劉健宇 祝小科 馮建林 羅群星
(1.貴州省公路建設養(yǎng)護集團有限公司 貴陽 550014;2.貴州大學林學院 貴陽 550025;3.貴州省凱里公路管理局 凱里 556000)
近年來,貴州公路交通建設快速發(fā)展,隨著今后交通強國戰(zhàn)略的推進、貴州省旅游產業(yè)的快速發(fā)展以及公眾出行服務需求的提升,在公路建設中對打造公路的“暢、安、舒、美”提出了更高的要求。截至2018年底,全省通車公路總里程達19.69萬公里,大量公路邊坡亟需采取有效防護措施。提高公路植物防護效果,對改善普通公路沿線區(qū)域的生態(tài)環(huán)境,實現(xiàn)綠色低碳環(huán)保建設公路交通基礎設施和“公路交通建設與自然協(xié)調”極為重要,因此,研究植物生態(tài)防護技術對公路邊坡進行防護及美化意義重大。
由于貴州山區(qū)國省干道公路規(guī)模大,區(qū)域內地質環(huán)境條件復雜,山高坡陡,在國省干道公路改造過程中形成的邊坡坡面組成物質結構松散,多由土壤母質、土礫、砂粒、碎石、塊石組成,缺水、少土和少肥,植被恢復較困難。
歐美、日本等發(fā)達國家早在20世紀就進行了公路邊坡防護技術的研究。20世紀60年代以后,日美及歐洲一些發(fā)達國家和地區(qū)將生態(tài)保護和恢復措施納入了高速公路建設之中[1]。
我國于20世紀90年代以來從日本、歐美等國外引進邊坡生態(tài)防護技術,經(jīng)過多年的應用和研究開發(fā),也陸續(xù)研發(fā)出了適合全國各地實際情況的邊坡生物防護技術,如高速公路邊坡植生基質生態(tài)防護技術、噴混植生護坡技術、液壓噴播技術、厚層基材噴射護坡技術、植被混凝土護坡綠化技術、生態(tài)袋等現(xiàn)代工程綠化護坡技術等[2]~[5]。實施這些工程綠化護坡技術成本高,投資額較大,目前僅在高速公路邊坡防護中應用。而對國省干道公路邊坡植被恢復技術研究仍處于初期探索階段。
國省干道公路改造建設資金投入相對較高速公路少,若單一采取工程防護措施不僅投資額巨大,且有時防護效果有限。而采取植物生態(tài)護坡技術措施可一定程度上穩(wěn)固邊坡,符合工程項目投資實際,并具有綠化和美化的生態(tài)效果。因此,如何采用較為經(jīng)濟的植物生態(tài)護坡技術解決邊坡防護問題,將是公路建設管理部門面臨的一個重要問題,本文在黔東南國省干線公路示范邊坡植物生態(tài)防護課題研究的基礎上探索貴州國省干道公路邊坡植物生態(tài)防護技術,具有十分重要的現(xiàn)實意義。
通過對貴州國省干線公路邊坡調查,依據(jù)邊坡的穩(wěn)定性、邊坡高度、邊坡坡度和邊坡坡面物質組成等因子對邊坡類型進行劃分。主要邊坡類型有:不穩(wěn)定高陡土夾石邊坡、不穩(wěn)定緩矮土夾石邊坡、不穩(wěn)定土質邊坡和不穩(wěn)定下邊坡以及相對穩(wěn)定石質邊坡、相對穩(wěn)定土夾石邊坡、相對穩(wěn)定土質邊坡和相對穩(wěn)定復合型邊坡[6]。
公路邊坡類型劃分標準見下表1.
表1 國省干線公路邊坡類型劃分標準表
采取植物生態(tài)防護措施除要確保邊坡的穩(wěn)定,發(fā)揮生態(tài)功能外。還應營造安全的公路運營環(huán)境,邊坡恢復的植被不能影響公路視距、視線誘導、標識等功能的發(fā)揮。
根據(jù)區(qū)域自然條件和公路邊坡特點,因地制宜地選擇護坡植物。應以本土植物、根系發(fā)達、生長速度快、耐干旱瘠薄、適應性強的種類為宜。
由于國省干線公路邊坡類型多樣,要根據(jù)不同邊坡類型特點,采取適宜的植物生態(tài)防護技術恢復植被。
結合國省干線工程投資實際情況,選用當?shù)剜l(xiāng)土植物及科學合理、經(jīng)濟適用、可操作性強的種植技術方法,可降低邊坡綠化護坡工程造價,節(jié)約管理和養(yǎng)護資金,還能起到較好的防護效果。
公路周邊原有的自然植被是長期生態(tài)適應的結果,因此要求采取植物生態(tài)防護措施恢復的人工植被,要與公路周邊的原有植被相融合、相協(xié)調而趨近自然。
適用于穩(wěn)定的土質邊坡和不穩(wěn)定緩矮土夾石邊坡。以灌木為主,草本為輔。草本植物雖然生長迅速,覆蓋坡面效果好,但其根系在坡面土壤母質中分布較淺,固土能力較弱。而灌木根系能向土壤母質深處延伸,網(wǎng)絡固結土壤能力較強,能增強邊坡的穩(wěn)定性。對坡面小環(huán)境的改善作用也明顯,且易養(yǎng)護管理。
適用于不穩(wěn)定的高陡土夾石邊坡和土質邊坡。符合“近自然恢復”理念,具有近自然的層次結構和生態(tài)功能,由此形成的坡面植被生物量大、穩(wěn)定性高、水土保持功能強,并能與周邊的自然植被融為一體。
適用于坡面大、坡度陡、水土流失嚴重的下邊坡。充分利用喬、灌木地下部分根系生長和地上部分枝葉覆蓋坡面,可以最大限度發(fā)揮坡面植被的護坡作用,防止坡面水土流失,增強坡面穩(wěn)定性,減少滑坡、塌方對公路路基的破壞。
適用于相對穩(wěn)定的石質邊坡和土夾石邊坡。通過種植上爬、下垂藤本植物可起到快速綠化的目的。
對于已經(jīng)在邊坡下部采取工程措施護坡、相對穩(wěn)定的大面積土質邊坡和土夾石邊坡,可采用喬、灌、草、藤、花不同植物多層次立體配置,除能夠充分發(fā)揮植被固坡、防止水土流失的作用外,還可形成優(yōu)美、協(xié)調、穩(wěn)定的景觀效果。
適用于土質邊坡或土夾石邊坡下部,省工省力、成本低、固土護坡效果好。
5.1.1 插干材料要求
插干種植的植物應選擇莖干生根能力強的樹種,本區(qū)域內主要有垂柳(Salixbabylonica)和刺槐(Robiniapseudoacacia)。插干效果取決于插干條年齡、規(guī)格、健壯程度和采集時間。一般采用2~4年生,直徑3cm~6cm,長0.5 m ~1.0m的枝干條進行插干種植。
5.1.2 施工技術要點
在春季或雨季扦插,要求隨采隨插。扦插前先把插干條底端削成45°斜口,在濃度為200mg/l的生根劑水溶液(IBA)或奈乙酸水溶液(NNA)中浸泡30分鐘~60分鐘后取出,然后按株行距50 cm×50 cm呈三角形形插入坡面上(4個插干條/m2)。插干時應掌握深埋、踩實、少露頭的技術要領,插干種植后插干條露出地面0.2 m~0.3m。
適用于不穩(wěn)定高陡土夾石邊坡、土質邊坡和下邊坡。
5.2.1 苗木要求
苗木應根系發(fā)達,生長健壯,無病蟲害,規(guī)格及形態(tài)應符合設計要求。
①苗木種類
喬木選擇馬尾松(Pinusmassoniana)、杉木(Cunninghamialanceolata)、刺槐(R.pseudoacacia)、鹽膚木(Rhuschinensis)、構樹(Broussonetiapapyrigera)、女貞(Ligustrumlucidum)、楓香(Liquidambarformosa)、欒樹(Koelreuteriapaniculata)、苦楝(Meliaazedarach)等苗木。
灌木選擇紫珠(Callicarpabodinieri)、木槿(Hibiscussyriacus)、水麻(Debregeasiaorientalis)、小果南燭(Vacciniumbracteatum)、杜鵑(Rhododendronsimsii)、尖萼毛柃(Euryaacutisepala)、雙莢決明(Cassiabicapsularis)、夾竹桃(Neriumindicum)、木槿(Hibiscussyriacus)、小果薔薇(Rosacymosa)、迎春花(Jasminumnudiflorum)等苗木。
竹類選擇鳳尾竹(Bambusmultiplex)、水竹(Phyllostachysheteroclada)、箬竹(Indocalamuslatifolius)等苗木。
②裸根苗木要求苗木生長健壯,通直,無損傷,無病蟲害。針葉樹采用1年生苗木;其他闊葉樹喬木用1~3年生苗木,也可采用小規(guī)格苗(地徑2 cm ~4cm);灌木苗木要求高度50 cm ~100 cm,全冠幅。
③容器苗(營養(yǎng)袋苗)為1~2年生或2年生以上(地徑﹥1.5 cm)苗木,要求袋子完好無損。
④散生竹小母竹為1~2年生,具完整竹鞭,實生苗每叢3~5桿。叢生竹每叢5~10桿,高度視竹種而定。
5.2.2 施工技術要點
(1)定點挖坑
根據(jù)植物護坡目的,喬、灌木種植以“適當密植”為原則,喬木按株行距1m×1m(1株/m2)在坡面上以品字型放線定點挖坑,灌木按3株/m2定點挖坑。種植坑大小應根據(jù)苗木規(guī)格、容器苗土球大小、坡面土壤和地形狀況等因素確定,一般為30cm×30cm×20cm。
種植坑開挖時間與苗木種植同時進行,宜在陰雨天、降雨前后挖坑。
(2)種植苗木
①種植苗木應根據(jù)當?shù)貧庀髼l件,選擇陰雨天、降雨前后植苗。
②要求做到隨起隨栽,盡量縮短苗木根部暴露時間。
③種植前,每坑施10g復合肥、5g保水劑,以保證苗木成活、生長。
④裸根苗苗木種植前,根系要保持良好濕潤狀態(tài),必須打泥漿后再種植,以利成活。種植時將苗木放入坑內,逐層填土踏實,注意不要損傷根系,適當深栽。
⑤容器苗(營養(yǎng)袋苗)放入種植坑前,應將容器袋劃破取出土球苗后再種植,種植時不能踩破土球,回填土應比苗木原根頸線高1 cm~2cm。
⑥種植時要求苗木扶正,根系舒展,切忌窩根,覆土打緊,栽植后要澆1次透水作為定根水,以利苗木成活。
適用于相對穩(wěn)定土夾石邊坡和土質邊坡,以及復合型邊坡。
5.3.1 種子要求
種子應有產地、生產單位、采收年份、純凈度及發(fā)芽率,引進種子應有檢疫合格證,發(fā)芽率達85%以上。
選擇馬尾松(P.massoniana)、刺槐(R.pseudoacacia)、合歡(Albiziajulibrissin)、多花木蘭(Indigoferaamblyatha)、雙莢決明(C.bicapsularis)、車桑子(Dodonaeaviscosa)、紫穗槐(Amorphafruiticosa)、小果南燭(V.bracteatum)、尖萼毛柃(E.acutisepala)、胡枝子(Lespedezabicolor)、狗牙根(Cynodondactylon)、白三葉(Trifoliumrepens)、高羊茅(Festucaarundinacea)、紫花苜蓿(Medicagosativa)、黑麥草(Loliumperenne)、波斯菊(Cosmosbipinnatus)等喬灌草種子。
5.3.2 施工技術要點
(1)坡面整理
清理坡面上松動碎石、松散層,使坡面盡量平整,便于播種。
(2)點播或撒播種子
播種時宜選擇無風陰雨天、降雨前后播種,避免干旱大風和暴雨天氣播種,一般在春季、雨季播種。
①點播:在坡面上按照一定的行距(40 cm)和穴距(30 cm)挖穴播種,每平方米播8穴。點播時用鋤頭或小花鏟在坡面上挖直徑5cm、深3cm~5cm的穴位(小坑或小洞),播入5?!?0粒灌木種子,播后覆蓋松土,覆土厚度1cm~2 cm。
②撒播:喬灌木種子混合攪拌后在坡面上均勻撒播,撒播種子量30g~50g/m2。草本植物撒播種子量30g/m2。為使種子均勻分布,撒播時還應摻加適量的細砂或細土,與種子攪拌均勻后播撒并覆土。
(3)覆蓋無紡布
播種后及時覆蓋無紡布,以防止雨水沖刷并保持坡面水分。
適用于相對穩(wěn)定的陡峭石質邊坡、陡峭土夾石邊坡和復合型邊坡。
5.4.1 苗木要求
選擇生態(tài)適應性強、耐干旱瘠薄和景觀效果好的油麻藤(Mucunasempervirens)、葛藤(Puerarialobata)、爬山虎(Parthenocissustricuspidata)、常春藤(Hederanepalensis)、凌霄(Campsisgrandiflora)、厚果崖豆藤(Millettiapachycarpa)、香花崖豆藤(Millettiadielsiana)、紫藤(Wisteriasinensis)和蔓長春花(Vinacamajor)等植物的1~2年生容器苗或裸根苗。
5.4.2 施工技術要點
(1)鋪掛植物攀爬網(wǎng)
在邊坡表面鋪掛塑鋼植物攀爬網(wǎng),并用錨釘錨固。
(2)放線定點
先在邊坡底部與路面排水溝外緣之間回填種植土,然后按株距30cm~50cm分別在邊坡底部和頂部確定種植點,種植點做到自然流暢,疏密適當。
(3)藤本植物種植點位置確定后,根據(jù)各種苗木根系大小確定挖坑規(guī)格,一般為40cm×40cm×30cm??觾然靥罘N植土時還應每坑施10g復合肥、5g保水劑,以保證苗木成活、生長。
適用于不穩(wěn)定高陡土夾石邊坡和相對穩(wěn)定的石質邊坡。
客土掛網(wǎng)噴播技術是先在坡面上鋪設鐵絲網(wǎng),利用噴射機械將含有喬灌草種子、有機質、肥料、保水劑、土壤等混合基質材料噴射到坡面上的綠化方法。
5.5.1 噴播種子要求
種子應有產地、生產單位、采收年份、純凈度及發(fā)芽率,引進種子應有檢疫合格證,發(fā)芽率達85%以上。
喬、灌、草植物種子選擇馬尾松(P.massoniana)、刺槐(R.pseudoacacia)、鹽膚木(R.chinensis)、合歡(A.julibrissin)、多花木蘭(I.amblyatha)、車桑子(D.viscosa)、黑麥草(L.perenne)、狗牙根(C.dactylon)、白三葉(T.repens)和波斯菊(C.bipinnatus)等。
5.5.2 施工技術要點
(1)施工準備
配備滿足工程施工的各種材料,包括機具設備(粉碎機、攪拌機、空壓機、噴射機等)、植物種子和工程技術人員及施工人員。
(2)坡面清理
清除坡面危石、碎石及邊坡上不穩(wěn)定的雜物,邊坡邊緣向外清理約100cm。坡面清理時盡可能將坡面平整,以利于施工。
(3)鋪掛鐵絲網(wǎng)
選用絲徑Φ2.0mm、菱形孔徑5cm×5cm的鍍鋅鐵絲網(wǎng)。
鋪掛鐵絲網(wǎng)時:從坡面自上而下鋪掛,相臨兩卷鍍鋅網(wǎng)分別用Φ1.0mm鐵絲連接,至少每隔2m間距須用主錨桿與坡面固定,每隔1m間距用次錨桿與坡面固定,要保證坡面全部覆蓋,不能形成活動空心網(wǎng)。
(4)拌合基質材料
噴播的基質材料由種植土(壤土)、有機質、保水劑、粘合劑、肥料和各種喬灌草種子等混合材料組成,各種材料按設計配方要求拌合而成。
(5)噴射基質材料
客土掛網(wǎng)噴播可采用干噴或濕噴。
噴射時要求噴槍口距坡面1m左右,干噴時加入的水量應保持基質材料不流不散。并分基層和面層兩次噴射,基層不加入植物種子,噴射厚度為6cm~8cm,在噴射過程中,應注意第二次找平;面層拌料時加入混合喬、灌、草本植物種子,噴射厚度2cm~4cm,兩層厚度需達到10cm以上。濕噴厚度達到10cm以上。
(6)覆蓋無紡布或遮陽網(wǎng)
噴播后應及時進行坡面覆蓋,可選用無紡布或遮陽網(wǎng)覆蓋坡面,覆蓋無紡布或遮陽網(wǎng)時要順坡從上而下進行覆蓋,無紡布或遮陽網(wǎng)之間要重疊10cm左右,并用繩子或竹木簽固定。
(1)公路邊坡防護措施包括工程措施和植物生態(tài)防護措施。植物生態(tài)防護措施只能起到防止坡面侵蝕,減少水土流失,改善邊坡土壤水分狀況,從而增加坡面穩(wěn)定性,防止坡面沖蝕和滑塌,但不能完全解決邊坡穩(wěn)定性問題。尤其對于存在較大安全隱患的不穩(wěn)定高陡邊坡,首先應該采取工程措施(修筑擋土墻和截水溝)進行邊坡加固,然后在此基礎上再進行植物生態(tài)防護。因此,進行邊坡防護時,不應只單純考慮工程護坡或植物護坡,而應該是兩者有機結合,以發(fā)揮各自長處,優(yōu)勢互補,這樣既節(jié)省投資,又可取得較好效果。
(2)適用于貴州省國省干道公路邊坡植物生態(tài)防護的技術有插干種植技術、種植喬灌木裸根苗和容器苗技術、點播撒播喬灌草種子技術、種植藤本植物垂直綠化技術和客土噴播技術。在實踐中應結合邊坡實際情況、邊坡類型及特點,有針對性地選用某種植物生態(tài)防護技術,或在同一坡面上綜合采用多項技術,才能取得良好的護坡效果。
(3)國省干道公路邊坡采用植物生態(tài)防護時應盡量選用鄉(xiāng)土植物,鄉(xiāng)土植物對當?shù)丨h(huán)境適應性強、成活率高,恢復的植被與公路原來的地域環(huán)境景觀協(xié)調,可以真實地反應公路沿線區(qū)域的生態(tài)特色,養(yǎng)護成本低。
(4)坡面植物根系生長直接關系到固土護坡能力,由于喬、灌、草植物根系的深淺存在差異,從而具有不同固土能力,草本植物根系較淺,固土能力較差,但是能迅速生長覆蓋坡面;而喬、灌植物根系相對較深,固土能力較草本強,但初期生長速度較草本慢。因此,采用草、灌、喬相結合配置模式,可取得較好的固土護坡效果。