高速公路植物隔離柵的應用研究現狀與展望

祝 婕，徐 慧，王 瑩，徐禮根

（1.浙江公路水運工程咨詢有限責任公司，浙江 杭州 310004；2.浙江大學 農業與生物技術學院，浙江 杭州 310058）

隔離柵又名護欄網，是用于公路、鐵路、機場、住宅小區、港口碼頭、花園、農場等場所的防護欄擋。高速公路隔離柵位于高速公路路基外沿，通常由金屬隔離柵和柱桿組成，將高速公路與農田、村莊、城鎮、山林等隔離分開[1]，可以有效防止人和動物隨意進入或橫穿高速公路，防止他人非法占用公路用地，保障行車安全，維護路產、路權的重要設施。據交通運輸行業統計，到2020 年我國高速公路總里程已達15 萬km，位居世界第一。交通基礎設施加速成網在提升綜合運輸保障能力的同時也帶來巨大的隔離柵需求，但傳統的金屬隔離柵由于材料易生銹老化使用期有限，后期維護成本高，也不夠生態環保。隨著人們環保意識和景觀欣賞水平的提高，對隔離柵的景觀處理要求也越來越高，已經不滿足于以往常見的金屬隔離柵模式。在這種情況下，高速公路植物隔離柵應運而生。

1 植物隔離柵的基本概念和特別功能

1.1 植物隔離柵的基本概念

當前，對采用植物作為高速公路隔離柵的防護形式并無統一的標準名稱，有稱生物隔離柵[2-3]，即與金屬材料相對，表明是用生物材料進行防護；有稱生態隔離柵或生態綠籬隔離柵[4]，表明其與傳統易腐蝕生銹的金屬隔離柵不同，具有生態環保性；有稱植物籬隔離柵和植物刺籬隔離柵[5-6]，表明是采用植物種植成籬笆狀起到隔離防護作用。本文將其統稱為植物隔離柵。植物隔離柵就是以有刺植物為主體材料、寬幅1 m 左右、進行高速公路隔離防護（防人畜穿越）的設施，沿著高速公路路幅外圍、公路紅線范圍內側用地邊界上，將高速公路與農田、村莊、城鎮、山林等隔離分開構成一道綠色的屏障型廊道，以取代金屬為主體材料的隔離柵，這對高速公路生態建設或生態高速公路建設具有積極的意義。

1.2 植物隔離柵的特別功能

植物隔離柵由于其使用的材料與傳統金屬隔離柵有很大的不同，在起到隔離柵作用的同時，更體現出獨特的功能。

1.2.1 隔離阻斷功能 植物隔離柵與傳統金屬隔離柵一樣，首先要起到隔離阻斷作用，其良好的隔離阻斷功能主要體現在：所選用的植物分枝密集，構成防止人和動物通行的空間障礙；植物枝干上的刺構成防止人和動物穿過的威懾能力；刺籬帶的寬度及高度構成防止人和動物跨越屏障[7-8]。

1.2.2 生態服務功能 與傳統隔離柵采用金屬材料不同，植物隔離柵由于采用植物為主體材料，因此體現出獨特的生態功能與特性。采用植物種植，有效節省鋼材、水泥等材料的用量，體現綠色公路節能減排的建設理念。植物根部具有固土保水效果，可減少水土流失[9]，通過枝、葉、根系生長覆蓋地面，能輔助阻擋路外滾入的土石進入路面[10]。在植物生命活動過程中，通過光合作用、呼吸作用、蒸騰作用吸附粉塵、吸收尾氣及其他有害氣體，凈化空氣、釋放氧氣，改善局部小氣候[11]。同時，由于植物隔離柵林帶具有一定的寬度及茂密度，因此還能部分吸收和降低噪音[12-13]，減弱高速公路給周圍居民生活帶來的不利影響。

1.2.3 景觀提升功能 金屬網構成的人工隔離柵與道路景觀不協調，易使司乘人員感到枯燥呆板[1]，且鋼鐵絲易生銹，銹蝕、倒塌后景觀效果極差。植物隔離柵可以有效弱化人工痕跡，達到公路景觀自然化，與周圍環境相協調[14]。同時，采用觀花植物、觀果植物、色葉植物、常綠植物等多種植物搭配種植成籬，還能美化公路景觀，提升公路視覺美學效果[2]。

1.2.4 環境教育功能 從環境心理學的角度考慮，適宜的景觀環境設計在符合人群行為的同時，也兼顧使用者的心理需要，舒緩駕駛員的緊張情緒與疲勞感[15-16]，使人產生情感上的共鳴，可以在潛移默化中起到教育引導功能。與墻體、欄桿、金屬隔離柵等“硬隔離”材料相比，植物隔離柵在有效分隔空間的同時，柔性材料刺籬植物能讓使用者充分感受被尊重、被信任，對刺籬阻斷不會產生反感情緒，在喜悅平和的心情中接受引導，體現“以人為本”的交通安全理念[14]。

1.2.5 維護管理成本低 植物隔離柵所選用的植物一般遵循“鄉土植物”原則，對本地環境有極強的適應性、耐旱性、耐貧瘠性，因此，后期管理養護工作簡單且使用壽命長[8]。相比于噴塑金屬隔離柵，生態綠籬隔離柵在受到外在破壞時，植物有一定的“韌性”和自我恢復能力，因此養護工作也大為減少。植物生長成籬后，可以達到長久穩定的隔離防護效果，無需進行定期隔離柵更換。

2 植物隔離柵的應用和研究現狀

2.1 植物隔離柵的早期應用

國內外很早就開始建造及維護植物墻，以達到籬笆的作用，用以在一定范圍內飼養家畜，或者保護田地里的作物不受野生動物的侵害。

在英國，18 世紀的《圍墻法案》是樹籬建造的著名時期。在北美，1750 年以后農民開始種植“活籬笆”或樹籬；20 世紀30 年代大平原防護林建設工程時期，美國中西部又開始大規模種植灌木籬墻和防護林。20 世紀70 年代，已經有了規則的、以單一樹種形成籬笆墻的種植形式，垂直和水平結構相對均勻，其中，歐洲以山楂屬Crataegus植物為主，美國則以橙桑屬Maclura植物為主[17]。在這一時期，植物籬與一些人為的結構，如溝渠、河岸或鐵絲網等結合的情況已經被注意到，但并未有深入的研究，也沒有將其與高速公路的隔離防護結合應用。

在國內，籬笆的產生與農業起源密不可分，以樹作籬是古人使用最早與最頻繁的防御手段，最早在新石器時代就已被使用[18]，勞動人民用枝葉密集的灌木栽種成籬帶，以保護庭院、美化環境[2]。柳樹Salixspp.，榆樹Ulmusspp.，酸棗Ziziphus jujubavar.spinosa，木槿Hibiscus syriacus等是中國古代百姓常用的制籬材料。而將植物籬笆應用于高速公路隔離柵的研究，最早在1992 年，浙江省交通設計院的許忠楠探討了用綠籬做高速公路隔離設施的可行性和經濟性[19]，認為南方溫暖濕潤的氣候對露天鋼鐵類構造物隔離柵的腐蝕作用很大，但對植物生長卻很有利，因此，在南方密植高綠籬或編籬與矮綠籬相結合等形式的綠籬做隔離設施是值得探討的，并以南方平原微丘區高速公路為例，在護坡道上列植間種原有行道樹和新栽珊瑚樹Viburnum odoratissimum，對比得出采用植物做隔離柵的經濟合理性。2002 年，廣西沿海高速公路防城港管理所在高速公路沿線種植光莢含羞草Mimosa sepiaria[7]，5 年后長勢良好，基本上起到了防護圍護作用，并總結出在植物配置、土壤改良、育苗繁殖等方面的經驗。

2.2 植物隔離柵的應用研究現狀

近十余年來，利用植物籬進行隔離防護的研究不斷推進，許多學者對各地區的刺籬植物特性、栽培技術等進行了較深入的研究和應用。

2.2.1 植物種類選擇 高速公路植物隔離柵刺籬植物的選擇是隔離人畜、防護成敗與否的關鍵。本文結合多位學者的工程實踐總結出刺籬植物封閉綠化中的樹種選擇原則，主要包括以下幾個方面：

一是有刺植物。要求有刺植物分枝密集、成籬封閉快、易整形、耐修剪[7,20]，且植物枝干上的刺以密度大、硬度高為好，從而能建成隔離封閉效果好的籬帶。

二是鄉土植物。鄉土植物具有栽植成本低、抗污染能力強、根系發達、萌蘗性強、病蟲害少、耐貧瘠、耐干旱的特性[10,21]，這樣能較好地適應高速公路路域環境，提高植株成活率與健康生長，有效降低成本，提升道路的生態環境效果[22]。我國地域廣大，不同地區的地理氣候差異較大，目前，已有多位學者結合立地條件、植物特性與實踐經驗，總結了適合湖南[2]、吉林[10]、貴州[15]、山西[23]、上海[24]、浙江[25]等地種植的鄉土刺籬植物。總體來看，馬甲子Paliurus ramosissimus，火棘Pyracantha fortuneana是各地普遍適宜種植且成籬效果較好的刺籬植物[2]。

三是觀賞植物。注重常綠植物、色葉植物、觀花觀果植物、芳香植物等的搭配，從而建成景觀優美的籬帶。常用的攀援植物有凌霄Campsis grandiflora，月季花Rosa chinensis，扶芳藤Euonymus fortunei等，花灌木有玫瑰R.rugosa，野薔薇R.multiflora，紫丁香Syringa oblata等，此外，還有通過引進篩選出的美國鋼刺Albiziasp.，日本造刺Gleditsiasp.等一些株型美觀、生長迅速、尖刺堅硬的植物種類[25]。

2.2.2 種植和配置技術 在植物繁殖上，與裸根苗相比，選用容器苗能有效提高植株成活率。吳建文[7]在高速公路剌籬防護帶上采用營養袋苗種植，其種植成活率比裸根苗提高達80%～ 95%，且植株生長速度快，年生長量達0.6～ 1.5 m，比裸苗提高50%以上。也有研究人員以扦插的方式在栽植應用中取得了良好的效果，許春興等[26]通過對河北太行山野生植物杠柳Periploca sepium使用生根粉進行硬枝扦插育苗實驗，發現8 月扦插成活率高。甘燦歡[27]針對苗木栽植成活率低、緩苗期長和不能全年施工等問題，提出了植物新型環保種植技術即無紡布容器苗種植技術，并建立了84.9 km 的生物隔離柵示范工程，隔離柵植物生長狀況良好，達到了隔離封閉的要求。

在植物配植模式上，常用的形式是在某一路段內確定一種主格調，然后鑲嵌一段自然式或規則式的變化段[1,28]，結合地方林地形成密實的植物防護隔離。2008 年，種高軍[25]選用冠幅10～ 30 cm 的植株進行工程種植，種植2～ 3 排以形成寬60～ 90 cm 的綠籬墻體。陳太勇等[29]針對焦桐高速公路沿線的自然環境狀況、土壤特點以及路體綠化特點，推介適于填方段和挖方段綠化和隔離防護的幾種植物配置模式。2011 年，常根柱等[20]選用2 年生苗在金屬封閉網內0.5～ 1.0 m 處定植帶刺灌木，4 年可形成刺籬植物封閉網。在已有的金屬隔離柵內側可綠化路段栽植刺籬植物，作為高速公路的第二道屏障，成籬后逐步取代日漸銹蝕的金屬隔離柵[21]是切實可行的做法。將綠化植物與金屬隔離柵相結合的公路景觀處理方式，可以使隔離柵盡可能地隱藏于綠色植物之中，達到自然、生態的效果。

2.2.3 抗旱性研究 由于高速公路周邊干旱貧瘠的立地環境，所以刺籬植物應具有較強的抗旱能力。在不同刺籬植物的抗旱性研究上，對常用刺籬植物進行干旱脅迫處理，對比篩選出抗旱性最好的植物種類。向佐湘等[30]對馬甲子、火棘、枳Poncirus trifoliata，金櫻子Rosa laevigata4 種湖南地區常用刺籬植物進行了對比研究，證明馬甲子的抗旱性最強。郭智濤[31]以玫瑰、皂莢Gleditsia sinensis，花椒Zanthoxylum bungeanum和黃刺玫R.xanthine4 種刺籬植物為試材，探究了干旱脅迫對其光合及生理特性的影響，經綜合分析評價確定了4 種刺籬植物的抗旱性強弱順序是皂莢 > 花椒 > 黃刺枚 > 玫瑰。肖姣娣[32-33]采用盆栽稱重控水法進行了野薔薇，紫葉小檗Berberis thunbergii‘Atropurpurea’，錦雞兒Caragana sinica以及蚊母樹Distylium racemosum，龜甲冬青Ilex crecatacv.convexa，龍柏Sabina chinensis‘Kaizuca’，紅葉石楠Potinia×fraseri這兩組綠籬植物的抗干旱對比，分別得出兩組刺籬植物的抗旱性強弱依次為紫葉小檗 > 錦雞兒 > 野薔薇，龍柏 > 蚊母樹 > 紅葉石楠 > 龜甲冬青。這些研究都為高速公路植物隔離柵優良植物種類的選擇及其養護管理提供了科學依據。

2.2.4 綜合效益評價 如何對生態綠籬隔離柵的功能效果進行綜合評價，也是當前研究的熱點。2011 年，董萍等[34]提出應建立綜合評價指標體系對植物隔離柵的綜合效益進行評價，并將所有指標劃歸為生態、經濟、社會三大類。2012 年，蒲玉琳等[35]對坡地植物綠籬的生態效益和經濟效益進行了討論與總結。2013 年，李一為等[36]從刺籬植物自身隔離性能、抗逆性能和景觀效應三個方面對16 種刺籬植物進行了評價，認為苦刺Solanum deflexicarpum，馬纓丹Lantana camara，兒茶Acacia catechu，葉子花Bougainvillea spectabilis的綜合隔離效果較好。2015 年，王姣雯[37]對植物籬的生態效益進行了全面分析，指出目前對植物籬技術的研究存在種類選擇與配置等方面的不足。2016 年，劉殿君等[38]分析了植物籬技術在防治水土流失中的生態效益及經濟效益，認為植物籬技術能夠有效地防治水源污染的問題。

2.2.5 相關技術規范 在技術規范上，交通部先后制定了《公路建設項目環境評價規范(試行)》（JT J 005-96）和《公路環境保護設計規范》（JTJ/T 006-98）等行業標準，這些規范對高速公路建設的生態環境保護、景觀與綠化設計等做了原則性的規定[39]。原國家林業局于2010 年發布了《植物籬營建技術規程》（LY T 1914-2010），規定了隔離植物籬一般采用雙行或多行喬、灌木樹種進行混交或純林配置并形成具有一定寬度的隔離帶。2013年，湖南省質監局發布了《高速公路生物隔離柵》（DB43T755-2013），規定了適用于湖南省高速公路的生物隔離柵的術語定義、植物要求、設計、施工和驗收，并列舉了湖南地區的14 種適用植物。2014 年，云南省質監局發布了《公路植物隔離柵技術規范》（DB53/T558-2014），規定了公路植物隔離柵植物選擇要求、設計要求、栽植及驗收要求、養護要求，列舉了云南公路常用的18 種刺籬植物。

3 展望

隨著綠色公路、生態公路、美麗公路、景觀公路、旅游公路建設理念的推進，植物隔離柵在高速公路隔離防護上的特別功能與應用價值將越來越受到重視。可以預見，隨著高速公路綠化模式和生態高速公路建設的不斷完善與發展，將有更多公路參建者和植物類科研工作者參與此項研究和實踐[40]，未來高速公路植物隔離柵能滿足越來越多元的需求。為此，提出以下3 點建議和展望。

3.1 做好植物籬建設與隔離防護功能之間的有效銜接

與金屬隔離柵安裝即可使用不同，植物籬由于植物材料生長需要一定的時間，所以在早期存在一段較長的植物生長成籬過程。在這一時期，由于植株矮小、枝葉稀疏、枝干上的刺尚未達到足夠的密度與硬度，所以不能起到隔離阻斷作用，此時單純采用植物刺籬防護的方式不能滿足實際需要[41]，這在一定程度上給高速公路的建設與使用帶來不便。因此，需要平衡高速公路施工建設與植物隔離柵種植時間的有效銜接，使得隔離柵植物能在高速公路通車前構建成籬，起到隔離阻斷作用。

3.2 做好現有金屬防護網與新栽隔離植物之間的合理銜接

在已經設有金屬隔離柵的路段，如何協調植物隔離柵與金屬隔離柵的關系，使綠籬植物作為高速公路的第二道屏障、逐步接替取代日漸銹蝕的金屬隔離柵的過程中兼具保證良好的公路封閉效果與景觀觀賞效果，是值得進一步考慮的事。在現有金屬防護欄處，種植刺籬樹種，一方面可對現有金屬防護欄起到加固作用不致年長倒伏，另一方面在不影響高速公路防護主體功能的同時使綠籬植物得到生長，從金屬防護網的短期效果轉換成植物隔離的長期效果，以彌補植物籬由于植物材料生長需要一定的時間以致在早期存在一段較長的植物生長成籬過程的不足。

3.3 做好科學研究與工程實踐之間的促進銜接

盡管植物隔離柵在國內外很早就開始建造及維護植物墻以達到籬笆的作用，但用于高速公路植物防護的隔離柵的研究仍然不多，近十余年來相對較多，主要集中在植物種類的選擇、栽培技術、抗旱特性、效益評價和規范制訂等方面，研究的深度還遠遠不能滿足生態保育、景觀提升、環境教育等高速公路生態型植物隔離柵的理想要求，因此，還有許多值得進一步的深入研究，諸如植物種類的選擇與有效配置研究、適地適樹研究、生態功能的提升與價值評價研究、完善技術規范參數制訂的科學依據等，不斷實踐高速公路植物隔離柵品種選擇多樣化、種植方法規范化、管理運營科學化、推廣應用模式化，推進高速公路植物隔離柵的健康科學發展。