鐵路沿線植被景觀建設(shè)方法探討

霍俊芳，張 菊

（1.鹿泉金隅鼎鑫水泥有限公司二分公司，河北 鹿泉 050200；2.唐山市豐南區(qū)林業(yè)局，河北 豐南 063300）

鐵路沿線植被景觀建設(shè)方法探討

霍俊芳1，張 菊2

（1.鹿泉金隅鼎鑫水泥有限公司二分公司，河北 鹿泉 050200；2.唐山市豐南區(qū)林業(yè)局，河北 豐南 063300）

鐵路建設(shè)會導致通過區(qū)地層或山體不穩(wěn)定、植物覆蓋率降低、風化作用加強、水土流失加劇等問題，鐵路沿線生態(tài)環(huán)境保護受到了前所未有的重視，植被景觀建設(shè)是鐵路沿線生態(tài)環(huán)境建設(shè)的重點和難點。該文根據(jù)鐵路沿線的環(huán)境情況，總結(jié)了鐵路沿線植被景觀建設(shè)原則，植被景觀建設(shè)技術(shù)方法，鐵路沿線植被景觀建設(shè)過程存在的問題及解決途徑，為生態(tài)恢復技術(shù)在鐵路沿線的產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用提供參考依據(jù)。

鐵路沿線；景觀建設(shè)；生態(tài)環(huán)境保護；生態(tài)恢復

鐵路工程建設(shè)通常會對通過區(qū)地表結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大改變，通過加載、卸載、滲流、熱流等多種作用形式對沿線生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生擾動，導致區(qū)域地層或山體不穩(wěn)定，植物覆蓋率降低、風化作用加強、水土流失加劇等后果[1]。鐵路對沿線環(huán)境的影響一般在線路兩側(cè)300m以內(nèi)。當擾動強度超過環(huán)境的承載力時，造成環(huán)境的不可逆破壞，進而可能產(chǎn)生次生災(zāi)害；由此導致滑坡、泥石流等嚴重地質(zhì)災(zāi)害，并對交通線路形成損壞。一般來說，線路越長，通過區(qū)地質(zhì)環(huán)境越復雜，其影響和破壞的程度就越大。據(jù)不完全統(tǒng)計，世界上75%以上滑坡災(zāi)害與人類工程活動有關(guān)；中國鐵路沿線由于人為原因形成的泥石流溝就有170多條[2]。

1 鐵路建設(shè)對環(huán)境的影響

1.1 征占用地、破壞植被

工程建設(shè)中路基填筑、橋遂建設(shè)、取棄土作業(yè)、施工便道、倉儲等不可避免要占用土地、鏟挖植被，或者壓實地面、踏踩地表覆蓋層，從而改變地表結(jié)構(gòu)。在戈壁荒漠、山地等生態(tài)脆弱地帶，這種活動會因擾動地表“結(jié)皮”或“礫冪”，破壞土壤和植被結(jié)構(gòu)，促進沙漠化或石漠化的發(fā)展。

1.2 加速沿線水土流失

鐵路建設(shè)將對沿線土壤產(chǎn)生壓踏和損毀，導致土壤和植被結(jié)構(gòu)破壞，土壤微生物消失，土壤毛管水消失，進而導致土壤貧瘠化，無法提供水分和營養(yǎng)物質(zhì)供植物生長。建設(shè)工程對區(qū)域環(huán)境產(chǎn)生帶狀切割和斑狀切割，過多的裸露地面，地表水流沖刷嚴重，加速水土流失狀態(tài)，并可能誘發(fā)嚴重生態(tài)環(huán)境問題，如：滑坡、泥石流等。

1.3 阻隔野生動物活動

鐵路工程為線型工程，工程建設(shè)將會對整體生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生線性切割，將原有生境一分為二，使區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的物流、能流、物種流被迫發(fā)生改變，尤其是會對野生動物的活動形成阻隔。此外，工程建設(shè)占用大量土地將會使原來棲息于這些地區(qū)的野生動物失去部分自然棲息、繁殖的場所及食物基地[3]。一些敏感的、對棲息環(huán)境要求較高的野生動物將會受到鐵路建設(shè)的影響。

1.4 生態(tài)型用水的阻隔

生態(tài)型用水是指保證恢復和維持生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展所需的水量，即提供一定質(zhì)量和數(shù)量的水給自然生境，以求最小化地改變自然生態(tài)系統(tǒng)的過程，并保護物種多樣性和生態(tài)完整性[4]。生態(tài)型用水在人類的建設(shè)開發(fā)活動中往往被忽視。由于原有地貌甚至地質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變，原有的地表水和地下水徑流方向被迫改變，有時會引起局部生態(tài)用水產(chǎn)生嚴重短缺的問題。

2 鐵路沿線景觀植被選擇原則

植被選擇是鐵路沿線植被恢復成功和區(qū)域良好景觀建立的關(guān)鍵因素，在植物種類選擇上需要考慮多方面的因素，如土壤條件對植物的制約性、植物與周圍景觀的融合性、植物的生態(tài)效應(yīng)、植被的自然演替規(guī)律等。

2.1 以土壤條件為基礎(chǔ)

鐵路建設(shè)過程中大量的開山挖石使原有的土壤條件產(chǎn)生了較大的改變，表現(xiàn)為土壤缺損程度高、穩(wěn)定性差、土壤水肥分布不均勻、土壤硬度大、過高或過低的pH值等，為了保證植物栽培的成功，建立長久的、自然的景觀格局，在選擇植被類型上應(yīng)充分考慮其對貧瘠土壤的適應(yīng)性。

2.2 從景觀融合的角度考慮

景觀是指土地及土地上的空間和物質(zhì)所構(gòu)成的綜合體。它是復雜的自然過程和人類活動的烙印。景觀具有經(jīng)濟、生態(tài)和文化的多重價值，已成為表達社會和自然空間特征的常用方法。而景觀格局特征在維護生物多樣性，保護物種，完善整體結(jié)構(gòu)和功能，促進景觀結(jié)構(gòu)自然演替以及抗干擾能力等方面是不同的[5]。現(xiàn)在，人類對景觀結(jié)構(gòu)的影響將隨著人類歷史的延長和技術(shù)的發(fā)展而越發(fā)強烈，隨著人類活動范圍的日益擴大，正在有越來越多的自然景觀被人工景觀所逐漸代替[6]。

根據(jù)黃土高原地區(qū)以往盲目改造林相和追求植樹造林面積導致生態(tài)建設(shè)失敗的教訓說明，對景觀生態(tài)價值的認識與區(qū)域生態(tài)安全評價，需要考慮區(qū)域生態(tài)承載力[7]與景觀生態(tài)服務(wù)功能的持續(xù)性[8]等多方面因素。Ludwing等[9]在4種不同景觀結(jié)果中的研究表明：景觀中的灌叢斑塊對景觀功能有重要影響。沒有灌叢斑塊的景觀其徑流損失比有斑塊的景觀多25%，條紋狀和線狀灌叢鑲嵌格局比點狀灌叢鑲嵌格局截獲徑流的能力高8%且生產(chǎn)力提高10%。而且灌木與喬木有利于路域景觀與周圍景觀的相互融合。

鐵路沿線景觀的再造需要充分考慮區(qū)域原有景觀的協(xié)調(diào)性和人工景觀的穩(wěn)定性。由于鐵路沿線工程建設(shè)對環(huán)境的高強度破壞，建議在平原采用以喬木為主的風景防護林景觀，在山區(qū)則采用以灌叢、灌草叢為主的生態(tài)和風景兼顧的地表保護景觀。

2.3 從生態(tài)效應(yīng)考慮

2.3.1 穩(wěn)定邊坡結(jié)構(gòu) 植物對增強鐵路沿線邊坡的穩(wěn)定性有一定的貢獻。據(jù)孟慶華等[8]報道，在地形梯度上設(shè)立灌叢緩沖帶和減少斑塊面積，建立鑲嵌景觀格局，相當于減少了坡長和坡度，增加了邊坡的穩(wěn)定。眾多學者（張洪江、許岳飛、石禮培、鄧輔唐等）[10-13]均認為栽植多種植物類型，有利于增加坡面粗糙度、削弱徑流動能以及雨滴勢能、降低水蝕對坡面的破壞。因此，草、灌、藤相結(jié)合的多種形式的植被類型更有利于邊坡的穩(wěn)定，在邊坡的植物選擇上應(yīng)盡量豐富植被類型。

2.3.2 增加土壤保水保肥能力 土壤中養(yǎng)分和水分的含量對植物的生長有一定作用，而植物對土壤的水肥能力也有一定的反作用。許岳飛等人[11]將豆科灌木（Cajanus cajan）、銀合歡（Leucaena leucocephala）、禾本科牧草非洲狗尾草（Setaria sphacelata）、高羊茅（Festuca arundinacea）以及豆科藤本牧草大翼豆（Macroptilium atropureum）、豆科草本白三葉 （Trifoli um repens） 和雜三葉（Trifolium hydridum）進行組合，以測定不同組合方式的水土保護效果，最后通過水土保持功能的多項測定分析，“灌+草+藤”復合型模式——“木豆+非洲狗尾草+高羊茅+大翼豆+白三葉+雜三葉”模式優(yōu)于其他模式。究其原因，可能是因為灌草藤地有效的改變了毛管孔隙度與非毛管孔隙度比值。另外凋落物增加地表覆蓋度，降低地下水分蒸發(fā)。還有豆科植物有著很強的固氮能力，增加了土壤中的養(yǎng)分。據(jù)Lal R[14]報道，合歡等高等植物籬—農(nóng)作物系統(tǒng)中徑流攜帶的NO3—N、PO4—P養(yǎng)分損失較籬耕坡地為少，但徑流中鹽基離子（Ca、K、Mg、Na）卻比較高，他認為是由灌木植物籬的深根系擴大了養(yǎng)分循環(huán)的范圍，將下層土壤中鹽基離子吸收到地上部分而進入表土所致。而Mittal S P et al[15]的研究表明，豆科樹種銀合歡修剪的枝葉作為綠肥，在化肥昂貴地區(qū)可以替代部分化肥，尤其氮肥的作用。這些都說明了適當?shù)闹参锎钆淇梢詼p少水土流失、改善甚至增加土壤肥力，特別是豆科植物在邊坡土壤水肥不足的情況下具有重要的意義，在植物選擇時應(yīng)多加考慮。

3 鐵路沿線植被景觀建設(shè)存在的問題及解決途徑

一般來說，植被的重建與恢復應(yīng)遵循所處地區(qū)的經(jīng)濟與自然環(huán)境條件。通常有3種途徑：第一種是使其自然恢復，不作人為干擾，恢復過程需要很長的時間；第二種是在人類的幫助下，恢復到初始狀態(tài)，如果成功就成為真正的恢復，如果不成功可能就恢復到某一階段；第三種是直接建立人工植被[16]。鐵路沿線情況特殊，因其土壤養(yǎng)分、水分等受限制，自然恢復通常難以進行，而建立人工植被這種途徑被廣泛應(yīng)用，但是實踐證明這種方法也是不理想的。很多邊坡植物在栽植初期生長旺盛，覆蓋率高，水土保持效果也不錯，然而隨著時間的推移，植物就會出現(xiàn)衰退現(xiàn)象，難以形成穩(wěn)定的植物群落。

究其原因，一是在生態(tài)修復過程中較多采用草本植物，對灌木、藤本植物的應(yīng)用較少，植物群落缺乏多樣性；二是生境基材的適應(yīng)性和可持續(xù)性不夠；三是建植植物覆蓋率過高不利于鄉(xiāng)土植物侵入。因此在建立人工植被的同時給予空間讓其能夠自己進行恢復的方式成了我們的最優(yōu)選擇。邊坡植物防護的最終目的是建立一個穩(wěn)定健康的植物群落，恢復其原有的生態(tài)功能，因此在邊坡防護中不僅要考慮近期控制水土流失、泥石流等自然災(zāi)害的需求，同時更應(yīng)考慮未來群落演替的類型，根據(jù)不同的防護方法和植物群落的演替規(guī)律，對目標植物群落進行合理的設(shè)計。在進行目標植物群落類型設(shè)計時應(yīng)找出不同坡面生態(tài)修復的限制因子，針對不同的限制因子，設(shè)計不同的群落類型，選擇不同的物種。此外，還應(yīng)注意選擇不同生態(tài)位的物種，盡量用生態(tài)適宜性強的本地植物。確定可能恢復的目標植物群落，據(jù)此來構(gòu)建坡面先鋒植物群落，改善坡面土壤，小氣候條件以便為最終演替的目標植物群落創(chuàng)造有利條件[17]。卓慕寧等[18]認為，草本植物可作為先鋒植物，豆科植物可改良邊坡貧瘠的土壤環(huán)境，有利于當?shù)剜l(xiāng)土植物的自然繁衍演替，從而達到人造植被向自然植被方向演替的目的。

4 小結(jié)

鐵路沿線植被景觀建設(shè)不僅要求考慮景觀效果，還要考慮其生態(tài)功能、植被演替規(guī)律和地質(zhì)安全性。因鐵路沿線土壤條件的特異性，在植物配置時不僅要考慮景觀與環(huán)境的融合，土壤條件和植被的正常生長和演替也是關(guān)鍵因素。選擇適宜的植物種類和創(chuàng)造良好的群落結(jié)構(gòu)是植被恢復成功的保障；草本植物早期生長快，對防止初期的土壤侵蝕、減少水土流失效果好；豆科灌木植物具有固氮作用，改良土壤效果好，鄉(xiāng)土灌木適應(yīng)性強，能促進群落順向演替；喬木可防風固沙、保持水土、維持邊坡的穩(wěn)固，對邊坡生態(tài)恢復的作用明顯；喬灌草群落保持水土的能力要強于灌草群落和草本植物群落，故在鐵路沿線植被景觀建設(shè)過程中，應(yīng)營造合理的喬灌草植物群落。

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2012-08-15