高海拔寒區(qū)水土保持工程植物的研究進(jìn)展

黃莎琳 丁宇浩 王君惠 喻武

摘 要 隨著我國(guó)西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略和“十三五”規(guī)劃不斷推進(jìn)，各類(lèi)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目應(yīng)運(yùn)而生。開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目過(guò)程中對(duì)周?chē)恋氐臄_動(dòng)和植被破壞等，需要工程措施與植物措施的有效配合，以防治水土流失?；诖?，就高寒區(qū)開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目區(qū)水土保持工程中植物水土保持的作用機(jī)理及水土保持工程植物研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并提出未來(lái)水土保持工程植物的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞 高海拔寒區(qū);水土保持;工程植物

中圖分類(lèi)號(hào)：X171 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.27.079

高海拔寒區(qū)的水土保持工程植物是開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目中的關(guān)鍵一環(huán)。開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目周?chē)h(huán)境特殊，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單又容易受到破壞，很難恢復(fù)。我國(guó)是世界上水土流失較為嚴(yán)重的國(guó)家，每年水土流失面積達(dá)367×104 km2[1]。與一般的水土流失不同的，開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土流失造成的危害具有多樣性、突發(fā)性、災(zāi)難性的特點(diǎn)。

近年來(lái)，隨著我國(guó)西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略和“十三五”規(guī)劃的不斷推進(jìn)，加之全球變暖以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響，在礦山開(kāi)挖、公路延伸、鐵路、水電等工程建設(shè)項(xiàng)目中，水土流失現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重。開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目在實(shí)施過(guò)程中不僅破壞了原有的植被和淺表部覆蓋層，而且對(duì)土壤及巖層擾動(dòng)嚴(yán)重，同時(shí)堆置棄土、棄渣和矸石，改變了原地形地貌，導(dǎo)致大量次生裸地出現(xiàn)，水土流失嚴(yán)重;加之在高海拔嚴(yán)寒地區(qū)，植物選擇不適宜及后期養(yǎng)護(hù)管理不當(dāng)，更加劇了土地退化，對(duì)項(xiàng)目區(qū)及周?chē)纳鷳B(tài)環(huán)境產(chǎn)生了較大影響，進(jìn)而威脅著高寒地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和生態(tài)平衡[2]。

當(dāng)前，高海拔寒區(qū)水土保持生態(tài)環(huán)境局部好轉(zhuǎn)、整體惡化的趨勢(shì)并未從根本上得到扭轉(zhuǎn)，水土流失問(wèn)題依然面臨著巨大挑戰(zhàn)。基于此，就高寒區(qū)開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目中的水土保持工程中植物水土保持的作用機(jī)理及水土保持工程植物研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析，對(duì)未來(lái)水土保持工程植物的發(fā)展進(jìn)行展望。

1 植物措施在水土保持中的作用機(jī)理

植物措施具有顯著的水土保持功能，是防治土壤侵蝕和控制水土流失的一項(xiàng)有效而長(zhǎng)遠(yuǎn)的根本性措施，是融生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益于一體的協(xié)調(diào)人與自然關(guān)系的生態(tài)措施。

王曉南、孟廣濤等從防治風(fēng)蝕、水蝕和重力侵蝕三個(gè)方面以及地上部分和地下部分的作用機(jī)理介紹了植物在水土保持中的作用[3]。蹇清洪等從喬木、灌木或小喬木的應(yīng)用方面介紹了植物的固土保水、美化環(huán)境的功能，并列出了常見(jiàn)的水保植物種[4]。張茂章認(rèn)為帶狀綠色林網(wǎng)與道路、水渠、河流相結(jié)合，具有很好的水土保持、防風(fēng)固沙、調(diào)節(jié)農(nóng)業(yè)氣候等功能，同時(shí)可為當(dāng)?shù)鼐用裉峁┬教亢陀貌腫5]。

總的來(lái)說(shuō)，水土保持植物在開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目中起著非常重要且其他措施無(wú)法替代的作用，具有改善小氣候、攔截污染物、沉降固體顆粒、修復(fù)穩(wěn)固土壤、提高項(xiàng)目區(qū)審美效益等重要作用。

2 水土保持工程植物研究現(xiàn)狀

2.1 開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目中植物類(lèi)型

礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目中，張涪平通過(guò)分析藏中拉屋銅礦區(qū)的生物量以及生物多樣性，發(fā)現(xiàn)其優(yōu)勢(shì)種主要有小杜鵑、高山柳、金露梅、直萼龍膽、青藏苔草、釘柱委陵菜、珠芽蓼、高山小檗等[6]。

線(xiàn)性工程建設(shè)方面，易作明對(duì)青藏鐵路沿線(xiàn)植被群落及其物種多樣性進(jìn)行了分析，選出了40種優(yōu)勢(shì)種種類(lèi)，且繁殖能力強(qiáng)[7]。何財(cái)松在青藏鐵路格拉段運(yùn)營(yíng)初期植被恢復(fù)效果研究中發(fā)現(xiàn)，垂穗披堿草、賴(lài)草、冷地早熟禾和中華羊茅為高海拔干旱地區(qū)常見(jiàn)的多年生草本植物，是次生裸地的重要先鋒植物，且?guī)追N植物混播的植被群落更加穩(wěn)定[8]。

總之，在開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目中，選擇的水土保持工程植物應(yīng)以鄉(xiāng)土植物為主，喬灌藤草結(jié)合的方式來(lái)配置;選擇具有抗干旱、耐寒冷、抗風(fēng)沙以及耐鹽堿等顯著特性的植物，來(lái)適應(yīng)高海拔寒區(qū)的自然環(huán)境;選擇當(dāng)?shù)胤敝沉?qiáng)的原生優(yōu)勢(shì)種，以形成近自然的環(huán)境條件，加快工程后期的土地以及植被恢復(fù)。

2.2 不同植物配置措施的水土保持效益研究狀況

王輝等的研究發(fā)現(xiàn)，不同群落間物種多樣性有較大差異，混交林相對(duì)純林物種更豐富;而且在青海云杉和華北落葉松混交的配置下，林下植被在物種豐富度指數(shù)、物種多樣性指數(shù)、生態(tài)優(yōu)勢(shì)度指數(shù)和物種均勻度指數(shù)上均表現(xiàn)為最大[9]。李妮等對(duì)建遂資眉高速公路的研究發(fā)現(xiàn)，不同混合配置模式中，鄉(xiāng)土灌木均生長(zhǎng)良好，構(gòu)建的目標(biāo)植物群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，建植的邊坡植物群落未受到其他鄉(xiāng)土植物入侵[10]。

郭勇以四川省甘孜州石渠至馬尼干戈公路為依托，研究了植物根系對(duì)土體的增強(qiáng)作用[11]。結(jié)果表明，黑麥草、早熟禾、高羊茅、紫花苜蓿、白三葉是適合高海拔嚴(yán)寒地區(qū)邊坡防護(hù)的草種，固土作用明顯。馬世震等在青藏鐵路沱沱河試驗(yàn)段高寒草原區(qū)取土場(chǎng)開(kāi)展了植被恢復(fù)的試驗(yàn)工作，研究結(jié)果表明，梭羅草為高原干旱地區(qū)鄉(xiāng)土多年生草本植物，具有耐寒旱、抗風(fēng)沙以及耐鹽堿等特性[12]。

可見(jiàn)，采用高寒地鄉(xiāng)土植物種類(lèi)，采取相應(yīng)的植被恢復(fù)技術(shù)措施，可促使開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目次生裸地的植被快速恢復(fù)。

2.3 植物措施技術(shù)研究狀況

李妮等對(duì)川中已建七條公路進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，就高速公路邊坡生物綜合防護(hù)工程技術(shù)而言，以?huà)烊S網(wǎng)噴播植草綠化、掛鐵絲網(wǎng)噴射有機(jī)基材植草綠化、穴植法、垂直綠化以及增加預(yù)制砼框格、錨桿（索）框架梁等工程防護(hù)措施的六種施工技藝為主[10]。付咪咪依托G214公路工程的研究發(fā)現(xiàn)，采用植生袋的種植過(guò)程中，需要在植物萌發(fā)出來(lái)合適的季節(jié)剪開(kāi)植生袋，以保證幼苗的生長(zhǎng)過(guò)程有充分的光照[13]。

胡林等對(duì)青藏公路邊坡三維網(wǎng)植草、鋪草皮護(hù)坡措施的研究發(fā)現(xiàn)，植草和草皮護(hù)坡具有分散削減侵蝕和防控土壤侵蝕功能[14]。汪海蓉結(jié)合青海省高寒區(qū)地理特點(diǎn)，分析了土地荒漠化的成因以及危害，提出了封殺育苗、工程和生物固沙、農(nóng)田防護(hù)網(wǎng)等防治技術(shù)和措施[15]。

總體來(lái)看，開(kāi)發(fā)建設(shè)中，水土保持植物措施技術(shù)研究起步較晚，還處于初期階段，仍需要借鑒國(guó)外優(yōu)秀的技術(shù)，繼續(xù)創(chuàng)新，以適應(yīng)我國(guó)高寒區(qū)獨(dú)特的自然環(huán)境。

2.4 植物措施效益評(píng)價(jià)研究狀況

王冬研究和評(píng)價(jià)了常見(jiàn)的三種優(yōu)秀護(hù)坡草本植物（紫花苜蓿、小冠花、無(wú)芒雀麥）在不同土質(zhì)下的護(hù)坡效果[16]。最終得出，黏土上小冠花護(hù)坡效果最好;粉質(zhì)黏土和砂土上無(wú)芒雀麥護(hù)坡效果最優(yōu)。何財(cái)松對(duì)青藏鐵路格拉段運(yùn)營(yíng)初期植被恢復(fù)效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)研究[17]。結(jié)果表明，工程植被恢復(fù)措施是成功的，雖草地面積有所退化，但隨著城鎮(zhèn)化的發(fā)展，整體連通性更強(qiáng)，破碎化減弱。

張雪全面評(píng)價(jià)了青海省柴達(dá)木盆地都蘭縣境內(nèi)的檉柳、白刺種子和幼苗這兩種植物的耐鹽堿性，為鹽堿土地的改良和合理利用提供了基礎(chǔ)材料[18]。朱柱評(píng)價(jià)了青海黃土高寒區(qū)（大通）生態(tài)公益林和典型水源涵養(yǎng)林，所有樣地的健康指數(shù)均值為0.54，生態(tài)公益林整體處于亞健康狀態(tài)，構(gòu)建了青海黃土高寒區(qū)生態(tài)公益林健康評(píng)價(jià)體系[19]。曹榮豇對(duì)黃土高寒區(qū)大通縣安門(mén)灘流域人工林群落不同立地條件下的生態(tài)特征和變化規(guī)律進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，人工林群落結(jié)構(gòu)是以喬木+草本形式為主;群生態(tài)位重疊值有極顯著影響（P小于0.001），生態(tài)位重疊平均值范圍為0.1～0.3[20]。

總體來(lái)說(shuō)，對(duì)于植物措施效益評(píng)價(jià)主要集中在對(duì)植物的抗性、耐性以及經(jīng)濟(jì)價(jià)值上，在植物種類(lèi)上還有待研究。

3 展望

近年來(lái)，國(guó)家各級(jí)政府和部門(mén)越來(lái)越重視對(duì)高海拔寒區(qū)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目的水土流失治理，積累了很多經(jīng)驗(yàn)。目前高寒區(qū)對(duì)于工程治理，例如青藏鐵路、川藏公路等，已經(jīng)有了很多成熟的經(jīng)驗(yàn)。

考慮到高海拔寒區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱，氣候條件特殊，生態(tài)修復(fù)較為困難，加之各生產(chǎn)建設(shè)周期長(zhǎng)，可根據(jù)具體的施工擾動(dòng)區(qū)情況，進(jìn)行高寒高海拔地區(qū)生產(chǎn)建設(shè)植被生態(tài)修復(fù)研究。

從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度評(píng)價(jià)高寒區(qū)水土保持工程植物帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，探索高海拔寒區(qū)特殊條件下的生態(tài)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值之間的關(guān)系，建立起水資源、土壤變化、植物生長(zhǎng)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)之間的評(píng)價(jià)模式和體系，將更有利于高寒區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)。

隨著植被護(hù)坡技術(shù)的迅速發(fā)展，該技術(shù)在提高邊坡穩(wěn)定性和恢復(fù)生態(tài)環(huán)境等方面的優(yōu)勢(shì)得到了體現(xiàn)，也符合當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的大環(huán)境。但是植被護(hù)坡技術(shù)在高寒區(qū)開(kāi)發(fā)建設(shè)中的應(yīng)用時(shí)間很短，在植被護(hù)坡的理論和應(yīng)用方面還存在很多亟待解決的問(wèn)題。

綜上所述，開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土流失已成為高寒區(qū)新增水土流失的主要來(lái)源。在開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目后期進(jìn)行人工植被恢復(fù)時(shí)，應(yīng)充分結(jié)合植物措施和工程措施，充分考慮高寒區(qū)開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目擾動(dòng)區(qū)的立地情況以及植物的生物學(xué)特性，從長(zhǎng)遠(yuǎn)出發(fā)，結(jié)合生態(tài)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，推動(dòng)高海拔寒區(qū)基礎(chǔ)建設(shè)發(fā)展，促進(jìn)高寒區(qū)脆弱生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)。

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（責(zé)任編輯：劉 昀）