鐵路邊坡及棄渣場(chǎng)近自然植被修復(fù)現(xiàn)狀與發(fā)展策略

李 剛，張潔瑜，吉奕康，李德良

（中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 節(jié)能環(huán)保勞衛(wèi)研究所，北京 100081）

1 概述

近年來(lái)，“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念已經(jīng)成為社會(huì)共識(shí)。在此背景下，我國(guó)鐵路建設(shè)大力提倡生態(tài)發(fā)展理念，探索更加綠色、環(huán)境友好的建設(shè)措施顯得尤為重要。隨著我國(guó)鐵路建設(shè)向自然環(huán)境更加復(fù)雜多樣化的區(qū)域拓展，對(duì)沿線自然植被的影響程度也在逐漸增大。如何在較短時(shí)間周期內(nèi)通過(guò)合理選用鄉(xiāng)土植物對(duì)開(kāi)挖和填筑的鐵路邊坡和棄渣場(chǎng)進(jìn)行近自然修復(fù)，將成為下階段鐵路建設(shè)在生態(tài)環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。通過(guò)梳理近年鐵路邊坡及棄渣場(chǎng)生態(tài)修復(fù)現(xiàn)狀，論述鐵路邊坡及棄渣場(chǎng)近自然植被修復(fù)的重點(diǎn)措施，為我國(guó)鐵路沿線植被生態(tài)修復(fù)工作提供借鑒和參考。

近20年來(lái)，鐵路建設(shè)主管部門對(duì)生態(tài)保護(hù)理念認(rèn)識(shí)逐步提升，在建設(shè)指導(dǎo)和要求方面也更加精細(xì)化。原鐵道部最早發(fā)布了《鐵路路基邊坡綠色防護(hù)技術(shù)暫行規(guī)定》(建技〔2003〕7號(hào))，提倡優(yōu)先選擇鄉(xiāng)土植物來(lái)開(kāi)展邊坡的生態(tài)修復(fù)工作，其中推薦的植物主要以禾本科的草坪草為主[1]；2007 年發(fā)布了《鐵路綠色通道建設(shè)實(shí)施指導(dǎo)意見(jiàn)》(鐵建設(shè)函〔2007〕472號(hào))，該文件重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)綠色通道設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀?、水文、土壤、地形、植被現(xiàn)狀等情況確定，執(zhí)行宜草則草、宜灌則灌、宜喬則喬[2]。原中國(guó)鐵路總公司在2013 年發(fā)布的《鐵路工程綠色通道建設(shè)指南》(鐵總建設(shè)〔2013〕94 號(hào))中的要求更加生態(tài)化和可實(shí)施化，包括：植物培育(育苗)應(yīng)根據(jù)植物類型、施工組織設(shè)計(jì)等要求，合理確定育苗時(shí)機(jī)，有條件時(shí)宜提前安排；同時(shí)要根據(jù)植物類型、用量、項(xiàng)目特點(diǎn)及長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃設(shè)置必要的育苗基地，育苗基地應(yīng)充分利用既有鐵路苗圃，也可選擇在站場(chǎng)、大型場(chǎng)坪或臨時(shí)征地育苗[3]。2019年發(fā)布的《鐵路工程綠化設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)(南方地區(qū))》 (鐵總建設(shè) 〔2019〕 84 號(hào))、2020 年發(fā)布的《鐵路工程綠化設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)(北方地區(qū))》(鐵建設(shè)〔2020〕193 號(hào))則更加體系化、規(guī)范化及生態(tài)化，其中生態(tài)學(xué)理念在植物選配中貫徹的更加明顯，明確提到不宜種植草皮；在植物配置方面也強(qiáng)調(diào)遵循生物多樣性原理，注重多樣性、抗逆性，提倡采用自然混交的方式營(yíng)造生態(tài)群落；混播草種的配置則遵循速生與慢生相結(jié)合、豆科與非豆科相結(jié)合、淺根與深根相結(jié)合、返青期不同的品種相結(jié)合的原則[4-5]。

2 鐵路邊坡及棄渣場(chǎng)植被生態(tài)修復(fù)實(shí)踐

在西北地區(qū)以沙漠和戈壁為主的地貌特征條件下，植物多樣性水平較低，加上西北林業(yè)方面有防風(fēng)固沙的傳統(tǒng)，植物的選擇和苗源、種源能夠很好滿足鐵路建設(shè)的需要。相關(guān)培育和栽植的技術(shù)也較成熟，得到了有效的應(yīng)用。例如，蘭新鐵路清水段鐵路防沙體系的建設(shè)，對(duì)干旱荒漠地區(qū)的植物種適宜性進(jìn)行了分析，同時(shí)考慮了植物的固沙防沙功能，并最終選擇了沙拐棗進(jìn)行扦插造林，也選取了花棒、檸條、沙柳、檉柳等適于河西荒漠地區(qū)的植物種[6]。

在華北地區(qū)，鐵路經(jīng)過(guò)區(qū)域地形地貌主要以平原和農(nóng)田為主，在植被修復(fù)方面充分利用了現(xiàn)有生態(tài)資源，營(yíng)造山水林田深度融合的生態(tài)廊道。例如，在大準(zhǔn)鐵路某區(qū)段右側(cè)路基邊坡整治中，針對(duì)二級(jí)、三級(jí)護(hù)坡創(chuàng)新性采用了植物纖維毯防護(hù)，并重點(diǎn)選取了紫穗槐、披肩草、沙棘、檸條及苜蓿等當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)的鄉(xiāng)土植物，經(jīng)過(guò)近1 年生長(zhǎng)，植被已基本覆蓋原來(lái)的黃土坡面，長(zhǎng)勢(shì)良好，起到了穩(wěn)固坡面、防治沖溝作用，與自然景觀協(xié)調(diào)呼應(yīng)[7]。在京張高速鐵路昌平段廢棄礦山的生態(tài)修復(fù)中，嚴(yán)格遵循了植被演替的自然規(guī)律，以植被恢復(fù)為中心，按照近自然的施工方法，因地制宜，合理布局，科學(xué)配置植物結(jié)構(gòu)，并以昌平特色鄉(xiāng)土樹(shù)種為骨干，補(bǔ)充彩色樹(shù)種，增強(qiáng)景觀的融合性，使其最終演替為頂級(jí)群落的森林結(jié)構(gòu)，這種修復(fù)方式有效縮短了施工周期，也達(dá)到了良好的綠化效果[8]。

在華南地區(qū)鐵路生態(tài)修復(fù)較典型的是南廣高速鐵路綠色通道設(shè)計(jì)，針對(duì)沿線地形復(fù)雜、高溫多雨、坡高土薄等自然環(huán)境特征，提出了優(yōu)選鄉(xiāng)土植物、模擬自然植被群落結(jié)構(gòu)等植被修復(fù)設(shè)計(jì)策略，最大限度與周邊自然植被相融合[9]。該鐵路綠色通道設(shè)計(jì)為我國(guó)鐵路綠色通道工程的專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)做出了良好的示范。

在西南地區(qū)，鐵路經(jīng)過(guò)區(qū)域地貌特征以高山河谷為主，植物分布多變且生物多樣性豐富，可選的植物種類也相對(duì)較多，在滿足固土護(hù)坡要求的同時(shí)也更加注重植被的景觀美化效果。在成蘭鐵路干旱河谷段的植物修復(fù)中，研究人員根據(jù)物種重要值和優(yōu)勢(shì)比的變化，針對(duì)性采集了鄉(xiāng)土物種胡枝子(豆科)、苦蒿、香青等的種子在植被恢復(fù)初期進(jìn)行人工播撒，并扦插繁育了鄉(xiāng)土灌木扁桃，有效促進(jìn)了植被群落的恢復(fù)進(jìn)程[10]。

綜上，近年鐵路在植被生態(tài)修復(fù)領(lǐng)域已經(jīng)取得了較好的成果，植物選擇大多以鄉(xiāng)土植物為主，能夠有效促進(jìn)鐵路工程建設(shè)植被恢復(fù)進(jìn)程，在起到良好固土護(hù)坡效果的同時(shí)產(chǎn)生了非常好的生態(tài)效益和景觀效益。但是，在一些特殊區(qū)域，如西南、華南等原生植物群落較豐富的區(qū)域，鄉(xiāng)土植物受苗源和種源的限制較嚴(yán)，導(dǎo)致人工建植群落的物種組成和群落結(jié)構(gòu)與自然群落有明顯差異，群落的自身演替也難以保證。因此，在鄉(xiāng)土植物的培育方面還需深入研究。

3 鐵路邊坡及棄渣場(chǎng)近自然植被修復(fù)策略

為深入推進(jìn)鐵路綠色發(fā)展，鐵路提出按建設(shè)項(xiàng)目將綜合生態(tài)保護(hù)紅線及相關(guān)規(guī)劃符合性、生態(tài)敏感區(qū)保護(hù)措施合規(guī)性、棄渣場(chǎng)設(shè)置合規(guī)性等5 個(gè)約束型指標(biāo)納入綠色鐵路建設(shè)考核[11]，鐵路建設(shè)領(lǐng)域的生態(tài)修復(fù)工作顯得愈加重要，而近自然植被修復(fù)技術(shù)的提升是邊坡及棄渣場(chǎng)生態(tài)修復(fù)的必由之路。

3.1 近自然植被修復(fù)技術(shù)理論

近自然植被修復(fù)過(guò)程中主要運(yùn)用恢復(fù)生態(tài)學(xué)中的一些理論和原理，具體包括植物群落演替理論、生態(tài)位理論、生物多樣性原理等。

3.1.1 植物群落演替理論

植物群落演替是指一定地域的植物群落發(fā)生變化形成其他植物群落并被其他植物群落類型所取代的過(guò)程。其中，正向演替是最常見(jiàn)的演替過(guò)程，以陸生生境為基礎(chǔ)發(fā)生的正向演替為例，其完整的演替系列依次為地衣階段、苔蘚階段、草本植物階段、灌木階段和喬木階段[12]。鐵路邊坡及棄渣場(chǎng)近自然植被修復(fù)工程的核心是通過(guò)選擇先鋒植物和建群植物來(lái)促進(jìn)植被恢復(fù)群落的正向演替。通過(guò)人工建植促進(jìn)植物群落實(shí)現(xiàn)自我發(fā)展和更新，從而保證修復(fù)后的鐵路邊坡及棄渣場(chǎng)植被群落結(jié)構(gòu)與周圍生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)一致，最終實(shí)現(xiàn)生態(tài)結(jié)構(gòu)及景觀風(fēng)貌的恢復(fù)。

3.1.2 生態(tài)位理論

生態(tài)位是在群落中的一個(gè)種與其他種相關(guān)聯(lián)的位置，包括該種與其他種不同的時(shí)間、空間位置和機(jī)能地位，即生態(tài)位實(shí)質(zhì)上是種群在生態(tài)系統(tǒng)中的具體位置。每一個(gè)物種都有其自己的生態(tài)位，沒(méi)有兩個(gè)物種可以永久的同時(shí)占據(jù)完全相同的生態(tài)位[13]。因此，在植物配置模式的確定過(guò)程中，應(yīng)遵循各種植物在其群落中所處的具體生態(tài)位進(jìn)行數(shù)量和結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。

3.1.3 生物多樣性原理

按照生物多樣性原理，復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)更為穩(wěn)定，其生物組成種類繁多而均衡，食物網(wǎng)縱橫交織，其中一個(gè)種群偶然增加和減少，其他種群可能及時(shí)抑制和補(bǔ)償，從而保證系統(tǒng)具有極強(qiáng)的組織功能，即生物多樣性越豐富，群落穩(wěn)定性越高[14]。一般而言，生物多樣性包括遺傳多樣性、物種多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性及景觀多樣性，其中物種多樣性是群落穩(wěn)定性的一個(gè)重要尺度。根據(jù)這一理論，鐵路邊坡及棄渣場(chǎng)近自然修復(fù)篩選植物應(yīng)多樣化，保證修復(fù)群落的穩(wěn)定性。

3.2 近自然修復(fù)技術(shù)發(fā)展策略

3.2.1 管理組織層面

近自然植被修復(fù)是個(gè)較長(zhǎng)的過(guò)程，合理安排會(huì)利用自然做功而達(dá)到事半功倍的效果。按照傳統(tǒng)的工程建設(shè)管理模式，土建工程完工再進(jìn)行植被修復(fù)為時(shí)已晚。因此，在鐵路建設(shè)初期應(yīng)將植物群落的修復(fù)管理納入工程建設(shè)項(xiàng)目管理規(guī)劃。針對(duì)植被群落調(diào)查、植物種類篩選、植物配置模式確定、臨時(shí)苗圃選址等鐵路邊坡及棄渣場(chǎng)近自然植被修復(fù)工程中的一系列重要環(huán)節(jié)，明確項(xiàng)目建設(shè)中的重難點(diǎn)，制定相應(yīng)解決措施，同時(shí)合理安排建設(shè)管理時(shí)序，進(jìn)行全周期規(guī)劃設(shè)計(jì)。

3.2.2 專業(yè)技術(shù)層面

（1）表土的剝離和利用。表土剝離和保護(hù)是將建設(shè)用地涉及的適合種植的表層土壤進(jìn)行剝離，并將其用于原地或異地土地復(fù)墾、土壤改良、造地等用途的客土技術(shù)，是有效恢復(fù)植被的前期措施。因此，應(yīng)根據(jù)鐵路建設(shè)總體安排，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)各施工單位，合理安排表土剝離、儲(chǔ)運(yùn)、保護(hù)等環(huán)節(jié)，對(duì)剝離和保護(hù)的表土宜就近利用、盡早利用。

（2）鄉(xiāng)土植物的篩選和配置。前期的鄉(xiāng)土植物群落調(diào)研非常重要，是確立先鋒植物、建群植物的基礎(chǔ)。通過(guò)梯度格局植物調(diào)查法，結(jié)合生態(tài)修復(fù)、水土保持的要求，對(duì)原生植被進(jìn)行評(píng)判，形成可供選擇的植物種類資源庫(kù)；通過(guò)對(duì)不同土壤條件下各類植物的生長(zhǎng)情況、根系分布情況、對(duì)生態(tài)環(huán)境的適應(yīng)性及植物抗逆性等的對(duì)比分析，篩選適應(yīng)區(qū)域邊坡及棄渣場(chǎng)近自然修復(fù)的最佳植物種類。這些植物的株型、葉色、花色本身都與周邊的自然植物群落相協(xié)調(diào)，是近自然修復(fù)中理想的材料，能夠?yàn)橹参锶郝涞幕謴?fù)創(chuàng)造良好的生境。植物配置模式需模仿原生植物群落的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以便群落能夠盡早具備原有生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能。

（3）育苗。在鐵路勘察設(shè)計(jì)前期，特別是路基專業(yè)在進(jìn)行全線土石方調(diào)配設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)配套選出臨時(shí)用地作為臨時(shí)苗木的培育圃和移栽圃。在進(jìn)行苗圃用地的選擇時(shí)，盡可能不新征用地，盡可能靠近道路主干路及待修復(fù)區(qū)域，如果周邊具備成熟的林場(chǎng)或苗圃基地，可與其合作共同培育所需苗木種類。苗圃建成后應(yīng)快速建立快繁體系，可主要采用播種和扦插等方式。

（4）施工組織。植被修復(fù)工程涉及生態(tài)學(xué)、植物學(xué)、水土保持學(xué)、風(fēng)景園林學(xué)等，為落實(shí)好設(shè)計(jì)要求、呈現(xiàn)目標(biāo)效果，應(yīng)由專業(yè)施工團(tuán)隊(duì)進(jìn)行專項(xiàng)施工，同時(shí)施工單位還需進(jìn)行系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)管理。施工單位應(yīng)根據(jù)土建工程進(jìn)度提前規(guī)劃，充分考慮季節(jié)這一重要影響因素，科學(xué)統(tǒng)籌安排，避免反季節(jié)施工。可以提前1年在臨時(shí)育苗圃進(jìn)行苗木栽植，次年春秋季進(jìn)行移栽施工，以提升成活率和景觀效果、降低養(yǎng)護(hù)成本。

（5）養(yǎng)護(hù)管理。植被修復(fù)工程實(shí)施完畢后，施工單位應(yīng)采取多種技術(shù)措施提高植被的成活率和覆蓋率，運(yùn)營(yíng)單位接管后應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)管理的主要作用在于：盡快促使植被向確定的目標(biāo)群落方向演替，促進(jìn)自然環(huán)境的早期恢復(fù)，最終實(shí)現(xiàn)與周圍自然環(huán)境的協(xié)調(diào)；使植物群落的多種功能得到持續(xù)、有效發(fā)揮。

4 結(jié)束語(yǔ)

在當(dāng)前大力推進(jìn)綠色發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)的背景下，對(duì)鐵路建設(shè)邊坡及棄渣場(chǎng)植被恢復(fù)的系統(tǒng)性和自然性提出了更高的要求。近自然植被修復(fù)技術(shù)是鐵路邊坡及棄渣場(chǎng)生態(tài)修復(fù)領(lǐng)域的創(chuàng)新性技術(shù)，也是未來(lái)鐵路建設(shè)領(lǐng)域的發(fā)展方向。目前近自然植被修復(fù)技術(shù)已在部分新建鐵路中得以應(yīng)用，產(chǎn)生了很好的植被修復(fù)效果。后續(xù)應(yīng)加大研究力度，為在新建鐵路建設(shè)項(xiàng)目的應(yīng)用和推廣打下基礎(chǔ)。