結合肇慶地域水土保持現狀談工程植物生態模式

【摘要】針對當前我區水土流失現狀、成因和水土保持生態的原理進行分析，提出水保措施尤其要特別注重生態措施，才能形成具有良好的生態系統。通過本文對生態模式的分析，有助于引起社會對水土保持生態工程的重視，以構筑宜人的水保生態環境。

【關鍵詞】水土保持；生態模式；技術特點

Discussion on Plant Ecological Model Based on Present Situation of Soil and Water Conservation in Zhaoqing Region

Li Xue-wei

（Four city water conservancy and hydropower survey and design instituteSihuiGuangdong526200）

【Abstract】In view of the current situation of soil erosion in our region， the causes and the principles of soil and water conservation ecology， this paper puts forward that the measures of water conservation and water conservation should pay special attention to ecological measures in order to form a good ecological system. Through the analysis of the ecological model， this paper will help to pay attention to the ecological engineering of soil and water conservation in order to build a pleasant ecological environment.

【Key words】Soil and water conservation；Ecological model；Technical characteristics

1. 引言

水土保持工程設計是我院的主要專業之一，工程設計普及到肇慶地區各個市縣。特別是近幾年，隨著基本建設項目的不斷增加，水土保持工程呈現量大面廣，設計工程所形成的成果，關系到生態環境的可持續發展重大問題。因此，我們在水保設計中不斷地要求引入新概念、新措施，以構筑宜人的生態環境。經查閱了相關資料獲悉：我國目前仍是世界上水土流失嚴重的國家之一。土壤侵蝕遍布全國，而且強度高，成因復雜，危害嚴重，水土流失是影響可持續發展的最大環境問題。過去開發建設項目水土保持措施大都是注重工程措施，卻忽略了植物生態措施，如何形成具有良好結構水保生態系統，值得深度討論（圖1、2、3、4）。

圖1水土流失是環境的最大問題 圖2采土場水土流失狀況

圖3道路開挖引起的坡面崩塌圖4取土場裸巖風化

2. 水土保持的生態模式

開發建設通常會直接擾動土壤、破壞植被，減少了綠地面積，或使原有完整綠地破碎化，直接或間接破壞生態系統的結構與功能。因此，保護和恢復重建植被是建設項目水保工作的核心任務，而人工重建主要是模擬自然植物群落的種類成分和群落結構特點，建造并推動植

物群落的順行演替，以盡快形成為周圍環境協調的穩定植物群落。近年國內外興起的“生態工法”、“植被生態工程”等，成為當今工程水土保持的趨勢。

2.1生態模式中的必要工程措施。

（1）生態模式強調工程措施與生物措施的有機結合，最終發揮植物群落的作用。對開發建設項目在基建施工和生產運行中由于開挖地面或堆置棄土、棄石、棄渣等形成的不穩定邊坡，首先應采取必要的固土護坡工程措施。護坡工程主要有以下幾種（圖5、6、7、8）：

圖5廠房背山分層護坡綠化圖7植被護坡效果

圖6階梯護坡綠化圖8護坡面鋪草后一年效果

A.對邊坡高度大于4m、坡度大于1.0：1.5的，應采取削坡開級工程；

B.對邊坡小于1.0：1.5的土質或沙質坡面，可采取植物護坡工程；

C.對堆置物或山體不穩定處形成的高陡邊坡，或坡腳遭受水流淘刷的，應采取護坡工程；

D.對條件較復雜的不穩定邊坡，應采取綜合護坡工程；

E.對滑坡地段應采取滑坡治理工程。

（2）常用的工程護坡措施有干砌石護坡、漿砌石護坡、拋石護坡、混凝土護坡、噴漿護坡、膠泥噴涂護坡、灰漿或三合土等抹面護坡、錨噴護坡、錨噴網護坡。常用的植物護坡主要包括種草護坡和造林護坡，前者適用于坡比小1.0：1.5，土層較薄的沙質或土質坡面，可選用生長快的低矮葡伏型草種。后者適用于坡度10°～20°，在南方坡面土層厚15cm以上、北方坡面上層厚40cm以上、立地條件較好的地方，宜采用深根性與淺根性相結合的喬灌木混交方式，同時選用適應當地條件、速生的喬木和灌木樹種。在坡面的坡度、坡向和土質較復雜的地方，將造林護坡與種草護坡結合起來，實行喬、灌草相結合的植物或藤本植物護坡/更多情況下是采用工程護坡與植被護坡相結合的綜合護坡工程，包括砌石草皮護坡、格狀框條植被護坡、三維網植草護坡、纖維土等厚層基材噴射綠化工法護坡等，具體應用各種植物與工程措施時應該綜合考慮進行有針對性的選擇（圖9、10）。

（3）據報道：日本的各種地面綠化工程享有盛名，值得我們在建造坡面生態時借鑒。例如在日本鹿兒島縣屋久公園這一列入世界自然遺產的公園綠化時，認識到如使用噴射厚層基盤材料、種子及化學肥料的傳統施工方法會擾亂原有生態系統，但當地年降雨量非常大，而且公園土質為黏性質土，在坡面表層部分的土壤易侵蝕造成植物著生困難。為了解決坡面不穩定的問題，他們采用了在坡面上鋪設可降解的、對環境負面影響小的自然纖維植被墊防止侵蝕。鋪設這種纖維墊后，有效地防止雨水沖擊而造成的土壤團粒結構的破壞和土壤流失，從而穩定了土壤坡面，形成了植物的扎根環境。即使不進行播種（噴播種子），經過一定的時間也會恢復自然植被。這種施工方法特別是在自然公園內恢復自然植被時效果非常好。當然這種方法有時也受到坡地土質、坡度等的限制（圖11、12、13、14）。

圖11道路轉彎擋土護坡植被圖13樓房邊坡綠化

2.2生態模式的植物群落設計與配置。

（1）建設項目水土保持的生態模式的設計與配置，關鍵是結合工程需要，遵循生態規律，以植被護坡保土為中心，推動群落演替和生態恢復。在植物措施應用過程中應該充分認識當地的生態條件，注意遵循優先使用鄉土植物、提高生物多樣性、優化綠地配置等原則。首先要按照生物適宜性原理選擇物和營造適合它們生長的生境條件。優先使用鄉土植物，是因為當地物種是經過長期與環境協同進化而來的。進行生態恢復前，要對當地的氣候、土壤和野生植物資源進行必要調查，找出與當地環境相適宜物種，尤其是野生草種、野果灌木和喬木等物種和經濟植物，以便根據這些物種的特性營造易于生存的土壤等條件，達到有目的的生態植被恢復。然后促進生物群落按進展演替進行生態恢復，即推動植物群落從先鋒植物（一般人工選擇草類植物）→當地草種→灌木→喬木（陡坡或土層太薄則不一定能恢復到喬木群落）的序列發展。前期植物的選擇尤其重要，因為它關系到初期有效保持和改良人工固定的土壤，一般應選擇根系發達，生長迅速的一年生草類，為更快改善土壤結構和養分自給能力，應考慮客土、增施基肥，甚至結合使用豆科植物和菌肥。同時要根據生態位理論及生物多樣性原理，在生態恢復過程中避免引進生態位相同的物種，盡可能地使物種的生態位錯開，避免種群間的直接競爭。

（2）在城市等人群來往較多的場所如公園和道路的出入口等處的各種坡面，為了盡快綠化和穩定坡面，防止坡面土壤侵蝕，一般情況下是先栽種草坪草，但其后的培育目標及對應的管理則不明確，其結果經常出現次生演替，導致雜草叢生和植被退化。因此，在經常進入人們視野的坡面上設計植被生態工程，應該積極采用花草造景和地方特色園林樹種的綠化方案，提高其景觀生態效果。設計時要充分考慮到綠化對象的坡面形狀、周邊環境狀況等，以提高綠化景觀效果（圖15、16、17、18）。

3. 開發建設項目水土保持生態模式的研究

生物控制或生物建造工程，也指利用植被進行坡面保護和侵蝕控制的途徑與手段。隨著人們對植被和侵蝕之間的因果關系以及對植被坡面保護作用的認識不斷加強，使植被越來越成為控制侵蝕和穩定斜坡的一個有效措施。不同的工程項目可能造成不同形式和程度的擾動土壤、裸露地表和坡面，其水保策略和措施也應有針對性，特別是坡面生態重建。例如，目前我國公路邊坡坡比一般為1：1，即45°，有的甚至達到60°以上。在歐美許多國家為了減少公路水土流失，恢復自然植被，一般采用很緩的邊坡。但邊坡越緩，占地越多，土方量越大，造價也就大增加，這在我國不太現實。而在陡峭的邊坡上地行植物種植無疑存在很大的困難。

4. 坡面生態工程技術特點

坡面生態工程技術主要包含如下方面：

4.1土壤保持技術。

它通過對坡面的有效固定和覆蓋，及時保護表土，防止表土侵蝕和土壤退化。主要技術包括草皮移植、草籽播種、喬灌播種、抗蝕網格和活技網格，目前高陡邊坡護坡工程上廣泛推廣應用的有客土噴播、三維植被網護坡、土工格室植草（灌）護坡、漿砌片石格框植草（灌）護坡和蜂巢格網植草護坡等技術。前幾種方法后面將有詳細介紹，而蜂巢格網植草護坡就是運用一種經特殊處理后既具有一定強度，又具有不生銹、防靜電、耐腐蝕功能的涂膜鋼絲，經機械紡織形成蜂巢格網箱籠后，充填石料或結合噴播等植草，用于公路、堤岸、山坡等水土易流失坡面的防護技術，有些護坡雖有植被，但綠意不足（圖19、20）。

圖19道路邊坡綠意不足圖20橋頭護坡植草

4.2地表加固技術。

（1）它通過植物根系固持土壤，降低土壤空隙水壓來加固和提高抗滑力。主要技術包括活扦插、枝條籬墻、活枝 捆垛、排水式活枝捆垛、溝壑式栽種、壓條和枝干籬墻等。

目前我區的坡面生態工程基本上以草本植物治理為主，主要技術有草種散播、種植槽植草、植生帶、噴播技術和加筋草皮卷，其中噴播技術是目前較先進的一項技術，已在許多高速公路工程邊坡治理中得到全面應用，并取得了良好的效果。“客土噴播”技術的核心是在巖石坡面上營造一個既能讓植物生長發育而種植基質又不被沖刷的多孔穩定結構。它利用專用的噴射設備將土壤、有機質、保水材料、肥料、改良劑、專用防蝕劑、專用黏合劑和植物種子等混合后噴射到巖土上，由于專用黏合劑和防蝕劑的黏結作用，混合物可在巖石表面上形成一層連續的具有孔隙的硬化體。一定程度的硬化使種植基質免遭沖蝕，而混合物中的保水材料、營養成分適合植物種子的生根發育。為保持基質的保水要求，最好在基質中加入保水劑，保水劑是遇水可以反復吸收膨脹500～1000倍的一種化學材料，無毒無害，在干旱時，保水劑中的水分又可以緩釋給植物的根系。當種植基層中的保水劑全部吸水膨脹后，可以供應草坪持續干旱30～60天的生長需要。保水劑又稱為高吸水性樹脂、超強吸水劑、固體水或高分子吸水劑，是利用強吸水樹脂制成的一種具有強力吸水、保水能力的高分子聚合物。它能迅速吸收比自身重數百倍甚至上千倍的去離子水，數十倍至近百倍的含鹽水分，并且具有重復吸水的功能，吸水后膨脹為水凝膠，然后緩慢釋放水分供種子發芽和作物生長利用，從而增強土壤保水性能、改良土壤結構、減少水的深層滲漏和土壤養分流失、提高水分利用率。保水劑適合在降水稀少、雨水分布不均勻的地區以及缺少灌溉水源的地區使用（圖21、22）。

（2）隨著生態學理論日漸被越來越多的人接受和應用于坡面治理，植物在治理嚴重水土流失中的重要地位得到更進一步的確認，控制侵蝕的效果也有明顯的提高。全由于對植被演替的規律的深層次規律認識不足，工程的實施仍帶有很大的盲目性和隨意性，不少坡面治理失敗很大程度上與此有關。

4.3裸露區植被工程原理的深入研究。

一項技術的應用必須要有完善的科學理論來支持，就我國巖石邊坡植被護坡的發展現狀來看，盡管越來越多的人關注這一技術途徑，其原理和方法也得到迅速的發展和應用，但是到目前為止，它還基本上建制在定性的和經驗的發展階段，特別是巖石坡面條件下植被根系力學效應的定量研究，還不足從理論上支持這一技術途徑，深入研究其科學原理，對技術的應用具有重要的科學意義（圖23、24、25、26）。

4.4裸露區植被生態系統主導生態因子的動態過程研究。

對諸如巖石邊坡這樣的特殊生境，其水分、養分的保蓄能力極低，熱容量小、溫度日變幅大，使一般的植物難以正常生長。因此，在人工植被群落建植過程中，闡明水分、養分及熱通量等主要生態因子的動態變化過程、植物生長過程與主要生態因子的相互作用關系是構建開發工程裸露區水保植物群落的理論基礎。深入研究人工植被群落建植過程主控生態因子的動態變化過程，可建立裸露區植被生長過程與生態因子之間的耦合模型和調控技術體系，實現建立裸露區穩定植被群落的目標。

4.5植被水保工程效應效果評估及預測預報信息系統開發。

信息技術在水保工程植被護坡建設中的應用應以建立和完善網絡運行和效果評價為突破，包括植被護坡工程效果的信息采集、處理、傳輸、共享技術的網絡化系統；計算機控制作業技術的研究；應用遙感等監測巖石邊坡植被生態環境的變化以及工程效應效果評價技術體系等（圖27、28、29、30）。

4.6工程措施與植被措施的有機結合。

工程護坡的不足之處是缺乏生態效果，但是對邊坡有支擋加固作用，為植被生長提供穩定環境，特別是在邊坡植被防護與工程防護有機結合尤為重要，不僅是做到坡面綠化，而是將工程防護和植被防護有機結合起來，形成穩固而生態景觀效應的防護結構體系。因此，在進行植被護坡設計時，首先判斷邊坡是否穩定，若不穩定，則采取合理措施支擋加固，然后進行邊坡綠化設計。對于穩定邊坡，有時為了防止表層局部坍塌、風化、雨水沖刷等因素引起的表層也需要預先采取工程防護。工程防護和植被防護更好地有機結合，達到既有效地支擋加固坡體，又在坡面上看不見工質結構，顯現植被和優美景觀的目的（圖31、32、33、34、35、36、37）。

5. 景觀效果的優化設計

（1）目前植被護坡發展趨勢是不滿足于單一品種的植草綠化，而是選用多品種結合取得綜合綠化效果。正因為如此，護坡的景觀設計應運而生。因此在進行景觀效果設計時應考慮以下兩個問題。

（2）一是與周圍環境相協調。在選擇植被種類時，應考慮邊坡所在地的植物類型、植被環境。這樣做的目的是讓邊坡的“小環境”與當地植被的“大環境”協調一致，產生一種總體的

景觀效

果，否則小環境的景觀設計再好也無濟于事不能持久。更重要的是在一定時間后，應使“小環境”融合于“大環境”。

（3）二是合理選擇主景。主景的選擇很關鍵，應根據邊坡所在地的環境條件來確定。例如根據邊坡環境條件選擇草原被作為護坡目標，則應以草坪為主景，將喬、灌、花按一定比例合理配置在草坪的不同位置，用來加深和襯托草坪主氣氛。草坪草應以多種草類混栽，做到四季常青。

總之，我區的植被坡面生態工程還處于起步和探索應用階段，我們不僅要善于借鑒和引用國際上的研究結果，更要結合本地的實際情況，加強完善和做好水土保持生態領域的工作。

參考文獻

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[3]許文年等，挖方巖石邊坡綠化技術研究，三峽大學學報，2003.25（2）101～104.

[文章編號]1619-2737（2017）04-10-562

[作者簡介] 李學偉，學歷：工學碩士學位，畢業于華中農業大學環境工程、水土保持，職稱：高級工程師，工作單位：四會市水利水電勘測設計院，副院長。