jīng)過1年養(yǎng)護期，筆者發(fā)現(xiàn)，坡面朝向不同導致的光熱條件不同，使植被生長情況出現(xiàn)較大差異：西南及東南方向的陽坡植被恢復效果較好，養(yǎng)護半年植被覆蓋率達到90%以上;而東北及西北方向的陰坡則植被恢復較慢，甚至出現(xiàn)大面積禿斑。因此，植被恢復過程中需考慮針對陰坡和陽坡的不同光熱條件，因地制宜地選用植物種類和配比以及養(yǎng)護策略，從而達到最佳植被恢復效果。

此外，項目在植被構建關鍵時期遭遇了長達半年的干旱季節(jié)，給養(yǎng)護管理增添了預想不到的困難。雖然通過臨時增添人力和灌溉設備解決了困難，但此方式不具有可持續(xù)性。因此，面對極端天氣頻頻發(fā)生，如何增加巖質邊坡在植被恢復過程中應對突發(fā)惡劣天氣的生態(tài)韌性，是未來需要進一步研究的重要課題。

注：圖片均為作者自繪自攝。

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