路域生態(tài)環(huán)境修復中植生袋建植技術研究

摘要：針對植物的出苗率較低，導致路域生態(tài)系統(tǒng)的自我修復能力差的問題，研究路域生態(tài)環(huán)境修復中植生袋建植技術。該技術以竹纖維、棕櫚纖維作為主要基質(zhì)，并配比不同鉀肥植生袋基質(zhì)，使用防紫外線的聚乙烯膜袋包裝配比好的基質(zhì)后得到鉀肥配比不同的植生袋，再以植生袋的容重、持水能力等指標檢驗植生袋，以植生袋為基礎種植披堿草后，按照植生袋建植技術流程在試驗區(qū)進行路域生態(tài)環(huán)境修復。試驗結(jié)果表明，該技術制備的植生袋合格率較高，配比植生袋基質(zhì)較為合理，同時植物的出苗率較高，可有效實現(xiàn)路域生態(tài)環(huán)境修復，應用性較為顯著。

關鍵詞：生態(tài)環(huán)境修復；植生袋；建植技術；基質(zhì)配比設計；檢驗方法

中圖分類號：X171.4 文獻標志碼：B

前言

隨著公路、鐵路等交通基礎設施的建設規(guī)模不斷擴大，建設活動不可避免地會對路域生態(tài)環(huán)境造成破壞。因此，路域生態(tài)環(huán)境的修復與保護顯得尤為重要。

目前，也有很多學者研究生態(tài)修復建植技術，如史少杰將土壤、肥料、種子等物料按照一定比例放人物料儲存系統(tǒng)，使用噴播機對生態(tài)修復區(qū)域進行作業(yè)。但該方法參數(shù)調(diào)整不合理會出現(xiàn)漏噴和重噴現(xiàn)象，導致修復效果不佳。Logan，C.M等人在邊坡邊緣打孔并連接滴灌裝置，為綠植提供充足的水分和營養(yǎng)。該方法適用范圍小，路域生態(tài)環(huán)境修復效果略差。景美玲等人研究早熟禾建植技術，通過該技術修復生態(tài)環(huán)境。但該方法僅適用于早熟禾適宜生長環(huán)境。王鑫等人研究高次團粒噴播技術，以掛網(wǎng)方式固定土壤，使用噴播機將混合料噴播在修復區(qū)域。但該技術種子的出苗率低，進而使該方法對生態(tài)環(huán)境修復效果不夠好。

植生袋建植技術作為一種有效的生態(tài)修復手段，近年來在路域生態(tài)環(huán)境修復中得到了廣泛關注和應用。植生袋建植技術以其獨特的優(yōu)勢，在路域生態(tài)環(huán)境修復中發(fā)揮著重要作用。因此，研究了路域生態(tài)環(huán)境修復中植生袋建植技術。利用植生袋作為植物生長的載體，通過填充土壤和種子，為植物提供一個良好的生長環(huán)境。

1植生袋建植技術

1.1試驗區(qū)概況

路域生態(tài)環(huán)境是一個涉及廣泛的概念，它主要指的是公路兩側(cè)及沿線一定范圍內(nèi)的自然生態(tài)系統(tǒng)和人工環(huán)境。這個范圍通常涵蓋了公路用地、邊坡、排水溝、護坡道、取土場、棄土場等區(qū)域，以及因公路建設而受到影響的周邊生態(tài)環(huán)境。以西北干旱區(qū)域某公路邊坡作為試驗區(qū)，該試驗區(qū)路段全長4.5km，邊坡分為東向坡和西向坡，坡度較為均勻保持在28°到42°之間，邊坡長度在2.2m～3.5m之間。試驗區(qū)公路邊坡植被稀疏，大部分邊坡土壤呈現(xiàn)裸露狀態(tài)。試驗區(qū)的氣候為高原大陸性氣候，年平均氣溫為5.5℃，最高氣溫可達34.6℃。該區(qū)域年均蒸發(fā)量在1700mm左右，而年均降雨量在380mm左右，導致試驗區(qū)域內(nèi)干旱嚴重，使公路邊坡生態(tài)修復效果不佳。試驗區(qū)的土壤類型主要為灰褐土、栗鈣土和草甸土，均為道路施工的回填土，含水率較小，土壤的鹽分較大，氮、鉀等物質(zhì)較少，營養(yǎng)成分不足也導致試驗區(qū)道路邊坡植被無法正常生長。

在該試驗區(qū)內(nèi)，文章研究植生袋建植技術，為試驗區(qū)路域生態(tài)環(huán)境修復提供一種有效的技術手段。

1.2植生袋制備方法

1.2.1試驗材料準備

準備制作植生袋的材料，竹纖維選擇楠竹，產(chǎn)地為四川省宜賓市；棕櫚纖維來自山棕，產(chǎn)地為四川省成都市；鹽酸（分析純），生產(chǎn)廠家為：金宥化工有限公司；碳酸氫鈉（分析純），生產(chǎn)廠家為：鑫和化工原料有限公司；尿素，生產(chǎn)廠家為：華錦通達化工股份有限公司；過磷酸鈣、氮磷鉀和氯化鉀肥，生產(chǎn)廠家均為：華錦通達化工股份有限公司；聚乙烯膜，生產(chǎn)廠家為：金大包裝制品有限公司；石灰石，生產(chǎn)廠家為：澎輝石灰石有限公司。

植物種子為披堿草，種子生產(chǎn)廠家為富興牧業(yè)有限公司。

所需試驗設備：粉碎機（CP03-YS-10），生產(chǎn)廠家為國泰超細粉體有限公司。液壓成型機（YQ32-63），生產(chǎn)廠家為誠翔液壓機械制造有限公司。

1.2.2植生袋規(guī)格設計

植生袋大小是直接影響路域生態(tài)環(huán)境修復效果的因素之一，植生袋過大會導致種植的植物較為稀疏，鎖水能力差，而植生袋過小則會使植物過于密集，不利于植物充分生長。在此設計植生袋規(guī)格為：聚乙烯膜（120*20*35 cm），基質(zhì)塊（110*18*15cm），植生袋重量（2.8～3.0 kg），壓縮比（3：1），種植口尺寸（16*16cm）。

1.2.3植生袋的基質(zhì)配比設計

植生袋的基質(zhì)是植生袋中用于支持植物生長的重要組成部分，以棕櫚纖維和竹纖維作為植生袋基質(zhì)的主要物質(zhì)。棕櫚纖維是棕櫚樹桿外圍葉鞘形成的網(wǎng)狀棕衣纖維。而竹纖維是從自然生長的竹子中提取出的纖維素纖維。使用200左右的溫水對棕櫚纖維和竹纖維浸泡12h后，在常溫環(huán)境中放置棕櫚纖維和竹纖維，自然風干8d，然后使用粉碎機將棕櫚纖維和竹纖維粉碎后，倒入適量的石灰石調(diào)整植生袋基質(zhì)的pH值，按照基質(zhì)與肥料配比，將基質(zhì)與肥料混合后，倒入液壓成型機內(nèi)液壓處理，得到植生袋基質(zhì)塊。其中基質(zhì)與肥料配比為：竹纖維與棕櫚纖維比例為7：3，氮肥配比為1g/g，為0.5磷肥配比0.5g/g，鉀肥配比分別為0.5、1、1.5。將液壓處理后的植生袋基質(zhì)裝入聚乙烯膜袋內(nèi)得到制備好的植生袋，按照鉀肥配比為0.5、1和1.5比例不同，將制備好的植生袋標記為Z-0.5、Z-1、Z-1.5備用。

1.2.4植生袋檢驗方法

植生袋的容重、孔隙度等參數(shù)是衡量植生袋是否能用于路域生態(tài)環(huán)境修復的關鍵，在此采用飽和重力排水法對植生袋的容重、孔隙度等參數(shù)指標進行檢驗，檢驗過程如下：

自然風干植生袋基質(zhì)后，使用粉碎機粉碎基質(zhì)并過篩處理，然后選擇容量為5L的燒杯，裝取5L過篩后的植生袋基質(zhì)，使用浸透水的紗布封住燒杯口，在燒杯壁開一個小縫隙，使用防水膠布封堵縫隙后，將燒杯完全浸泡在水中保持1d，然后讓5L刻度線以上的水分自由溢出，此時植生袋基質(zhì)處于水飽和狀態(tài)，在該狀態(tài)下稱重植生袋基質(zhì)并記錄重量，然后再次使用紗布封住燒杯口，將燒杯倒置，使燒杯內(nèi)水分自由瀝干，再次稱重并記錄。依據(jù)上述過程中得到的數(shù)據(jù)，計算植生袋的容重、持水能力等參數(shù)。

運用上述計算方法獲得植生袋基質(zhì)的容重、總孔隙度等參數(shù)后，篩選滿足研究區(qū)生態(tài)修復需求的植生袋。

1.3植生袋建植技術流程設計

經(jīng)過2.2.4小節(jié)篩選植生袋后對植生袋進行建值，詳細流程如下：

Step1：清理試驗區(qū)道路邊坡的坡面，去除碎石等雜物后，壓實處理不平整區(qū)域。

Step2：按照試驗區(qū)道路邊坡條件，配比不同植物種子，并將植物種子種植到植生袋盤穴內(nèi)。

Step3：沿著道路邊坡水平方向，平鋪植生袋在試驗區(qū)域內(nèi)，在平鋪過程中確保植生袋之間無縫隙，同時使用鋼錨釘固定植生袋，然后澆水處理植生袋，提高水分，保障植生袋內(nèi)基質(zhì)濕潤。需要注意的是，如果春季或夏季施工，施工完成后，需要立即對植生袋進行澆水，并連續(xù)澆水15天以上，直到小苗全部長出。然后，逐漸減少澆水的頻率，即延長澆水間隔時間。

Step4：植生袋建植完成后，養(yǎng)護處理植物，其中包括在植生袋內(nèi)植物的生長過程中，根據(jù)植物的生長情況進行必要的施肥。同時，定期修剪，保持植生袋內(nèi)植物的形態(tài)美觀，并在上述過程中保持植生袋內(nèi)水分充足。定期檢查植生袋的狀況，包括袋內(nèi)土壤的濕度、植物的生長情況等，及時發(fā)現(xiàn)并處理可能存在的問題。

1.4植生袋建植技術的生態(tài)修復效果指標計算

采用植生袋建植技術對路域生態(tài)環(huán)境修復后，道路邊坡的穩(wěn)定性得到有效提升，以道路邊坡抗滑系數(shù)作為衡量指標，利用衡量植生袋建植技術修復路域生態(tài)的效果。令h表示道路邊坡土體重量（包含植生袋與植物重量），A表示邊坡的面積，則邊坡的抗滑系數(shù)W_s計算公式如式（6）：

式（6）中，φ、θ分別表示道路邊坡內(nèi)摩擦角和傾斜角；V表示邊坡土體積（包含植生袋體積）；ε表示道路邊坡與植生袋的粘聚力。

在植生袋內(nèi)植物出苗后，計算壯苗指數(shù)Z，公式如式（7）：

植物的出苗率、植物莖粗、植株高度等數(shù)據(jù)均以定期記錄的方式獲取。

2試驗分析

植生袋制備完成后，需要進行檢驗，檢驗合格的植生袋才可以用于路域生態(tài)環(huán)境修復。使用文章方法制備的1000個植生袋作為試驗對象，采用文章的植生袋檢驗方法檢驗植生袋的合格率，檢驗結(jié)果見表1。

表3的數(shù)據(jù)顯示，檢測的1000個植生袋中，前200個合格率均為100%，這充分展現(xiàn)了制備工藝的穩(wěn)定性與可靠性。隨著檢測數(shù)量的遞增，雖然累計不合格數(shù)達到8個，但合格率依然保持在0.992的高水平。這一數(shù)值不僅彰顯了植生袋質(zhì)量的卓越，也體現(xiàn)了文章所提方法的優(yōu)越性。在路域生態(tài)環(huán)境修復領域，高合格率的植生袋是確保修復效果的關鍵。因此，應用文章方法制備的植生袋不僅合格率高，而且完全能夠滿足路域生態(tài)環(huán)境修復的需求，為改善生態(tài)環(huán)境、促進生態(tài)平衡提供了有力保障。

將文章方法制備的植生袋建植到試驗區(qū)后，以該試驗區(qū)某段邊坡的抗滑系數(shù)作為衡量指標，測試文章方法的植生袋建植技術對試驗區(qū)道路邊坡的生態(tài)修復作用，試驗結(jié)果見圖1。

圖1清晰地展示了道路邊坡在植生袋建植前后的抗滑系數(shù)變化。未經(jīng)建植的邊坡，抗滑系數(shù)隨時間流逝而逐漸降低，顯示出邊坡穩(wěn)定性的下降趨勢。而在運用文章所提的植生袋建植技術后，道路邊坡的抗滑系數(shù)顯著提升，穩(wěn)定在1. 45左右，這一數(shù)值不僅高于建植前的水平，而且完全符合《建筑邊坡工程技術規(guī)范》的標準。更值得注意的是，經(jīng)過植生袋建植的邊坡，抗滑系數(shù)并未隨時間推移而降低，表現(xiàn)出良好的持久穩(wěn)定性。結(jié)果表明，植生袋建植技術不僅能夠有效修復路域生態(tài)環(huán)境，更能顯著提升道路邊坡的抗滑系數(shù)，增強邊坡的穩(wěn)定性。

文章配制了鉀肥含量不同的植生袋基質(zhì)，將鉀肥含量不同的植生袋建植后，統(tǒng)計不同植生袋的苗壯指數(shù)，由于披堿草出苗天數(shù)為7～9天，計算苗壯指數(shù)時間從種子播種后的第15天開始計算，結(jié)果見圖2。

分析圖2可知，文章方法配比了鉀肥含量不同的植生袋基質(zhì)并進行建植后，植生袋的苗壯指數(shù)隨著時間的增加而增加，尤其是在生長天數(shù)超過18天后，披堿草的苗壯指數(shù)上升幅度較大，但編碼為Z-1的植生袋披堿草苗壯指數(shù)數(shù)值高于Z-0.5和Z-1.5。出現(xiàn)該情況原因為，植生袋基質(zhì)內(nèi)的鉀肥含量過少，無法滿足植生袋植物的生長需求，而植生袋基質(zhì)內(nèi)鉀肥含量過多，同時試驗區(qū)降雨量較少無法稀釋植生袋基質(zhì)內(nèi)的鉀肥，過多的鉀肥會阻止植物吸收土壤內(nèi)鎂元素和鈣元素，進而使植物根莖內(nèi)的離子產(chǎn)生不平衡現(xiàn)象，造成植物出現(xiàn)多種病害，如根莖腐爛、葉片發(fā)黃掉落等。因此鉀肥配比為1g/g的植生袋基質(zhì)為植物提供的肥料較為均衡，該植生袋基質(zhì)配比較為合理。

進一步驗證植生袋基質(zhì)配比效果以出苗率、衡量指標、測試編號Z-1的植生袋建植后，披堿草植株生長情況，并給出該編號的植生袋建植前后對路域生態(tài)環(huán)境的修復效果，結(jié)果見圖3。

綜合分析圖3可知，文章方法配制的Z-1植生袋出苗率雖然隨著植生袋建植數(shù)量的增加而降低，但在植生袋建植數(shù)量為1000個時，Z-1植生袋出苗率依然高于95%，該結(jié)果說明文章方法配比的植生袋基質(zhì)較為合理。從圖3（b）可看出，Z-1植生袋建植后，可有效修復道路邊坡的生態(tài)環(huán)境。綜上結(jié)果文章方法研究的植生袋建植技術在路域生態(tài)環(huán)境修復中的應用效果較好。

3結(jié)束語

路域生態(tài)環(huán)境修復是當代環(huán)保工程的重要一環(huán)，其中植生袋建植技術以其高效、便捷的特點，在生態(tài)恢復領域發(fā)揮著日益重要的作用。基于此，文章提出了路域生態(tài)環(huán)境修復中植生袋建植技術研究。該研究與某區(qū)域作為研究對象，通過準備試驗材料，設計植生袋規(guī)格、植生袋的基質(zhì)配比、植生袋建植技術流程等，優(yōu)化植生袋建植技術。通過對植生袋材料選擇、種植技術優(yōu)化等方面的深入研究，發(fā)現(xiàn)植生袋不僅能有效改善土壤結(jié)構，促進植被生長，還能顯著提升路域生態(tài)環(huán)境的整體質(zhì)量。在實際應用中，植生袋建植技術不僅減少了傳統(tǒng)修復方法所需的時間和人力成本，還通過良好的生態(tài)適應性，為路域生態(tài)環(huán)境提供了持續(xù)穩(wěn)定的恢復動力。