銀西高鐵荒漠化區段路基邊坡建植技術研究

姚強國

（中鐵上海工程局集團第七工程有限公司，陜西 西安 710016）

0 引言

銀西高鐵穿越寧夏185.32km，建設影響面積約5559.6hm2，大部分位于植被脆弱的荒漠區[1]。鐵路工程的修建改變了原有地表條件，施工過程中產生的大量棄土和棄渣使當地原有脆弱的生態系統受到擾動，而植物在該種條件下無法自然修復，將使水土流失、植被破壞、荒漠化呈輻射狀發展，增加區域生態安全負擔，甚至影響和威脅到鐵路基礎工程的質量與穩定[2-5]。在荒漠化防治與生態修復中，銀西高鐵寧夏段的植物生長土壤條件主要為：路堤粗顆粒填土、過渡段粗顆粒改良土、黃土邊坡等，綠植成活條件極差。

我國對鐵路公路行業邊坡建植技術的研究與發達國家相比起步較晚，但發展迅速[6]。目前，公路邊坡建植多采用客土噴播法、植被網噴播法、基材噴播法、生態袋法、噴混植生法等[7-10]，但針對長距離穿越荒漠化地區等極不利于植物生長的鐵路路邊坡建植技術研究工作開展甚少。因此，本研究選取了3 種不同的建植技術（穴植、生態袋和生物降解地膜建植技術）對銀西高鐵寧夏段荒漠化區域的路基邊坡進行生態修復，以研究不同建植技術的生態綠化效果，為干旱半干旱地區鐵路邊坡生態綠化的研究積累經驗。

1 土地荒漠化概括

1.1 何為土地荒漠化

作為一種不可再生資源，土地資源只會在實際使用中越變越少。沙化導致的可利用用地的不斷下降，對農業的發展產生了嚴重的影響。土地荒漠化是由于干旱少雨，植被破壞，過度放牧，大風侵蝕，流水侵蝕，土壤鹽漬化等造成的土地非自然情況下的生產力下降。

1.2 土地荒漠化帶來的影響

1.2.1 可利用土地資源逐漸減少

農業和畜牧業的生產率降低，是沙土地荒漠化最明顯的表現。由于水土流失、風力侵蝕，土壤中的有機物質流失，土壤厚度下降、土壤結構特性下降，導致糧食生產水平下降，隨著土地流沙擴散，就會侵蝕農田、綠洲，使農業生產、畜牧業生產、耕地面積持續下降。過度的施肥，也會造成土壤二次鹽漬化，土壤酸化，這也進一步導致土壤理化性質變壞。

1.2.2 動植物減少，生物多樣性遭到破壞

土地荒漠化造成植被的衰退，從而造成土壤的退化，這也對動植物的生長和發展產生不利的作用，造成了生態系統的密度和多樣性的衰退，額濟納河畔蘆葦、芨芨草草甸植被也已經枯萎了很大一部分，胡楊和沙棗林也大多死去，草甸景觀由蘆葦、芨芨草構成，一河岸林（胡楊、沙棗）景觀一灌叢（檉柳、雜草）景觀一鹽生植被（鹽爪爪）景觀演替；以民勤荒漠地區為例，不論是起源于河漫灘、沖積平原的濕潤植物群落，或源于沙漠的干旱植物都在向著白刺、檉柳類型的植被演化，植物種類越來越單一。

1.2.3 庫渠、河床的沖積、堵塞道路、破壞交通和水利設施

由于受沙塵暴和水土流失等原因，每年有數千項水利建設項目被泥石流阻塞，造成灌溉效率下降，影響了灌溉系統的正常運行。以黃河下游為例，由于黃土高原中部流域面積較大，泥沙排出，河底持續拾高，致使河堤多處決口，泛濫。

2 研究區概況

2.1 氣候條件

研究區處于我國西北的東部地區，位于黃土高原、青藏高原和蒙古高原的交匯區域，具有十分典型的大陸性氣候特征。總體上來說，該地區呈現出日照充足、蒸發強烈、干旱少雨、風沙發育，冬季漫長而寒冷、春季快速而溫暖、夏季短暫而炎熱、秋季早至而涼爽，氣溫的年較差和日較差均較大，無霜期短暫而易變，災害性天氣頻繁出現。

2.2 荒漠化特征

研究區的荒漠化類型可分為三種：風蝕荒漠化（占比46.4%）、水蝕荒漠化（占比51.4%）和鹽漬化荒漠化（占比2.2%）。荒漠化造成土壤肥力快速下降甚至完全喪失，導致了水土流失越來越嚴重、沙塵暴發生的頻繁增加，以及生態環境的進一步惡化。

研究區土地類型以沙質荒漠化土地為主，多表現為鹽堿灘地，且地形平坦。一旦植被在偶然因素下受到破壞，固水能力下降，便會產生小片流沙；即使在植被尚存的情況下，季風時期也易發生吹蝕現象。其荒漠化程度等級和指標如表1 所示。

2.3 植物類型

研究區廣泛分布荒漠草原和荒漠，植物類型多為旱生多年生草本植物、強旱生和超旱生小灌木、小半灌木等。土壤類型包括：灰鈣土，、風沙土、潮土、新積土及鹽土。自然植被有檸條錦雞兒（Caraganakorshinskii）、沙棘（Hippophaerhamnoides）、梭梭（Haloxylonammodendron）、沙蒿（ArtemisiadesertorumSpreng）、高羊茅（Festucaelata）、紫羊茅（Festucarubra）等。

3 研究方法

3.1 植被選擇

基于研究區的氣候、土壤和制備條件，選取栽植植被時，主要考慮植物的耐旱性、耐鹽堿性和耐貧瘠性等。因此，選用檸條錦雞兒（Caraganakorshinskii）為研究植物。

3.2 建植技術

選取穴植、生態袋和生物降解地膜建植3 種適宜當地環境和所選植物的建植技術進行研究。

3.2.1 穴植建植技術

采用穴植技術栽植時，使苗木根系充分舒展，桿徑垂直于地表；回填時宜先回填表土，再回填心土和底土，分層將土壤壓實，栽植深度以覆土略高于苗木原土痕為宜。定期澆水施肥養護。

3.2.2 生態袋建植技術

生態袋是多由聚丙烯（PP）或者聚酯纖維（PET）為原材料制成，由雙面熨燙針刺無紡布技術加工而成。可透水但不透土，因此具有過濾功能，既能防止袋內的填充物流失，又能保證水分在土壤中的正常流動。

生態袋建植的流程為錨固錨桿，挖除坡面覆土后采用混凝土嵌補加固，再疊鋪裝填好種植土的生態袋，掛鍍鋅鋼絲網固定，最后插播植株，定期養護。

3.2.3 生物降解地膜建植技術

生物降解地膜可在自然條件下被土壤微生物分解，它可以提高土壤溫度，維持土壤水分，保障土壤結構，防止害蟲侵襲種植物，以及防止某些微生物引起的病害。栽植時按株距將地膜挖洞，將植株植入洞中，刨土封壓土壤以使膜孔密封，再澆足定根水。

3.3 調查方法

本研究于2020 年4 月開始對銀西高鐵荒漠化區域進行了生態修復工作，每2 個月對3 種建植技術栽種的區域進行植被調查。

在每個生態修復區域隨機選取5 個5m×5m 的小樣方，調查統計每個樣方內的植株株數（株）、存活率（%）、平均高度（cm）和植被覆蓋度（%）等[11]。

4 結果與分析

4.1 植被存活率狀況

圖1 為所選植被采用穴植、生態袋和地膜3 種建植技術栽植后成活率變化的結果。整體上來看，植株的成活率呈逐漸下降的趨勢，建植后的第1 年內植株成活率下降較快，越冬后成活率趨于穩定。采用3 種建植方式栽種的植株的成活率差異逐漸增大，利用生態袋技術建植的植株在第2 年成活率最高，達到78.5%；利用地膜技術建植的植株成活率次之；利用穴植技術建植的植株成活率最低。

圖1 不同建植技術條件下植株成活率對比

4.2 植被生長高度狀況

圖2 為所選植被采用3 種建植技術栽植后植株平均高度變化的結果。整體上來看，植株的平均高度緩慢增長，植株在夏季平均高度增幅較大（建植后的4～8 個月、12～16 個月），在冬季平均高度基本不變（建植后的8～12 個月）。從不同建植技術的結果對比來看，平均高度與成活率的結果恰好相反：利用穴植技術建植的植株在第2 年平均高度最高，達到15.5cm；利用地膜技術建植的植株平均高度次之；利用生態袋技術建植的植株平均高度最低。

圖2 不同建植技術條件下植株平均高度對比

4.3 植被覆蓋度狀況

圖3 為所選植被采用3 種建植技術栽植后植被覆蓋度變化的結果。整體上來看，植被覆蓋度呈逐漸增加的趨勢，與平均高度的變化規律相似，植被覆蓋度在夏季增幅較大，在冬季基本不變。采用3 種建植方式栽種的植株的植被覆蓋度差異顯著，第2 年調查時，利用生態袋技術建植的植株植被覆蓋率最高；利用穴植技術建植的植株植被覆蓋率最低，相差達到20%。

圖3 不同建植技術條件下植被覆蓋度對比

從以上結果分析可知，利用生態袋技術建植的區域表現出高成活率、高植被覆蓋度，即高生長密度，同時，植株平均高度較矮。根據沈振明等[12]，植物的生長密度與生長高度具有顯著的負相關性，其主要原因是：當植株生長密度較大時，植株個體對光照、水分、養分等資源的獲取受到一定的限制，達不到植物生長高度正常增長的需求。

5 結語

本研究通過對3 種建植技術在銀西高鐵荒漠化區域的路基邊坡生態修復效果研究發現：①利用生態袋建植技術生態修復的區域，植株的成活率與植被覆蓋度均為最高。②利用穴植技術建植的植株平均高度最高。③3 種建植技術的生態修復效果差異較大，其中生態袋建植技術取得了顯著的效果，因此在類似地區可優先選用生態袋建植技術進行生態修復，以提高植被恢復狀況，改善區域環境，保障鐵路運營安全。