高速公路邊坡植被恢復(fù)研究進展

朱亞麗　劉彥清

摘 要：我國高速公路邊坡植被恢復(fù)研究嚴重滯后于高速公路建設(shè)，極大地制約了高速公路生態(tài)型綠色通道的建設(shè)。通過回顧國內(nèi)高速公路邊坡植被恢復(fù)的主要研究成果，指出了我國植被恢復(fù)研究落后的現(xiàn)狀和不足之處，為未來公路邊坡植被恢復(fù)發(fā)展提供了明確的研究方向。

關(guān)鍵詞：高速公路；植被恢復(fù)；研究進展

中圖分類號 U418 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）21-0099-03

Research Progress of Vegetation Restoration on Expressway Side Slope

Zhu Yali et al.

（Yinhe Forest Farm of Saihanba Mechanized Forestry of Hebei Province，Weichang 068456，China）

Abstract：The highway construction lags behind the research of vegetation restoration of expressway Slope in China，which greatly restricts the development of expressway construction. By reviewing the main contents of the domestic highway slope vegetation restoration，the status quo of the research on vegetation restoration in China is clarified，and the shortcomings of our country are pointed out，which provide a clear direction for the future study of slope vegetation restoration.

Key words：Expressway；Vegetation restoration；Research progress

高速公路建設(shè)是現(xiàn)代社會主要建設(shè)項目之一，極大地促進了社會經(jīng)濟的發(fā)展，同時也造成了大量的裸露地面，破壞了原有的植被，導(dǎo)致嚴重的水土流失和生態(tài)環(huán)境的失衡。為了解決這個問題，保持社會和諧穩(wěn)定的發(fā)展，高速公路裸露坡面植被恢復(fù)技術(shù)應(yīng)運而生。

高速公路裸露地面恢復(fù)研究是從護坡開始的。護坡指用植物或者植物與土木工程和非生命的植物材料相結(jié)合以減輕地面的不穩(wěn)定性和侵蝕，最初主要用于河堤護岸及荒山的治理。20世紀30、40年代，美國首先認識到了生態(tài)平衡和環(huán)境治理的重要性，在河堤護岸及荒山治理的基礎(chǔ)上，率先進行了草皮恢復(fù)路邊植被的試驗，取得了一系列的成功，并將新建公路必須進行生態(tài)恢復(fù)寫入法律[1-4]。20世紀60年代，日美及歐洲一些發(fā)達國家和地區(qū)將生態(tài)保護和恢復(fù)措施納入了高速公路建設(shè)之中?，F(xiàn)在，高速公路邊坡植被建設(shè)已由簡單的綠化工程發(fā)展為通過多種生物工程措施營造生態(tài)景觀，最大程度地減少對環(huán)境的破壞，使高速公路建設(shè)與自然環(huán)境達到和諧的狀態(tài)。例如，為了防止高速公路斜坡的土壤侵蝕[5]，用椰殼纖維和植物結(jié)合建造“土壤電梯”。所有受損生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)總是以植被恢復(fù)為前提的，即植被恢復(fù)是退化生態(tài)系統(tǒng)重建的第一步，這一過程有利于促進土壤發(fā)育，改善土壤特性，提高土壤肥力。近年來，隨著高等級公路建設(shè)的快速發(fā)展和對生態(tài)環(huán)境的日益重視，我國開始圍繞生態(tài)公路植被恢復(fù)技術(shù)開展相關(guān)研究[6-14]，取得了一系列成果。本文從高速公路邊坡生態(tài)恢復(fù)的植物選擇、生態(tài)恢復(fù)群落建成、恢復(fù)工程措施等3個方面綜述我國高速公路邊坡生態(tài)恢復(fù)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，并提出了今后的研究重點和方向。

1 邊坡生態(tài)恢復(fù)的植物種類選擇

我國的高速公路生態(tài)恢復(fù)建設(shè)起比較晚，通過10多年的技術(shù)研究和工程試驗，我國高速公路生態(tài)建設(shè)恢復(fù)取得了巨大的進展，從‘單一種草理論演變?yōu)槟壳暗摹嗄緸橹鳎荼緸檩o理論，從以前‘人工種植植被演變?yōu)楝F(xiàn)在的‘尊重自然，恢復(fù)自然理論，從以前的盲目引種到現(xiàn)在的重視鄉(xiāng)土植物等等。

為了能夠較好地適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境，防止種間過度競爭，現(xiàn)在多趨向選擇鄉(xiāng)土植物。很多高速公路景觀營造比較成功的均是鄉(xiāng)土植物應(yīng)用比較多的。例如，在粵北地區(qū)高速公路的植物配置中，鄉(xiāng)土植物種類都在8種以上，景觀效果較好的植物配置方式中，以鄉(xiāng)土植物單獨種植或者鄉(xiāng)土植物與非鄉(xiāng)土植物配置成多層次景觀的形式為主，且鄉(xiāng)土植物在配置植物中占據(jù)主要層次或多個層次[15]。在邢汾高速公路中，鄉(xiāng)土植物所占比例90.4%[16]。在京珠高速公路的衡陽段中，篩選出50余種鄉(xiāng)土植物[17]，極大地穩(wěn)定了生態(tài)系統(tǒng)，保持了景觀的穩(wěn)定性。不成功的案例往往是鄉(xiāng)土植物應(yīng)用的少，例如在滇西北的高速公路綠化中，鄉(xiāng)土樹種僅占16.7%，因此生態(tài)效益低，景觀效果不穩(wěn)定[18]，不利于生態(tài)公路的發(fā)展。

高速公路邊坡回填時大多是用保水、保肥性差的沙石礫或建筑廢料進行填充。土質(zhì)貧瘠且保水性差，而且路邊有車輛排放的廢氣，所以邊坡綠化植物除了鄉(xiāng)土種類外，還應(yīng)選擇耐干旱、根系發(fā)達、生長速度快、枝葉茂盛且抗污染能力較強的種類進行栽植。例如，紫穗槐抗旱性非常強，栽植后可以保持良好的生命力，是邊坡植被恢復(fù)的優(yōu)良樹種之一[19]。豆科（Leguminosae sp.）與薔薇科（Rosaceae）是邊坡自然恢復(fù)的優(yōu)勢科[20-24]。經(jīng)過多年研究，各地生態(tài)恢復(fù)植物種類已經(jīng)明晰。例如，在溫州，檵木（Loropetalum chinensis（R.Br.）Oliv）、麻葉繡線菊（Spiraea cantoniensis Lour.）、白花龍（Styrax faberi）、大葉胡枝子（Lespedeza davidii）、復(fù)盆子（Rubus idaeus）、細梗絡(luò)石（Trachelospermum gracilipes Hook. f.）、藤黃檀（Dalbergia hancei Benth.）等植物，可作為今后邊坡生態(tài)恢復(fù)的重點植物[20]。馬棘（Indigofera pseudotinctoria）成為浙江省內(nèi)的生態(tài)恢復(fù)的優(yōu)勢種，其他種類如胡枝子（Lespedeza bicolor Turcz）、馬棘、銀合歡（Leucaena glauca（L.）Benth.）、白三葉（Trifolium repens L）、紫花苜蓿（Medicago sativa L.）等均生長較好。在黑龍江，馬藺（Iris lactea Pall. var）、月見草（Oenothera erythrosepala Borb.）、麥瓶草（Silene conoidea L.）、草地早熟禾（poapretensis）、野苜蓿（Medicago falcata L.）、平車前（Plantago depressa Willd.）、冰草（Agropyron cristatum（Linn.）Gaertn.）、飛蓬（Conyza canadensis（L.）Cronq.）、紫花地丁（Viola yedoensis Makino）、無芒雀麥（Bromus inermis Leyss.）、野火球（Trifolium lupinaster）共11種可作為生態(tài)恢復(fù)植物[25]。珍珠梅（Sorbaria sorbifolia（L.）A.Br）、胡枝子、興安杜鵑（Rhododendron dauricum L.）、樟子松（Pinus sylvestris var. mongolica Litv.）生長勢和成活率都表現(xiàn)較好，是適合巖石邊坡的植物種類[23]。endprint

在重金屬污染的地區(qū)，蒙古櫟（Xylosma racemosum（Sieb. et Zucc.）Miq.）、白樺（Betula platyphylla Suk.）、臭松（S.foetidus（L.）Salisb.）等樹種可以作為公路旁側(cè)防治重金屬污染林帶的骨干樹種推廣使用，春榆（Ulmus davidiana Planch. var. japonica（Rehd.） Nakai）、裂葉榆（Ulmus laciniata（Trautv.）Mayr.）、毛赤楊（Alnus sibirica）、東北山梅花（Philadelphus schrenkii Rupr.）、珍珠梅、金銀忍冬（Lonicera maackii（Rupr.）Maxim.）等樹種可作為重金屬污染區(qū)綠化重點選用樹種[24]。

2 植物生態(tài)群落研究

隨著高速公路植被的栽植以及生長演替，公路邊坡植被群落也成為重要的研究項目之一。通過對弗吉尼亞高速公路邊坡現(xiàn)存植物中未來入侵種的蔓延、分布進行了研究，美國學(xué)者指出公路邊坡不同位置的土壤養(yǎng)分之間差異極小，植物群落組成沒有明顯差異，植物群落不因公路建設(shè)的類型和地型而變化，但不同公路的植被有明顯差異，根據(jù)以上研究結(jié)果提出了對競爭力強于本地植物的入侵種生長的限制措施，為公路邊坡植被恢復(fù)中限制惡性雜灌草的入侵提供了科學(xué)的指導(dǎo)方法[26]，這具有里程碑的意義。世界各國相繼開展了此類研究。中國亦開展了邊坡植物種類組成與物種多樣性特征的分析，同時篩選出了不同坡度條件下最適植物種類[24、14、27]以適應(yīng)不同時期的群落要求，共6大類：第一類為先鋒植物和建群種，第二類為建群種，第三類為風(fēng)化沿邊坡的建群種，第四類為保護種與伴生種，第五類為輔助植物，第六類為前期覆蓋地面的種類[22]。除了種類不同外，不同喬灌草的結(jié)合也可以形成不同的群落，利用草灌間生長習(xí)性差異可以實現(xiàn)群落的建成。灌木適宜性差異小的種類間易于形成協(xié)調(diào)平衡的混交群落，反之則易形成單一化群落。草灌組合群落綜合質(zhì)量均優(yōu)于普通草本組合，通過草灌競爭調(diào)節(jié)、組合模式設(shè)計、時空間隔種植等實現(xiàn)穩(wěn)定的群落系統(tǒng)[11]。例如，在吉懷高速的植被恢復(fù)中，前期以豆科紫穗槐、馬棘等速生灌木為主，再加上紫花苜蓿、高羊茅（Festuca elata Keng ex E.Alexeev）、狗牙根（Cynodondactylon（Linn.）Pers.）等草本先鋒植物為輔，灌草型植物可以實現(xiàn)成坪，植被全覆蓋，隨著時間推移，鹽膚木（Rhus chinensis Mill.）、胡枝子、馬尾松（Pinus massoniana Lamb.）等喬灌木取代先鋒草本植物，這樣多層次、多品種合理搭配喬灌木、草本植物的比例，建成喬灌草相結(jié)合穩(wěn)定的群落結(jié)構(gòu)[28]。坡面生態(tài)恢復(fù)中，“草本”十“木本”混合群落具有組合優(yōu)勢和可持續(xù)性，并可加快促進受損生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)[29]。無芒雀麥草、早熟禾和無芒雀麥、多年生黑麥草（Lolium perenne L.）、草地早熟禾兩種組合的固土效果比較好，共生性較好[30]。除了不同組合外，不同類型的坡面具有不同的適應(yīng)物種，即斜坡應(yīng)當(dāng)以灌木為主，草本為輔，陡坡主要由一些具有一定抗性的物種組成，急坡類主要考慮使用草本植被，同時搭配適量的藤本和灌木[31]。

3 植被恢復(fù)措施研究

灌、草植物采用直接播種、移植等方法難以及時有效地完成大規(guī)模的植被恢復(fù)工程，因此，一些生物護坡工程技術(shù)應(yīng)運而生。生物護坡技術(shù)是指對邊坡進行植被恢復(fù)，建立全新的植物群落，以達到恢復(fù)生態(tài)環(huán)境、治理水土流失的目的?，F(xiàn)在常用的是植草護坡、灌木護坡、草灌混栽護坡等3種方式，在此基礎(chǔ)上又衍生出了一系列的護坡方式。日本采取噴附綠化、袋筋綠化、巖盤綠化等許多針對不同路塹和路堤形式的坡面綠化方法來恢復(fù)高速公路的生態(tài)環(huán)境。我國根據(jù)不同的坡面類型，已建立了多種綜合技術(shù)體系，主要有開溝植草法、三維植被網(wǎng)施工技術(shù)、厚層基材噴播技術(shù)、土工格室護坡技術(shù)、種子袋護坡技術(shù)等，可基本滿足我國公路建設(shè)中植被恢復(fù)的需要。

現(xiàn)代研究表明，采用植物纖維毯和植生帶生態(tài)護坡模式的邊坡人工植被恢復(fù)質(zhì)量為優(yōu)；液壓噴播樣地的植被恢復(fù)質(zhì)量為良；采用拱形骨架植草護坡的邊坡植被恢復(fù)質(zhì)量為中；撒播樣地的植被恢復(fù)質(zhì)量較差[31]。此外，移植草皮的邊坡防護技術(shù)在發(fā)芽效果、成坪效果、改良土壤等方面都取得了良好效果[32]。地理環(huán)境不同，邊坡植被恢復(fù)技術(shù)也不同。在高寒凍土地區(qū)，適宜的種植方式主要有生態(tài)袋技術(shù)、三維網(wǎng)植草、鋪草皮[14]等，效果良好。隨著技術(shù)的發(fā)展，恢復(fù)技術(shù)也越來越環(huán)保，例如大呼高速公路（大同至右玉段）部分邊坡采用秸稈育苗缽技術(shù)進行植被恢復(fù)，結(jié)果表明植被恢復(fù)狀況良好[33]。高次團粒植被恢復(fù)技術(shù)是新興的技術(shù)，與傳統(tǒng)綠化技術(shù)相比，在邊坡保穩(wěn)、抗雨水沖刷、植被恢復(fù)、景觀營造和生態(tài)維持方面的優(yōu)勢比較明顯[34]：（1）能夠?qū)崿F(xiàn)巖質(zhì)邊坡的快速綠化；（2）可用于高陡邊坡的坡面植被建植，適用邊坡率范圍為1∶（0.2～1）∶1.0，可以成功解決75°以上石質(zhì)邊坡的植被恢復(fù)難題；（3）所用添加材料為環(huán)保、可自然降解材料，對環(huán)境無污染、無破壞。

4 結(jié)語

目前高速公路坡面植被恢復(fù)研究較少，理論基礎(chǔ)不夠成熟，不同氣候條件、不同區(qū)域的植被恢復(fù)的生態(tài)限制因子不明確，特定條件下的植物材料、植物群落設(shè)計、野生植被護坡植物的開發(fā)利用、恢復(fù)模式?jīng)]有系統(tǒng)研究，不利于我國高速公路的迅猛發(fā)展，所以尚待繼續(xù)研究。

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