淺議邊坡生物防護與施工—以云南省元磨高速公路邊坡綠化為例

劉金茂

云南云嶺高速公路工程咨詢有限公司，昆明 650032

淺議邊坡生物防護與施工—以云南省元磨高速公路邊坡綠化為例

劉金茂

云南云嶺高速公路工程咨詢有限公司，昆明 650032

本文以元磨高速公路邊坡生物防護為例闡述了邊坡生物防護的設計原則、植物選擇與搭配、技術關鍵以及值得借鑒的經驗和施工方法。

元磨高速公路；邊坡；生物防護；施工工藝

邊坡是高速公路破壞最嚴重的地方，雨水的沖刷會造成邊坡水土的大量流失。所以，邊坡防護是公路建設當中的頭等大事，生物防護（邊坡綠化）又是邊坡防護的重要防護措施之一，其首要功能是生態防護，保護路基，穩定邊坡，恢復邊坡的自然生態,保證行車安全，其次兼具美化環境，提高行車的舒適性。近年來，隨著全國公路的大量興建，邊坡綠化的研究也越來越受到人們的重視，包括：設計思想、綠化的基本材料、植物的選擇和搭配、施工工藝等都有了巨大的變化，已不再是簡單的種植行道樹和草皮移植了，綠化的目的也不再僅僅是固土護路、凈化環境、交通視線誘導，而是發展成為了一種融科學、藝術、園林、生態、環保、美學等多功能集成的生物防護工程。云南地形、地貌、氣候復雜多樣，不同的路段邊坡綠化的設計、施工不同，元磨高速公路涵蓋了云南的大部分氣候類型和地形、地貌特征，具有較強的代表性。因此，筆者以云南省元磨線路段的邊坡生物防護為例，對邊坡綠化的植物選擇、搭配、施工工藝等進行了分析和介紹，以為云南的高速公路邊坡綠化提供參考。

1.施工概況

元磨高速公路全線位于東經101°341～101°101，北緯23°221～23°101之間，地處云貴高原西部，橫斷山脈南緣地區，橫跨哀牢山及無量山的山間河谷。路線走廊穿越復雜的地貌單元，區內高山峽谷特征明顯，河流切割深，呈“V”型，路線所經屬山嶺區及重丘區地形。全線海拔高低在400m～1700m之間。一年之中無霜期長，降雨量大，年均降雨量為1350～1406.2mm，且雨季多集中于6～10月份，占全年雨量的81%～83%，而11月份至次年5月雨量稀少，可明顯劃分為雨季和旱季；年均氣溫19℃，最高氣溫為42.3℃，最低氣溫-2℃，日照平均率為50。沿線大部分地段地質表層為沖積層，下面為三疊砂巖，泥質粉砂巖、泥巖、頁巖、石灰巖和白堊系的砂巖、泥巖、粉砂巖等。全線施工路段氣候多樣、地質、地貌復雜多樣，邊坡規模較大，開展生物防護工程技術難度也較大。首先，不同氣候下，適宜的植物不一樣，植物的配比效果不一樣，其次地質復雜，邊坡破壞程度不同，綠化施工技術也不能一概而論。因此，邊坡生物防護的設計、植物選擇、施工方法等都要因地質宜。

2.邊坡生物防護設計原則

2.1 因地制宜，因路制宜。合理規劃設計，盡量減少對原有植被的破壞。

2.2 經濟適用，易于管理。優先選用適應性強的鄉土植物，減少外來物種的應用，以維護當地植被和生態系統的穩定性。同時，在植物的搭配上輔以豆科固氮植物，以利于改良土壤。

2.3 目的明確，景觀協調。公路邊坡生物防護以固土護坡及恢復自然植被為主要目的，同時達到保護環境和綠化美化的效果。盡量做到喬、灌、花、草搭配，增加生物的多樣性，形成與原有植被協調統一的景觀植物群落，實現恢復植被和保護生態的目的。

3.植物選擇與配置

在實施邊坡生物防護時，植物選擇和搭配非常重要，關系到防護的效果和美化效果。云南干濕季節明顯，邊坡綠化面積較大，旱季灌水比較困難，所以在選擇植物種類上必須充分考慮物種的生物學特性和適應性，做到適地適樹。一般應選擇耐干旱、耐瘠薄、根系發達、覆蓋度好、易于成活、便于管理、同時兼顧景觀效果的草本或木本植物，并且應首選適應性較強的鄉土植物。邊坡以種植草本地被為主，根據不同地段的實際情況，采用叢植、列植等綠化模式，盡量做到喬、灌、花、草搭配，增加生物的多樣性，形成不同景觀的植物群落，以便長期有效的達到防護和景觀的效果。

元磨高速公路全線路段，地質狀況復雜，沿線氣候各異，全線溫差較大，為確保邊坡的綠化質量，對沿線水紋地質、氣候條件進行了詳細的考察并進行了認真的討論，最后在全線各種不同土質不同氣候的環境中各選不小于5000m2的邊坡進行試驗。根據試驗地點海拔的高低分別在低海拔地段和高海拔地段進行試驗設計，分別對高海拔和低海拔路段植物的選擇、喬灌草的搭配進行了試驗研究。

3.1 低海拔地段植物選擇與配置

此地段海拔523.7～759.4m之間，屬于干熱河谷所形成的南亞熱帶氣候，氣候炎熱干燥，年平均溫度23.8℃，最高氣溫42.3℃，最低氣溫3.8℃，終年無霜；雨量偏少，年均降雨量800mm，且多集中在5～8月，蒸發量大于降雨量，植被多為稀疏灌木叢。土質多為巖石、半風化巖石、土夾石等不同的土壤類型。因此，此路段應選擇耐旱、耐高溫、耐貧瘠，抗性強，適宜南亞熱帶生長的植物種類，建立喬、灌、草立體生態模式。經選擇試驗適合低海拔路段邊坡綠化的植物名錄如表1。在搭配上，遵循以灌木為主的原則，喬、灌木主要以車桑子、新銀合歡、刺樹、短萼灰葉為主，數量不宜太多，同時搭配一些豆科植物，不同路段的物種搭配比例根據氣候環境條件結合試驗結果進行適當調整和設計施工。

3.2 較高海拔地段植物選擇與配置

此路段屬中亞熱帶半濕潤氣候，雨量充沛集中在6～10月，平均降水量1130～1350mm，雨季多霧潮濕，適宜多種植物生長，干季氣候干燥多風。邊坡土質屬于風化巖石、半風化巖石以及土夾石等，宜選擇耐干旱、耐貧瘠、抗性強的植物，建立喬、灌、草立體生態模式。經選擇試驗適宜較高海拔路段的植物如表2。而像彎葉畫眉草、狗尾草、刺槐、東非狼尾草等無論在低海拔或高海拔地段均表現不好，適應性較差，不宜選擇使用。在搭配上，亦是以灌木為主，適當搭配一些豆科植物，喬、灌木主要以車桑子、新銀合歡、多花木蘭、短萼灰葉、木豆為主，數量不宜太多，不同路段的搭配比例根據試驗結果進行適當調整和施工。

3.3 適宜植物的生物學特性

3.3.1 低海拔地段適宜植物的生物學特性

這一類植物屬于干熱型植物，能耐高溫氣候，耐干旱，耐貧瘠，根系發達，保水固土能力強。亦可在亞熱帶地區較高海拔地段應用于邊坡綠化。

表1 低海拔地段

表2 較高海拔地段試驗的植物名錄

①大翼豆

廣布于熱帶和亞熱帶地區，多年生纏繞性草本。主根粗壯，入土深。莖匍匐，柔毛多，莖節能著地生出不定根，分枝向四周伸展，長達4米以上，形成稠密的草層，還可攀援生長。三出復葉，總狀花序，花朵多，6～12朵，深紫色，翼瓣特大。莢果直，扁圓形，含種子7～13粒，成熟時容易自裂，自我更新能力強。抗旱性強，喜溫暖濕潤的熱帶氣候，適宜生長溫度為26.5℃～30℃，能耐高溫，夏季生長繁茂，在年降雨量超過750毫米的地區都能種植成功。

②百喜草

為A33品系，多年生禾本科草本植物，匍匐走莖，根系發達且分布較深，根深達80～100cm，耐旱、耐高溫、耐寒性強，抗逆性比其他品系強。株高30～40cm，幼苗前期生長緩慢，后期生長旺盛，宜在長江以南地區栽培，適應性強，耐踐踏，適合與其它草種組配，其種間優勢強，綠期長達330d以上。

③柱花草

多年生蝶形花科草本植物，直立或半直立，喜溫濕，適生于熱帶和亞熱帶氣候，三出復葉，深根性植物，主根發達，深達1m以上。耐酸、耐瘠，耐旱能力強，亦可耐短期積水，幼苗前期生長較緩慢，后期生長茂盛，宜與多種草種混播建植密叢草坪。

④百慕達

狗牙根的一個品系，多年生匍匐型禾草。株高 l5～30cm，莖葉較細，葉色灰綠，莖節上著生須根，將莖緊固于地面，圓錐花序開展 ，結實性強。主要特點是植株低矮細柔侵占性強，能形成均一性較好的草坪。對土壤要求不高，喜溫暖濕潤氣候，耐旱、耐瘠性強。可應用于瘦瘠、緩坡地段的邊坡綠化。

⑤銀合歡

為豆科銀合歡屬木本植物, 適生于熱帶和亞熱帶地區, 稍耐陰, 耐旱、耐熱、不耐漬, 適于各種土壤栽植, 生長速度快,50～80cm高時應刈割摘心成灌林, 用作本邊坡防護效果極好。

⑥刺樹

又名勒籽樹, 為含羞草科含羞草屬多年生常綠灌木至小喬木, 生性強健, 速生,適應性廣, 可在我國華南各地種植, 是水土保持、護坡、牧場、果園和其它保護地的理想圍籬植物。

⑦車桑子

無患子科車桑子屬灌木或小喬木，高1～3m。小枝扁，有窄翅或棱，單葉，紙質，側脈多而密，葉柄短或近無柄。花序比葉短，密花。蒴果倒心形或扁球形，2～3翅。花期秋末，果期冬末春初。產于華南、西南、江西南部。分布于世界熱帶及亞熱帶地區。生于山坡、曠地或海邊，喜光，耐旱；萌芽力強，為固沙保土樹種。

⑧短萼灰葉

屬灌木，株高1～3M，枝有棱，密生褐色或灰色絨毛。奇數羽狀復葉，花白色，總狀花序頂生或腋生，長15～20CM；花冠長約2CM。莢果長，有種子10～15粒，種子輕易傳播。分布于熱帶和亞熱帶地區。適應性強，耐酸、耐瘠、耐旱，喜陽，稍耐輕霜，是土層淺、土夾石、土少石多的邊坡綠化先鋒樹種，具有一年內覆蓋地面和恢復植被的效果。適合作熱帶、亞熱帶地區公路邊坡綠化的優選灌木樹種。

⑨多花木蘭

木蘭科多年生灌木。生育期為176～215天，高80～220cm，莖直立。花期長，花量大，觀賞性強。莖干和根莖著生大量休眠芽，離地面10至20厘米的主莖部位刈割后，可重新萌發，再生能力強。適宜在南溫帶及亞熱帶中低海拔地區栽培，夏季高溫，雨量充足的地區，生長最旺。在冬季溫度低，但無持久的霜凍情況下，可保持青綠。喜光照、耐旱、耐瘠，壽命長，抗逆性強，但不耐水漬，低洼地不適宜種植。可單播，也可與其他牧草混播，枝葉多而密，覆蓋度大，根系發達，固土力強。

3.3.2 較高海拔地段適宜植物的生物學特性

這一類植物屬于暖濕型植物，喜濕潤氣候，耐干旱、耐寒能力強，但對高溫氣候適應較差、耐貧瘠、根系發達，壽命長，侵占性強，保持水土能力強。此類植物在熱帶、亞熱帶低海拔干熱河谷地段適應性差，在邊坡綠化中不宜使用。

①白三葉

豆科多年生草被植物。具匍匐莖，莖長30～60cm，匍匐生長，能節節生根，并長出新的匍匐莖；葉柄細長，掌狀三出復葉，小葉倒卵形或倒心形，葉面中央有“V”形白斑。莖葉綠色，光滑細柔；主根短，側根發達；頭形總狀花序，著生于自葉腋抽出的比葉柄長的花梗上，花小較多，白色或帶粉紅色 ，結實性強。喜暖涼濕潤氣候，生長適宜溫度 15～25℃；能耐濕、耐積水，喜肥沃濕潤、排水良好的微酸性土壤，不耐堿。適應性強，青綠期長，有較強的侵占性和再生能力，用于非堿性土壤邊坡綠化，是較理想的綠化草種之一。

②毛苕子

是春性和冬性的過渡類型，但偏向冬性，能在冬季生長，維持坡面綠色景觀。與春箭舌豌豆比，它的生育期較長，開花期及成熟期約推遲半月。耐寒能力很強，植株生長期能忍耐-30℃的短期低溫，種子發芽出苗的適宜氣溫為18～20℃，在此溫度下播種后5～6天即可出苗，在氣溫10～15℃時播種后8～12天出苗，低溫下成株莖葉生長緩慢，當氣溫稍有回升時，仍能繼續生長。不耐夏季酷熱，氣溫在20℃左右時，生長發育最快，氣溫超過30℃時，植株生長緩慢且細弱，大于40℃時出現漬害。耐干旱，能在土壤含水量8%的情況下生長，不耐水淹；耐瘠薄性強，在其他豆科牧草難以生長的鹽堿地、貧瘠地上都能種植。

③木豆

一年或多年生常綠小灌木，直立，株高0.98～3m。莖基部直徑可達6～7cm，根系非常發達，主根可達2米，速生 ，當年種植當年覆蓋率能達到70%～95%。喜歡溫暖的氣候，零下10℃則停止生長，生長最高氣溫極限為35℃。很耐干旱，較耐瘠，除易澇的粘土外，從砂土至粘壤土、石礫土等都可以種植。種在陡坡上作為防護林，既能固定土壤減少水土流失，其根瘤又能固氮增加土壤肥力，落葉可改善土壤結構增加有機質含量。

④紫花苜蓿

多年生草本植物，株高為100～150cm，莖上多分枝。三出復葉，總狀花序，有小花20～30朵，花紫色。喜溫暖半干旱氣候，日均溫15-20℃最適生長，高溫、高濕對其生長不利。抗寒性強。主根粗壯，根系發達，入土達3～6m，能充分吸收土壤深層的水分，故抗旱能力很強。對土壤要求不嚴格，沙土、粘土均可生長，生長期間忌積水，連續水淹1～2天即大量死亡。耐鹽堿，成株能耐0.3%以下的鹽分，在NaCl含量為0.2%以下生長良好。具根瘤，可固氮，是很好的自肥植物。冬季亦能生長。

⑤云南知風草

多年生禾本科草本植物。稈稍壓扁，具2～3節。葉鞘通常不具腺點。葉片通常對折或內卷。圓錐花序開展。小穗柄開展，小穗含4～10小花，紫黑色。花期10月。生于荒蕪草地，農隙地及水溝邊。耐旱、耐貧瘠，根系發達，耐踐踏，生長期長。

⑥葦狀羊茅

多年生草本植物，須根系發達。莖直立，疏叢型，高80～120cm。葉呈條形，圓錐花序，松散多枝。適應性極廣，能夠在多種氣候條件下和生態環境中生長。抗寒、耐熱、耐干旱、耐潮濕。冬季-15℃條件下可安全越冬，夏季可耐38℃的高溫。有一定的耐鹽能力，適宜在年降雨量450mm以上和海拔1500m以下的溫暖濕潤地區生長。長勢旺盛，年生長期270天左右，壽命較長，繁茂期多在栽培后3～4年。

4.施工工藝

云南元磨高速公路全線地質、地貌狀況復雜多樣，邊坡生物防護工程規模大，面積廣。為了實現建成山嶺重丘區綠色通道示范路和風景旅游線，邊坡生物防護任務艱巨，對施工綠化的工藝也提出了更高的要求。通過項目的實施，在邊坡生物防護上取得了值得借鑒的經驗和創新。

4.1 坡面處理

在綠化施工前，應對可以實施生物防護的邊坡進行處理，為植物的生根定植、生長發育創造好條件。清除坡面垃圾、雜物、廢料，對土壤硬度較大（非堅硬巖石）或較光滑的坡面沿等高線進行挖溝處理，對局部硬度較大的區域進行局部挖溝處理，陡邊坡則進行挖溝或挖魚鱗坑、穴。坡面不平整的進行平整。對于采用空心磚的應回填種植土并壓實，不必填滿，預留出2cm空間以利于攔截雨水和植物生長。

4.2 種子處理

4.2.1 種子質量檢測：噴播前對批量的喬灌草種子進行發芽率測定，并根據實際測定的面積，計算實際種子用量。

4.2.2 催芽處理：為了確保較高的種子發芽率、成活率，對一些種皮較厚的灌木種子、草種應進行播前處理，如溫水浸泡、催芽處理等，但嫩芽不宜過長，以免攪拌、噴播時損傷幼苗，影響成苗率。

4.2.3 制作丸衣種子：膠體粘著劑為4%羧甲基纖維素液，其用量為用種量的50%重量，將其與相應的灌木種子充分拌合，然后加入改良劑、鈣鎂磷和鉬酸銨（種子：改良劑：鈣鎂磷：鉬酸銨重量比例為1∶1∶1∶0.01），充分攪拌均勻，直到不見糊狀，成顆粒狀為止，如果有糊狀時再加鈣鎂磷。曬干后即可點播。此程序也適合機械作業，如可用水泥攪拌機進行攪拌。制作的丸衣種子宜及時播入土壤中。采用丸衣種子點播，簡化了施肥程序，方便施工。

4.3 兩步施工法

為了達到灌木為主的原則，在元磨高速公路的邊坡生物防護中，采用兩步施工法可以保證喬、灌木的數量。先點播喬、灌木，待喬、灌木長至2～3cm時，再進行液壓噴播植草。根據土質好壞，對應的兩步施工法為：（1）對于土質稍好一些的邊坡：挖穴點播灌木種子，穴的規格為深5cm～10cm，穴寬10cm～15cm，同時必須施足底肥，灌木種子和肥料按1∶2施入穴內或制成丸衣種子點播。穴間距按每平方米4～6穴進行施工，當灌木種子點種10天左右再進行液壓噴播草籽。（2）對于石質裂隙嚴重，風化嚴重的土夾石邊坡：采用袋苗移栽法施工，同時必須施足底肥，等移栽完畢后即進行液壓噴播草籽。兩步施工法不僅保證了灌木的綠化數量，同時也解決了喬、灌木幼苗生長速度慢與生長較快、密度較高的草本植物競爭水、肥、光照等處于弱勢的問題，能保證喬、灌木的正常生長。

4.4 覆蓋無紡布

選擇既能透水又能遮光的柔韌性好的無紡布及時覆蓋在噴播好的邊坡上，以防雨水沖刷，造成噴播材料的流失。同時，無紡布還能起到保溫、保濕的作用。覆蓋時應注意不留接縫，用U形釘固定。覆蓋后注意觀察種子發芽和生長情況，待草種功能葉生長穩定后及時拆除無紡布。

5.高速公路邊坡生物防護的關鍵技術

5.1 施肥技術

高速公路邊坡由于受到過嚴重的破壞，適宜植物生長的表層土壤幾乎都散失了，多為石礫含量較大的底層土、半風化巖石或土夾石等，要么堅硬、致密、透氣和透水性能較差，要么結構松散、保水保土能力差，土壤幾乎無團粒結構、有機質含量低，有效N、P、K極低，立地條件非常差，土壤肥力低下。所以，施肥是邊坡綠化中非常重要的一個環節，如何進行施肥非常關鍵。施肥一般可分作兩步，第一步，點播種子時施入底肥，在元磨高速公路的邊坡綠化中，草本植物采用種子與復合肥、穩定劑、纖維、染色劑等添加料拌勻后噴播，喬灌木種子采用穴狀施肥或是用肥料包裹種子制作成丸衣種子點播，直接施入或作為丸衣的肥料適宜用復合肥料；第二步，施追肥，植物成活后根據實際生長狀況可進行適當追肥，這一步屬于養護階段，一般在噴播實施兩個半月左右最好進行一次追肥，可以用尿素（5～10g/m2）或N、P、K(10∶10∶10)復合肥(20g/m2)追施,對于成坪植被，可在每年施2次追肥，分別于4～5月和秋季施肥。但不同路段邊坡情況不一樣，植被生長情況也不一樣，施肥量應根據實際情況進行調整，坡度大的高邊坡應加重穩定劑及纖維用量，石礫含量高的邊坡應加重纖維及肥料用量。

5.2 邊坡生物防護適宜雨季施工（施工季節）

云南干濕季節明顯，喬灌草的種植適合在雨季來臨時進行。雨季綠化，出苗整齊，護坡整體效果好，能充分體現液壓噴播植草快速、強制綠化的優勢，而且先鋒植物侵占較快，一月內即可成坪占領坡面，對沿線坡面的穩固、防止水土流失及強降水對坡面的沖刷、侵蝕有極好的作用。其次，雨季植草有利于植物的生長及秋季營養成分的積累，能保證其在漫長的旱季安全越冬并在春季返青，也有利于日后的養護管理，提高了種子的發芽效果和利用率，節約了資金成本。但須注意，高速公路邊坡大多坡度較大，應避免暴雨天氣噴播施工，在種子嚴重流失的情況下，應及時重播。噴播后應及時蓋好無紡布，以免雨水沖刷，造成噴播材料流失。對需錯季栽植的苗木采取裝箱假植，等到適宜栽植時再進行定植。

6.結語

高速公路邊坡生物防護工程任重而道遠，針對不同的地質情況和氣候條件需要實際考慮，應在有充分依據的情況下，靈活運用植物的生物學特性、防護性能、景觀性、多樣性等，此外，還應加強對鄉土植物的選擇和應用。通過對元磨線不同海拔地段適應植物的選擇和搭配亦可以在熱區邊坡綠化中選擇應用。

兩步施工法的應用確保了喬灌草的搭配比例，同時也有利于喬灌木木本植物和草本植物的協調生長，適合在邊坡防護工程中推廣應用。丸衣種子點播法也是本邊坡防護中的創新方法，操作簡便，效果較好，也可以進行推廣應用。邊坡在路域可綠化的面積中所占的比例最大，最適宜創造一個具有地帶性特點的植物群落，這一研究工作還需要廣大同仁的努力和深入研究。

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［2］劉書套.高速公路環境保護與綠化[M].北京：人民交通出版社，2001

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10.3969/j.issn.1001-8972.2011.24.020