草在深圳水徑大型礦山群水土生態修復中的應用

黃成燕，王佐成，胡 榮，孫發政

(1.深圳市大自然生態園林技術有限公司，廣東 深圳 518131；2.深圳市鷗富創展投資有限公司，廣東 深圳 518112)

人與自然的關系追根溯源歸結為人與水的關系、人與土的關系、人與植被的關系，即人與水土生態的關系[1]。人類生產與建設不斷地改變和破壞自然水土生態，但同時也在建立新的人工水土生態。礦山開采及其生態修復，是人類破壞自然水土生態、建立新的人工水土生態的典型之一。

深圳是我國最早的經濟特區，城市開發強度之大、速度之快，在全國是少有的。因此，城市水土流失、生態破壞等問題非常突出，較早地遇到并開展了邊坡研究和治理實踐，取得了一系列的經驗和成果[2]。據2000年統計，深圳市遺留各類裸露山體邊坡達669處，不僅造成嚴重的水土流失，還嚴重影響城市生態景觀。這些裸露邊坡大部分屬于巖質邊坡，無土、缺水、少肥，生態修復難度較大。通過大規模的攻關研究和實踐探索，涌現出了客土噴播、噴混植生、組合噴草、植生槽、掛籠磚、生物磚排水等實用技術，并綜合運用不同治理技術組合，實現邊坡治理效果的最佳化[3]。

深圳水徑大型礦山群位于深圳市龍崗區布吉街道西北側，布龍公路南側，清平高速橫穿而過，總面積171.3萬m2，處于深圳市中心半小時交通圈內，交通便捷，區位優勢明顯，寸土寸金。礦山群整治前，已露天開采多年，其開采范圍內山體破碎、坡高壁陡、黃土裸露、塵土飛揚，對周邊已建成街區的安全和環境影響極大。2006年8月，深圳市規劃部門形成了規劃指引，確定了整體場平整治方案，按照場平整治—生態修復—規劃建設三個環節，保護和開發利用該片區土地資源。

深圳水徑礦山群分為3個區，即清平高速以西為西區，位于生態控制線以內；清平高速以東分為東北片區和東南片區，是主體工程整治區域，包括振興、羅定、保羅、水徑第五、華興石場等，加上周邊一并場平，整治和生態修復面積119.6萬m2。2008年7月，深圳市大自然生態園林技術有限公司進場，與場平主體工程同步推進生態修復施工。至2021年底，主體場平工程已基本完成，礦山群的生態修復施工也經歷了13年，規模和年限均屬深圳之最，在生態修復的技術、路線、方法、理念、管理等方面，形成了諸多新的認知和體會。下面從水土生態視野就草本植物在該礦山群生態修復中的應用成效、施工方法、創新亮點等作一介紹，供交流、借鑒。

1 水徑礦山群自然概況及整治前后的水土生態

1.1 自然概況

水徑礦山群地處低山丘陵區,屬南亞熱帶海洋性季風氣候區，夏季受東南季風的影響,高溫多雨，冬季受東北季風和東北信風以及北方寒潮的影響,干旱稍冷。全年平均氣溫22.4 ℃，最高月均氣溫為28.1 ℃,最低月均氣溫為 12.1 ℃,極端最高氣溫36.6 ℃,極端最低氣溫1.4 ℃,10 ℃以上年均積溫8 107 ℃,全年無霜。雨量充沛,年均降水量為1 948.4 mm,最高年份達2 662.2 mm。降雨主要集中在每年的5—9月,期間也是臺風季節，盡管正面登陸的臺風年均不到1次,但由于從周邊經過的臺風會給本區帶來暴雨或大雨,從而導致本區5—9月降雨量超2 000 mm。年均相對濕度為79%;年均蒸發量1 755.4 mm；年均輻射熱達523 kJ/cm2,年均日照時數2 280.9 h[4]。

1.2 整治前的水土生態

礦山群母巖主要為花崗巖，土壤為赤紅壤，海拔18～210 m。赤紅壤的表土為灰黃色或棕紅色,有機質含量1.38%～5.25%,其中砂粒與石礫含量較大,為砂質壤土,粒狀結構,pH值4.35～5.54。在東北片區西側、清平高速東側山腳下有一座山塘。

高溫多雨的南亞熱帶海洋性氣候、優越的自然條件,適宜各類植物生長。地帶性植被屬南亞熱帶常綠闊葉林。由于礦山群開采多年，大部分區域表土已被剝離，區域植被覆蓋率較低，森林植被已蕩然無存，剩余山坡植被類型為次生林、人工林，主要有馬占相思純林、荔枝林、桉樹林。主要植物有：馬占相思(Acaciamangium)、桉(Eucalyptusrobusta)、荔枝(Litchichinensis)、桃金娘(Rhodomyrtustomentosa)、野牡丹(Melastomacandidum)、馬纓丹(Lantanacamara)、簕杜鵑(Bougainvilleaglabra)、鐵芒萁(Dicranopterislinearis)、類蘆(Neyraudiareynaudiana)等。

1.3 整治后的水土生態

根據2006年8月深圳市規劃部門形成的規劃，確定礦山群整體場平整治方案，分為3個區，即清平高速以西為西區，已建成市政環衛處理設施；清平高速以東為東北片區和東南片區，是主體工程整治區域，邊坡防護和生態修復業已完成。場平后的大面積土地，寸土寸金，將用于城市建設。由于礦山群位于深圳市經濟重鎮布吉街道，因此整治后的土地必須及時生態復綠，恢復自然景觀，防止水土流失和風沙揚塵。原來的自然水土生態，改變為人工水土生態，進而再改變為城市建設用地，這也是綠水青山變為金山銀山的方式之一。

2 水徑礦山群整治后草本植物在生態修復中的應用成效

在礦山群不同類型的生態修復中，技術上難易程度差異較大。挖方邊坡中，巖質邊坡陡立，坡度甚至大于70°，采用創新的植物營養體噴混技術，實現了復綠。整治后的平坦土地，含砂量高，覆砂礫尾渣平地，所以這部分平坦土地的復綠，難度很大，并非常規綠化。通過反復試驗和不斷創新，最終也實現了復綠效果。在整個生態修復的過程中，不同時期、不同邊坡、不同質地的生態復綠效果，有所差異，主要表現在草灌喬植物群落的組分上差異較明顯。比如，棄土場早期植被以草本植物為主，后期以喬木為主；風化石質邊坡早期植被以草本植物為主，后期以灌木為主；而陡立的石質邊坡植被，一直以草本植物為主。總之，礦山群生態修復成效顯著，達到了保水土、護邊坡、景觀自然、生態良好的預期目標，見表1。

表1 深圳市水徑礦山群生態修復效果

3 草本植物在水徑礦山群生態修復中的幾項創新應用

3.1 組合噴草技術

組合噴草技術為國家發明專利，將草種及穗稈混合物、肥料、紙漿、水混合攪拌均勻制成噴播物料，用輕巧的汽油抽水機將容器內的噴播物料噴射到邊坡或臺地上，定期養護,至裸露坡面或臺地長滿草被。在山高路遠、交通不便的情況下，一般噴草設備無法進場施工，此組合噴草技術具有顯著優勢，可以克服此困難。此外,容器內噴播物料的攪拌，采用空壓機吹氣的方法，攪拌高效均勻，大大降低了人工成本。這項技術，3個工人每天能噴播植草1.5萬m2，效率很高[5]。

3.2 植物營養體噴混技術

該礦山群邊坡最高處高差達140 m，從上到下大致可分為土質邊坡、風化巖質邊坡和巖質邊坡。巖質邊坡穩定性好，主體工程沒有做防護措施。巖質邊坡處于山坡的底部，局部坡度大于70°，十分陡峭，是公認的噴混植生方法無法復綠的邊坡。深圳暴雨天氣相對較多，由于植物種子發芽和成株緩慢，噴混植生方法噴混的營養土，極易被雨水沖刷脫落，這是70°以上的邊坡采用噴混植生方法不能成功的主要原因。以往的做法是在坡面上加筑V形槽、種植槽等，在槽內回填種植土，再栽種苗木綠化[6]，這樣做顯然成本高、成效低。而新鮮植物枝條在坡面上能很快長出新的植株，并且其根系發達，能有效地保護邊坡上噴混的營養土，因此受雨水沖刷影響較小。經研究，將噴混植生方法中常用的植物種子，部分改用本土新鮮植物枝條，噴混前將新鮮植物枝條安放在邊坡上，然后再噴播營養土混合物，使邊坡上安放的新鮮植物枝條全部被營養土覆蓋。新鮮植物枝條很快長出新芽和新的植株，能快速綠化巖質坡面。

3.3 先鋒短命草種技術

深圳冬季氣溫一般都在10 ℃以上，仍然可以進行生態修復施工，只是噴播的草種發芽和生長緩慢。但對于冷季型草種如黑麥草(Loliumperenne)等，情況就不一樣了。黑麥草生長速度快，7天便可發芽見綠，20多天即可形成綠色草地，發揮保水、固土、防塵作用，改善景觀。水徑礦山群的生態修復工程利用了黑麥草的這些特性，在正常草種配比的情況下，冬季施工時添加一些黑麥草種子，復綠效果非常顯著。即便是到了5月份之后，黑麥草便漸漸消亡，其他草種也會迅速地生長起來。此外，在生態修復施工中，加入一年生植物田菁(Sesbaniacannabina)，利用其生長速度快的優勢，可實現快速復綠，同時也為其他植物的生長創造了有利條件。田菁退去之后，其他植物便長了起來，并形成穩定的群落，從而實現生態修復。

3.4 生物磚排水技術

生物磚排水技術為國家新型專利，具有生態景觀效果好、生態功能強、多用途等特點。其施工便捷，在交通不便的山體上施工，優越性更加突出；可以干砌，在雨天照常能夠施工，施工成本低；在填方松軟的邊坡上可以整體沉降而不至于因邊坡沉降而產生斷裂；還可重復使用，避免造成材料浪費。其方法是，采用多孔生物磚砌成排水溝，在預留的生物磚孔內注滿含草籽的營養土，草籽發芽長出小草后，便會覆蓋生物磚砌體，形成一條綠色排水溝，與周邊環境融為一體，避免了漿砌片石排水溝對生態景觀造成的負面影響，還可減少雨水損失，從而有利于土壤保墑及植物的生長。生物磚是利用采石場的廢渣制作的，造價低廉[7]。

3.5 動態采種利用技術

該礦山群生態修復施工歷時13年，噴播所用的植物種子較多。經觀察，往年已噴播的草本植物中，類蘆、田菁、糖蜜草(Melinisminutiflora)等結籽量甚多，在研究和掌握這些草種的生長習性、種子生產特征的基礎上，可準確地把握這些草種的成熟期，及時組織人工采收，用于生態修復噴播施工。采收的草種新鮮，發芽率、發芽勢均很高，確保了生態修復施工中的優良種源。此外，無須像市場上銷售的草種那樣，純度、凈度要求高，由于是自收自用，所以草種中可以夾雜一些穗稈等，這樣有利于草種的發芽生長。

3.6 山塘水源自流滴灌技術

從水土生態理論看，礦山的生態修復關鍵是解決水、土、植被三大問題。第一，施工及養護用水；第二，礦山巖石居多，需要備好種植土；第三，選擇適宜的植物種類。水徑礦山群生態修復中，因地制宜地利用了山腳下的一座山塘，將山塘的水，用水泵提到山頂上砌筑的蓄水池，再將蓄水池與石質邊坡上的滴灌系統相連通，形成了自流灌溉系統，確保了邊坡生態修復養護用水。自流滴灌養護節水、省工、效果好。

4 結 語

在礦山生態修復中草本植物具有不可或缺性，特別是在生態修復初期，草本植物可保持水土，為后續喬灌木生長及野生植物繁衍創造相對較好的立地條件；草是生態修復的先鋒植物和植物群落的重要組成部分。草本植物的研發與創新，在本項目生態修復工程中起到了關鍵作用。創新的落腳點在于工程成本的降低和成效的提高。該生態修復工程歷時13年，經濟社會發生了巨大的變化，生態修復工程的成本如人工、肥料、燃油等價格增長了數倍，只有通過技術創新才可以提高生態修復施工效率，降低成本，并確保生態修復成效。可以說，是現實需求推動了技術創新。