銀合歡用于白鶴灘水電站渣場(chǎng)邊坡綠化的研究

周 軍，陳 艦，郝國(guó)鵬

(1.中國(guó)長(zhǎng)江電力股份有限公司，湖北 宜昌 443000；2. 中國(guó)三峽建設(shè)管理有限公司，四川 成都 610072)

白鶴灘水電站施工過(guò)程中，根據(jù)工程的需要規(guī)劃建設(shè)了場(chǎng)內(nèi)外交通道路、混凝土拌和系統(tǒng)、加工廠等施工用地，場(chǎng)地開(kāi)挖施工中產(chǎn)生的石渣按照規(guī)劃進(jìn)行了集中堆放，形成數(shù)個(gè)以石渣為主體的穩(wěn)定邊坡。白鶴灘水電站壩址地處金沙江下游干熱河谷地帶，冬季低溫多風(fēng)，夏季炎熱多雨，結(jié)合氣候特點(diǎn)及邊坡土質(zhì)情況，前期已采用種植銀合歡樹(shù)苗、播散銀合歡種子的方式對(duì)部分邊坡進(jìn)行綠化施工的嘗試。

銀合歡為豆科灌木或小喬木，高2～6 m，幼枝被短柔毛，老枝無(wú)毛，具褐色皮孔，無(wú)刺。種子卵形，褐色，扁平，光亮，花期4-7月，果期8-10月，出產(chǎn)于中國(guó)臺(tái)灣、福建、廣東、廣西和云南，生長(zhǎng)于低海拔的荒地或疏林中，原產(chǎn)熱帶美洲，現(xiàn)廣布于各熱帶地區(qū)[1]。銀合歡是通過(guò)種子繁殖來(lái)實(shí)現(xiàn)天然更新的物種，且其更新密度為368～960株/m2,銀合歡幼苗的最遠(yuǎn)擴(kuò)散距離為58.3 m，幼苗的擴(kuò)散區(qū)域主要集中在林緣區(qū)域，種子受風(fēng)力和水流的影響，可以沿溝谷傳播。銀合歡耐旱力強(qiáng)，適宜荒山造林樹(shù)種，在金沙江干熱河谷區(qū)域選用豆科植物銀合歡作為先鋒物種，在較短的時(shí)間內(nèi)可以明顯改善生態(tài)系統(tǒng)，形成喬灌草復(fù)合結(jié)構(gòu)，為后續(xù)物種的侵入和定居創(chuàng)造條件，達(dá)到綠化造林的目的[2]。

本文選取白鶴灘水電站中的5個(gè)渣場(chǎng)，通過(guò)前期施工場(chǎng)地及實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地綠化效果，對(duì)銀合歡用于白鶴灘水電站渣場(chǎng)邊坡綠化進(jìn)行了系統(tǒng)研究和分析，從施工工藝、設(shè)施過(guò)程、綠化效果等方面進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)剖析。本研究成果可論證銀合歡用于石渣邊坡綠化的可能性，對(duì)干熱河谷地區(qū)綠化植物的選擇及種植有較好的借鑒意義。

1 綠化施工過(guò)程

1.1 1～4號(hào)渣場(chǎng)綠化施工情況

1.1.1 1～4號(hào)渣場(chǎng)邊坡基本情況(見(jiàn)表1)

白鶴灘水電站高線公路施工棄渣形成的1～4號(hào)渣場(chǎng)，位于金沙江河谷四川側(cè)葫蘆口鎮(zhèn)至白鶴灘鎮(zhèn)江邊村段，平均海撥在705～825 m。渣場(chǎng)基本為砂巖夾泥質(zhì)粉砂巖，碎石平均粒徑在5～25 mm之間。其中1、2號(hào)渣場(chǎng)坡度較為平緩，3、4號(hào)渣場(chǎng)邊坡坡度都在60°左右。在邊坡未做處理前，碎石與土壤的體積比大約為1∶1，邊坡無(wú)水來(lái)源，保水保濕功能較差，坡面均可見(jiàn)少量再生雜草。

1.1.2 1～4號(hào)渣場(chǎng)邊坡綠化施工方案(見(jiàn)表2)

1)1號(hào)渣場(chǎng)邊坡。對(duì)1號(hào)渣場(chǎng)邊坡進(jìn)行簡(jiǎn)易平整后，在整個(gè)表面平鋪種植土，厚度約300 mm，按照間距2 m×2 m的梅花形布置進(jìn)行銀合歡幼苗的移栽。

2)2號(hào)渣場(chǎng)邊坡。對(duì)2號(hào)渣場(chǎng)邊坡進(jìn)行簡(jiǎn)易平整后，在整個(gè)坡面按間距2 m×2 m的梅花形布置進(jìn)行挖穴施工，穴徑為0.5 m，深0.5 m，穴中覆滿種植土后，將銀合歡幼苗進(jìn)行移栽。

3)3號(hào)渣場(chǎng)邊坡。對(duì)3號(hào)渣場(chǎng)邊坡進(jìn)行簡(jiǎn)易平整后，直接在坡面上進(jìn)行銀合歡幼苗的移栽施工。

4)4號(hào)渣場(chǎng)邊坡。直接4號(hào)渣場(chǎng)邊坡的坡面上播撒銀合歡種子，播撒密度為25 g/m2。

其中：①移栽的幼苗要求地徑D<2 cm，苗木高度在0.2～0.6 m之間，需選擇根系較發(fā)達(dá)的幼苗。移栽完成后，施適量磷肥、石灰及有機(jī)肥。②在施工使用成熟干燥的種子，播種前用50～70℃的溫水浸種24 h，使種子充分吸脹后播種[3]。用清水將根瘤菌劑拌成糊狀，然后與硬實(shí)處理過(guò)的銀合歡種子拌勻，并拌以鈣鎂磷肥、土灰等，而后播撒在坡面上。

1.1.3 1～4號(hào)渣場(chǎng)區(qū)域近3年降雨情況(見(jiàn)表3)

根據(jù)該區(qū)域氣象站歷年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，總體上，金沙江河谷地區(qū)降水小，年平均降水在800～1 600 mm之間。降水量在季節(jié)上的分配極不均勻，年內(nèi)降水主要集中于6～9月四個(gè)月，其降水量約占全年降水量的60%以上。11月至次年4月的冬春季節(jié)為旱季，降水量只占全年的10%～20%，甚至更少。

表1 1～4號(hào)渣場(chǎng)邊坡基本情況表

表2 1～4號(hào)渣場(chǎng)邊坡綠化施工方案表

表3 1～4號(hào)渣場(chǎng)區(qū)域近三年降雨情況(新田站)統(tǒng)計(jì)表

從以上數(shù)據(jù)可以看出，2017-2019年兩個(gè)年度，1～4號(hào)渣場(chǎng)區(qū)域年降雨量分布基本與金沙江干熱河谷地區(qū)降雨規(guī)律一致。

從以上2017年-2018年數(shù)據(jù)可以看出，1～4號(hào)渣場(chǎng)區(qū)域年降雨量基本集中在5月-10月，這6個(gè)月累計(jì)降雨量占全年降雨量93%以上，累計(jì)降雨量可達(dá)700 mm以上。其中6月-9月有較明顯的雨季特征，降雨比較集中，降雨量大。

1.1.4 1～4號(hào)渣場(chǎng)邊坡綠化效果檢查

高線公路1～4號(hào)渣場(chǎng)邊坡在2017年11月前后完成綠化施工，未進(jìn)行人工養(yǎng)護(hù)與管理，2018年7月對(duì)現(xiàn)場(chǎng)銀合歡幼苗及種子存活情況進(jìn)行了檢查。在2018年8月完成補(bǔ)種及重新播撒種子后，于2019年6月對(duì)現(xiàn)場(chǎng)存活情況重新進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。

1.2 1號(hào)公路側(cè)渣場(chǎng)綠化施工試驗(yàn)情況

1.2.1 1號(hào)公路側(cè)渣場(chǎng)基本情況(見(jiàn)表4)

白鶴灘水電站轉(zhuǎn)輪加工廠施工棄渣形成的渣場(chǎng)，位于金沙江河谷四川側(cè)白鶴灘施工區(qū)內(nèi)，渣場(chǎng)坡面海拔在824～834 m。選擇試驗(yàn)場(chǎng)地面積為1 000 m2，屬渣石回填邊坡，坡度45°左右，渣場(chǎng)基本為玄武巖，碎石平均粒徑在5～30 mm之間，可見(jiàn)微少砂層土，碎石和土壤的體積比約為20∶1。整個(gè)邊坡無(wú)水源，全天日曬，保水保濕功能不強(qiáng)，流失較嚴(yán)重，可見(jiàn)少量雜草。

表4 1號(hào)公路側(cè)渣場(chǎng)邊坡基本情況表

1.2.2 1號(hào)公路側(cè)渣場(chǎng)綠化施工試驗(yàn)方案(見(jiàn)表5)

首先清除了邊坡雜草雜物，填平雨水沖刷溝槽。邊坡表面覆200 mm厚種植土,在完成銀合歡種子人工拌種后，將銀合歡種子播撒在邊坡表面，而后在表面覆蓋無(wú)紡布。

1)試驗(yàn)跟蹤管養(yǎng)及觀察期限：2018年11月至2019年6月。

2)試驗(yàn)跟蹤管養(yǎng)及觀察內(nèi)容：①試驗(yàn)種植完畢后初期管養(yǎng)，專(zhuān)人進(jìn)行初期澆水抗旱，確保試驗(yàn)種子在有利條件下發(fā)芽、成活、生長(zhǎng)；②專(zhuān)人每周進(jìn)行1次種子觀察，并做好觀察記錄；③每月底進(jìn)行1次觀察并記錄，直至種子發(fā)芽結(jié)束。

表5 1號(hào)公路側(cè)渣場(chǎng)邊坡綠化試驗(yàn)施工表

1.2.3 1號(hào)公路側(cè)渣場(chǎng)區(qū)域近一年氣候情況(見(jiàn)圖1)

圖1 1號(hào)公路側(cè)渣場(chǎng)區(qū)域近一年降雨情況(新田站)統(tǒng)計(jì)圖

從以上數(shù)據(jù)可以看出，2018年11月至2019年5月之間，降雨量較少，累計(jì)降雨量為35.8 mm。從2019年4月開(kāi)始，白鶴灘工區(qū)開(kāi)始進(jìn)入雨季，降雨量有逐步增多的趨勢(shì)，到2019年5月月降雨量可達(dá)12.4 mm。

1.2.4 1號(hào)公路側(cè)渣場(chǎng)邊坡綠化效果檢查

1號(hào)公路側(cè)渣場(chǎng)邊坡綠化效果檢查結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 1號(hào)公路側(cè)渣場(chǎng)邊坡綠化效果檢查表

2 前期綠化施工及綠化試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

2.1 降雨量對(duì)銀合歡移栽或者播撒種子的影響

1)通過(guò)1～4號(hào)綠化施工效果檢查的情況，在2017年11月完成銀合歡幼苗移栽及種子的播撒后，至2018年4月期間，該區(qū)域累計(jì)降雨量約為28.5 mm，期間未進(jìn)行人工灑水養(yǎng)護(hù)，坡面上未覆蓋土工布進(jìn)行保濕抗曬。2018年6月中旬，對(duì)4處渣場(chǎng)邊坡樹(shù)苗存活情況及種子發(fā)芽情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)(見(jiàn)表7)。

表7 1～4號(hào)渣場(chǎng)邊坡綠化檢查表(2018年6月)

2)2018年8月初，鑒于1～4號(hào)渣場(chǎng)邊坡前期綠化效果較差的情況，對(duì)以上邊坡進(jìn)行補(bǔ)種及重新播撒種子的施工。2018年8月至2019年5月期間，該區(qū)域累計(jì)降雨量約為304.7 mm。2019年6月中旬，對(duì)4處渣場(chǎng)邊坡樹(shù)苗存活情況及種子發(fā)芽情況進(jìn)行了重新統(tǒng)計(jì)(見(jiàn)表8)。

表8 1～4號(hào)渣場(chǎng)邊坡綠化檢查表(2019年6月)

3)通過(guò)表7中的數(shù)據(jù)分析，首次完成綠化施工至第一次綠化效果檢查期間，降雨量明顯偏少，進(jìn)而影響了銀合歡樹(shù)苗和種子的存活率。通過(guò)表7及表8的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在補(bǔ)種及重新播撒后，經(jīng)過(guò)了一個(gè)降雨量較多的雨季，各個(gè)渣場(chǎng)的樹(shù)苗存活率均明顯提高，4號(hào)渣場(chǎng)的種子也有少許發(fā)芽的情況。

4)通過(guò)表7及表8數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，2號(hào)渣場(chǎng)邊坡幼苗存活率略高于1號(hào)渣場(chǎng)邊坡，原因是2號(hào)渣場(chǎng)邊坡相比1號(hào)渣場(chǎng)邊坡坡度明顯更緩，自然含水量與飽和持水率更大，具有更強(qiáng)的保水保濕功能。

5)通過(guò)表7及表8數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，3號(hào)及4號(hào)渣場(chǎng)因未進(jìn)行覆土施工，渣場(chǎng)邊坡為級(jí)配不均勻的碎石及砂土構(gòu)成，孔隙較大，基本不具備持水保濕功能，自然含水量與飽和持水率較低，故銀合歡樹(shù)苗及種子的存活率極低。

6)通過(guò)表6及表7數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于4號(hào)渣場(chǎng)邊坡未做處理，1號(hào)公路側(cè)渣場(chǎng)邊坡表面進(jìn)行了300 mm的種植土覆土施工，在完成種子播撒后，覆蓋了無(wú)紡?fù)凉げ?，顯著提高了土壤內(nèi)部及表面的持水保濕功能，加上不定期人工灑水養(yǎng)護(hù)，即使未經(jīng)過(guò)雨季，在降雨量?jī)H為35.8 mm的情況下，到2019年6月中旬，已發(fā)現(xiàn)30%左右的種子已發(fā)芽。

以上分析都表明，降雨量的多少與銀合歡幼苗及種子的存活率存在正相關(guān)的聯(lián)系[4]。

2.2 覆土或挖穴對(duì)銀合歡移栽或者播撒種子的影響

1)通過(guò)表7及表8數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，第二次綠化施工后，覆土的1號(hào)渣場(chǎng)邊坡樹(shù)苗存活率約為30%，挖穴覆土的2號(hào)渣場(chǎng)邊坡樹(shù)苗存活率為34%，未處理的3號(hào)渣場(chǎng)邊坡，樹(shù)苗存活率僅為6%。

2)通過(guò)表7及表8數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),表面覆土與挖穴覆土的邊坡處理方式，對(duì)后續(xù)銀合歡幼苗的存活率影響較小。

3)通過(guò)表6及表7數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，1號(hào)公路側(cè)渣場(chǎng)進(jìn)行了表面覆土處理，銀合歡種子的發(fā)芽情況明顯好于4號(hào)渣場(chǎng)邊坡。

以上分析都表明，邊坡表面覆土或者是挖穴覆土，均能夠有效提高銀合歡樹(shù)苗的存活率。后續(xù)，表面覆土厚度、挖穴覆土的寬度及深度等因素對(duì)移栽銀合歡樹(shù)苗存活率的影響，需做進(jìn)一步的試驗(yàn)研究。

2.3 根系情況對(duì)銀合歡移栽的影響

2019年6月中旬，在對(duì)1、2號(hào)渣場(chǎng)邊坡綠化施工綠化進(jìn)行效果檢查時(shí)，各選取了5株已存活和枝干已明顯枯萎的的銀合歡，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)其根系情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)(見(jiàn)表9)。

表9 1號(hào)-2號(hào)渣場(chǎng)樹(shù)苗根系情況統(tǒng)計(jì)表(2019年6月)

以上數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，已存活的幼苗根部長(zhǎng)度明顯大于已枯萎幼苗，平均主根長(zhǎng)度為8.7 cm，高于已枯萎幼苗主根長(zhǎng)度6.3 cm。已存活的幼苗根系面積均大于45 cm2，根分叉數(shù)較多且根系更加發(fā)達(dá)。根系的機(jī)械纏繞固定作用，隨著林齡的增加，土壤性狀發(fā)生了明顯改變，有機(jī)質(zhì)的含量顯著增加[5]，其改善機(jī)理不僅可以通過(guò)根系纏繞固定土體的直接作用，還可以通過(guò)有機(jī)質(zhì)的間接作用來(lái)改善土壤肥力，并且后者的作用隨林齡的增長(zhǎng)而增大。

以上分析表明，根系的長(zhǎng)度及發(fā)達(dá)程度，能夠影響土壤持水能力的高低，亦能夠改善土壤機(jī)理，與銀合歡幼苗的存活率存在正相關(guān)的聯(lián)系。

3 結(jié) 語(yǔ)

金沙江流域各規(guī)劃水電站建成后，庫(kù)區(qū)會(huì)形成大量的裸露工程石渣邊坡，庫(kù)區(qū)干熱河谷氣候特點(diǎn)，適宜選擇銀合歡進(jìn)行人工造林綠化，以防止水土流失，提高森林覆蓋面積。本文結(jié)合工程實(shí)際與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，針對(duì)石渣邊坡不同的覆土形式，對(duì)銀合歡在石渣邊坡不同環(huán)境下的移栽、播撒綠化效果進(jìn)行了系統(tǒng)分析，對(duì)影響銀合歡幼苗及種子存活率的因素進(jìn)行了總結(jié)與提煉。結(jié)論表明，只要移栽播撒季節(jié)合理，對(duì)邊坡進(jìn)行覆土處理后，加以簡(jiǎn)單的人工養(yǎng)護(hù)等，銀合歡用在干熱河谷石渣邊坡的種植綠化是完全可行的。本文為該地區(qū)工程后期綠化造林提供了參考，值得借鑒和推廣。