高海拔寒冷地區(qū)機場施工擾動區(qū)植被恢復(fù)物種選擇研究

摘要：為篩選出可適應(yīng)高海拔寒冷地區(qū)生態(tài)環(huán)境的植物物種，促進生產(chǎn)建設(shè)項目施工擾動區(qū)進行水土保持與植被恢復(fù)，以瀘沽湖機場為試驗場地，選擇雪松、滇柏、冷杉、川滇榿木、窄葉火棘、迎春、紅葉石楠、金森女貞、常春藤、秋英、多年生黑麥草、冷地早熟禾、白三葉等13種喬灌草植物開展現(xiàn)場種植試驗，通過跟蹤調(diào)查植物成活率、保存率、生長情況等表現(xiàn)，選出適宜的機場施工擾動區(qū)植被恢復(fù)物種。結(jié)果表明：雪松、滇柏、冷杉、川滇榿木、窄葉火棘、迎春、多年生黑麥草、冷地早熟禾、白三葉等在工程施工擾動區(qū)跡地恢復(fù)具有一定的適應(yīng)性；紅葉石楠、金森女貞和常春藤在植被修復(fù)應(yīng)用的可行性有待進一步跟蹤論證；秋英可結(jié)合工程實際需要進行應(yīng)用。研究成果可為后續(xù)類似項目生態(tài)恢復(fù)和研究提供參考。

關(guān)鍵詞：高海拔寒冷地區(qū)； 施工擾動區(qū)； 水土保持； 植被恢復(fù)； 物種選擇

中圖法分類號：X173""文獻標(biāo)志碼：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2024.08.016

文章編號：1006-0081（2024）08-0103-04

0 引 言

機場建設(shè)項目在促進區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展方面具有重要作用［1-3］，但由于其項目組成復(fù)雜、工程規(guī)模較大、擾動劇烈，極易產(chǎn)生水土流失，特別是在生態(tài)環(huán)境脆弱的高海拔寒冷地區(qū)，存在海拔高、溫度低、蒸發(fā)量大、降水量低且集中、土壤腐殖質(zhì)層薄、植被生長季短、環(huán)境承載能力低等特點，同時受水力、風(fēng)力、凍融、重力等多種侵蝕類型的共同作用，植被一旦遭到破壞很難自然恢復(fù)［4-8］。探尋適用于高海拔寒冷地區(qū)機場施工擾動區(qū)的生態(tài)恢復(fù)技術(shù)，尤其是植物物種的選擇成為研究熱點和難點［9］。本文以云南省瀘沽湖機場為例，對植被恢復(fù)難點進行深入分析，并在機場施工擾動區(qū)范圍內(nèi)開展現(xiàn)場種植試驗，通過跟蹤調(diào)查植物成活率、保存率、生長情況等表現(xiàn)，選出適宜的植被恢復(fù)物種，旨在為后續(xù)類似項目生態(tài)恢復(fù)和深入研究提供參考。

1 項目概況

瀘沽湖機場位于云南省寧蒗縣紅橋鎮(zhèn)，海拔3 292.9 m，是云南省內(nèi)海拔最高的民用機場。機場規(guī)模為國內(nèi)小型支線旅游機場，飛行區(qū)等級為4C，跑道長3 400 m，4個站坪機位，航站樓建筑面積5 127 m2，主要由飛行區(qū)、航站區(qū)、臺站區(qū)、凈空處理區(qū)、料場區(qū)、施工臨建區(qū)、表土堆存場區(qū)等組成，占地總面積257.45 hm2。工程建設(shè)總工期36個月，概算總投資13.02億元，其中土建投資8.47億元。項目占地及組成見表1。

機場建設(shè)區(qū)為一片山梁平地，整體地勢較為平坦，海拔3 200～3 304 m，屬典型的喀斯特巖溶地貌，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。氣候類型屬低緯度高原季風(fēng)氣候，全年平均氣溫為8 ℃，平均風(fēng)速3.6 m/s，最大風(fēng)速10 m/s，無霜期130 d，年蒸發(fā)量2 385 mm。土壤類型為棕壤，周邊原生植被主要為高山松純林，林草覆蓋率約78%。項目區(qū)水土流失類型以水力侵蝕為主，土壤侵蝕強度為輕度，原地貌土壤侵蝕模數(shù)為859 t/（km2·a）。機場在建設(shè)過程中，需進行場地平整和大量的土石方挖填活動，易導(dǎo)致原生植被遭到破壞，水土流失加劇，尤其是凈空處理區(qū)、料場區(qū)及施工臨建區(qū)，開挖邊坡高、地表擾動面積大且被大量石渣覆蓋，植物無法自然生長。結(jié)合工程區(qū)地形地貌、土壤、降水等自然因素及施工擾動程度、植被恢復(fù)要求等特點，瀘沽湖機場施工擾動區(qū)植被恢復(fù)難度主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

（1） 海拔高、氣溫低。海拔是影響山地植物物種、種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)生存的決定性因素之一，隨著海拔升高，各植物群落的物種數(shù)、群落優(yōu)勢種、蓋度和生物量均呈遞減趨勢［10-11］。瀘沽湖機場屬于高高原機場（海拔2 438 m以上），高海拔狀態(tài)下，風(fēng)速大、空氣稀薄、紫外線強，氣溫隨海拔高度增加而降低，最低氣溫可達-12.1 ℃，最冷月平均氣溫僅為0.9 ℃（最冷月平均溫度-10～0 ℃屬寒冷地區(qū)），土壤微生物活動受阻，有機質(zhì)分解較慢，為植被恢復(fù)帶來了巨大阻礙。

（2） 土壤肥力差。施工擾動區(qū)域石礫含量多，土層薄，土壤缺乏團粒結(jié)構(gòu)。經(jīng)測定，施工擾動區(qū)土壤有機質(zhì)含量為2.14～23.59 g/kg，豐缺程度中等偏低，土壤整體肥力較差。

（3） 瞬時降雨大。項目區(qū)20 a一遇1，6，24 h最大降水量分別為41.90，72.68，105.3 mm。項目區(qū)內(nèi)降水時空分布不均，雨量大且集中，單點暴雨強度大，雨水沖刷進一步降低了土壤肥力，不利于植被恢復(fù)。

（4） 建設(shè)要求高。機場建設(shè)由于其特殊性，在植物物種選擇、場區(qū)安全等方面要求較高，包括飛行區(qū)植被不宜過高、應(yīng)選擇不易吸引昆蟲、鳥類覓食的植物種類等，增加了植物物種的選擇難度。

2 材料與方法

2.1 試驗地概況

試驗場地位于機場施工臨建區(qū)和凈空處理區(qū)施工擾動范圍內(nèi)，喬灌木試種區(qū)選擇在航站樓北側(cè)施工場地，面積2 400 m2，中心點坐標(biāo)100°45′34″E，27°32′32″W。草本試種區(qū)位于機場北側(cè)凈空區(qū)，面積1 200 m2，中心點坐標(biāo)100°45′58″E，27°32′40″W。為防止外界干擾，試驗地周邊采用1.5 m高鐵絲網(wǎng)進行圍護。喬灌木試種區(qū)現(xiàn)場及草本試種區(qū)現(xiàn)場見圖1～2。

2.2 試驗材料

按照因地制宜、適地適樹的原則，同時考慮現(xiàn)場立地條件、苗木供應(yīng)等情況，選擇雪松、滇柏、冷杉、川滇榿木4種喬木；窄葉火棘、迎春、紅葉石楠、金森女貞、常春藤5種灌木；秋英、多年生黑麥草、冷地早熟禾、白三葉4種草本植物進行試種，主要生物學(xué)特性見表2。選取的苗木質(zhì)量達到云南省DB53/T 458-2013《綠化苗木質(zhì)量分級》［12］一級標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 試驗方法

首先對試種場地進行土地平整，平整后場地坡度≤3°，再對場地進行松土，喬灌木區(qū)松土厚度不小于50 cm，草本區(qū)不小于20 cm，松土過程清除建筑垃圾、石塊等。草本試種區(qū)需覆表土8 cm，再覆腐殖質(zhì)土2 cm。喬灌木采用穴植，株行距2 m×2 m，采用間植方式，草本采用撒播方式，播種量1.5 kg/100 m2。喬灌木區(qū)劃分為6個2 m×20 m試驗小區(qū)，草本區(qū)劃分為4個2 m×20 m試驗小區(qū)，迎春和常春藤沿圍網(wǎng)栽植，其他苗木分別栽植在一個試驗小區(qū)內(nèi)。試驗于2021年8月16日種植完成，于2021年10月和2022年5月對苗木生長情況、成活率、保存率和覆蓋度進行調(diào)查統(tǒng)計。采用卷尺和游標(biāo)卡尺分別對喬灌木苗高和地徑進行測量，采用照相法測量草本覆蓋度［13-14］。

2.4 數(shù)據(jù)處理

成活率=（成活株數(shù)/造林總株數(shù)）×100%；保存率=（成活的保存株數(shù)/造林總株數(shù)）×100%；覆蓋度=（成活的草本面積/草本總面積）×100%。用WPS Office 2019軟件對數(shù)據(jù)進行錄入、處理并制圖。

3 結(jié)果分析

3.1 喬灌木成活率和保存率

從圖3可以看出，除了金森女貞、常春藤、紅葉石楠外，其他幾種喬灌木均有較強的適應(yīng)性，表現(xiàn)為較高的成活率和保存率。從成活率方面看，雪松、滇柏、冷杉、川滇榿木、窄葉火棘、紅葉石楠成活率均為100%，其次為金森女貞（96%）、迎春（95%）、常春藤（67%）。從保存率方面看，雪松、滇柏、窄葉火棘保存率均為100%，其次為川滇榿木（90%）、冷杉（85%）、迎春（80%）、紅葉石楠（40%），金森女貞和常春藤第二年全部死亡。

3.2 喬灌木初期生長量表現(xiàn)

從圖4可以看出，喬灌木初期生長量整體差異并不顯著，樹高和地徑生長量均在0.25 cm以內(nèi)。從樹高生長量看，窄葉火棘生長量最大，為0.25 cm，雪松、川滇榿木、迎春、紅葉石楠均為0.15 cm，最低的為冷杉，0.02 cm。從地徑生長量看，也是窄葉火棘最大，為0.20 cm，其次是川滇榿木，為0.15 cm，雪松、滇柏、迎春、紅葉石楠均為0.05 cm，冷杉無增長。

3.3 草本植物覆蓋度

從圖5可以看出，幾種草本植物在播種當(dāng)年覆蓋度均在80%以上，覆蓋度由高到低依次為多年生黑麥草（90%）、秋英（85%）、白三葉（85%）、冷地早熟禾（80%）。越冬后第二年秋英全部死亡，其他3種草本覆蓋度由高到低依次為多年生黑麥草（85%）、白三葉（80%）、冷地早熟禾（75%）。

4 結(jié) 論

高海拔寒冷地區(qū)氣候條件惡劣，生態(tài)環(huán)境脆弱，加之工程建設(shè)擾動劇烈，適宜的植物物種選擇對高海拔寒冷地區(qū)生態(tài)恢復(fù)尤為重要。本次試驗研究結(jié)果如下。

（1） 雪松、滇柏、冷杉、川滇榿木、窄葉火棘、迎春具有較高的造林成活率和保存率，多年生黑麥草、冷地早熟禾、白三葉覆蓋度較高，說明這幾種植物對于工程施工擾動區(qū)跡地恢復(fù)具有一定的適應(yīng)性。

（2） 紅葉石楠、金森女貞和常春藤雖在栽植當(dāng)年可成活，但后期生長表現(xiàn)一般，保存率較低，在后期植被修復(fù)中應(yīng)用的可行性有待進一步論證。

（3） 試驗秋英為一年生草本，在播種當(dāng)年覆蓋度較高，開花后景觀效果較好，后期植被恢復(fù)可根據(jù)實際需要進行應(yīng)用。

（4） 結(jié)合試驗結(jié)果和機場各區(qū)后期植被恢復(fù)要求，飛行區(qū)和凈空區(qū)可采用多年生黑麥草、冷地早熟禾、白三葉多種混播的方式進行植被恢復(fù)；航站區(qū)為重點綠化區(qū)域，可考慮栽植雪松、滇柏、川滇榿木、窄葉火棘、迎春、多年生黑麥草、冷地早熟禾、白三葉、秋英等喬灌草花多種植被進行景觀綠化?？紤]到機場運行的安全性，其他施工擾動區(qū)域植被恢復(fù)應(yīng)以灌木和草本植物為主。

本次試驗僅對植物初期生長情況進行研究，如要得到更加科學(xué)的研究結(jié)論，還需進一步跟蹤調(diào)查。

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編輯：張 爽

Study on water and soil conservation plant species selection of airport construction in high-altitude and cold area

WANG Zhigang1，QIAN Zhijian2，YANG Zhengjun2

（1.Changjiang Survey，Planning，Design and Research Co.，Ltd.，Wuhan 430010，China；

2. Yunnan Lugu Lake Airport Construction and Management Co. Ltd.，Lijiang 674307，China）

Abstract：

Selection of plant species adapted to high altitude and cold regions is important for revegetation of construction projects. In order to select adapted plants species in Lugu Lake Airport construction area by investigating the survival and preservation rates and growth condition，some plants were chosen like Cedrus deodara （Roxb.） G. Don，Cupressus duclouxiana Hichel，Abies fabri（Mast.）Craib，Alnus ferdinandi-coburgii Schneid.，Pyracantha angustifolia，Jasminum nudiflorum Lindl.，Photinia × fraseri Dress，Ligustrum japonicum 'Howardii'，Hedera nepalensis var. sinensis （Tobl.） Rehd，Cosmos bipinnata Cav.，Lolium perenne L.，Poa crymophila Keng，Trifolium repens L in the planting experiments. The result showed that Cedrus deodara （Roxb.） G. Don，Cupressus duclouxiana Hichel，Abies fabri （Mast.）Craib，Alnus ferdinandi-coburgii Schneid.，Pyracantha angustifolia，Jasminum nudiflorum Lindl.，Lolium perenne L.，Poa crymophila Keng，Trifolium repens L had certain adaptability in the restoration of Lugu Lake Airport construction area. The application of Photinia × fraseri Dress，Ligustrum japonicum 'Howardii'，Hedera nepalensis var. sinensis （Tobl.） Rehd needs to be further tracked and proved in vegetation restoration. Cosmos bipinnata Cav. can be used in vegetation restoration combined with practice. The research results can provide a reference for subsequent ecological restoration and research on similar projects.

Key words：

high-altitude cold area； construction-disturbed area； water and soil conservation； vegetation restoration； species selection

作者簡介：王志剛，男，工程師，碩士，主要從事水土保持規(guī)劃設(shè)計研究工作。E-mail：352396649@qq.com

引用格式：王志剛，錢志堅，楊正軍.高海拔寒冷地區(qū)機場施工擾動區(qū)植被恢復(fù)物種選擇研究［J］.水利水電快報，2024，45（8）：103-106，123.