陳永安，舒東膂，張金莎，趙淙云，胡長(zhǎng)安

(湖南省森林植物園，湖南 長(zhǎng)沙 410116)

0 前言

近10 多年來，我省高速公路生態(tài)防護(hù)建設(shè)取得了十分可喜的成績(jī)。但由于資金、技術(shù)等原因，部分邊坡已出現(xiàn)植被退化現(xiàn)象，局部甚至出現(xiàn)“石漠化”現(xiàn)象，究其原因關(guān)鍵是生態(tài)防護(hù)的核心內(nèi)容植生基質(zhì)出了問題。如果不加以研究解決，將造成嚴(yán)重的水土流失，甚至危及行車安全。美國、德國、日本、韓國等發(fā)達(dá)國家和我國的東部發(fā)達(dá)省份在高速公路生態(tài)修復(fù)工程中采用的基質(zhì)主要是泥炭土，我省部分高速公路生態(tài)修復(fù)工程中也使用了泥炭土，但成本很高。施工單位為了節(jié)省，大多是使用未發(fā)酵的鋸木屑、谷殼、稻草灰等替代泥炭土，造成植被恢復(fù)緩慢，邊坡沖刷嚴(yán)重。泥炭土是植生基質(zhì)的核心，我省是一個(gè)泥炭資源十分貧乏的省份，目前，主要是從我國東北調(diào)進(jìn)，不僅運(yùn)輸成本大幅度提高，而且受季節(jié)的影響無法確保穩(wěn)定供貨，因此泥炭替代物的研究與開發(fā)已迫在眉捷。

1 試驗(yàn)地概況

湖南省寧遠(yuǎn)至道縣高速公路生態(tài)防護(hù)工程第27 合同段，全長(zhǎng)6.090 5 km(K296+229.5～K302+320)。地質(zhì)為穩(wěn)定的石灰?guī)r結(jié)構(gòu)，上邊坡面積約5萬 m2，坡比在 1∶0.5～1∶1 之間，部分邊坡已進(jìn)行了主動(dòng)柔性網(wǎng)或框架梁工程防護(hù)。該區(qū)域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)性濕潤(rùn)氣候，春季多雨，陰晴不定，夏季多旱，光照充足，無霜期長(zhǎng)，四季分明。常有高溫出現(xiàn)，秋季涼爽，冬季干冷，年平均氣溫17.8～18.5 ℃，最高氣溫39 ℃以上。年降水量1 280～1 530 mm，每年5～8月份為雨季。

2 采用的生態(tài)防護(hù)形式

采用的生態(tài)防護(hù)形式主要有客土噴播、仿原生態(tài)植被修復(fù)兩種，或以兩種的結(jié)合方式進(jìn)行。對(duì)于高、陡穩(wěn)定未風(fēng)化石灰?guī)r邊坡及已進(jìn)行主動(dòng)防護(hù)如柔性網(wǎng)防護(hù)邊坡不宜也沒有必要再進(jìn)行客土噴播，可在一、二級(jí)平臺(tái)、坡頂及局部凹陷部位通過壘砌種植槽(也叫魚鱗槽、燕窩槽等)或堆碼植生袋，通過在邊坡局部區(qū)域創(chuàng)造有利于植物生長(zhǎng)的環(huán)境，在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速綠化并與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)，這種技術(shù)形象的稱之為“仿原生態(tài)植被修復(fù)技術(shù)”。

3 仿原生態(tài)植被修復(fù)技術(shù)施工工藝流程及關(guān)鍵步驟

3.1 工藝流程

砌種植槽→種植基質(zhì)準(zhǔn)備(基質(zhì)+種植土)→植生袋裝填→植生袋安裝→種植基質(zhì)回填或基質(zhì)噴附噴播草灌→灌木及藤本植物栽植→養(yǎng)護(hù)管理。

3.2 關(guān)鍵步驟說明

3.2.1 砌種植槽

在已掛柔性網(wǎng)的一、二級(jí)平臺(tái)及局部凹陷處砌種植槽(種植槽數(shù)量不宜太多，大小規(guī)格也不宜一致，原則上以最終綠化覆蓋率能達(dá)到50%以上就行)。種植槽的形狀不宜千篇一律，要依邊坡面積、凹陷處的位置、大小及走向等因素順勢(shì)而為，力求自然。種植槽的主要目的是承載種植土，給植物長(zhǎng)久生長(zhǎng)提供物質(zhì)基礎(chǔ)。因此，種植槽深度不能低于40 cm、容積盡量大一些，以便于承載更多的基質(zhì)。為了盡快在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)，如條件許可的話，砌槽采用的石材原則上用本山體石塊或周邊自然山石為宜，為防止垮塌局部需用φ10 cm鋼筋及水泥加固。

3.2.2 植生袋安裝

對(duì)于已實(shí)施柔性網(wǎng)防護(hù)且坡較矮的石灰?guī)r邊坡(垂直高度不高于10 m)，在坡頂邊緣、一級(jí)平臺(tái)用植生袋堆碼壘砌類似“筑長(zhǎng)城”的辦法給栽植下垂藤本植物創(chuàng)造條件，相比用水泥加石塊砌種植槽會(huì)顯得更生態(tài)、更環(huán)保、更自然。植生袋壘砌高度原則上也不能低于40 cm(一般3～4 層，為了防止植生袋垮塌，在局部已砌植生袋的外側(cè)(有可能垮塌的地方)需用鐵絲網(wǎng)加固。植生袋采用50 cm×60 cm或40 cm×60 cm 綠色編織袋，編織袋一般為尼龍纖維網(wǎng)，防老化，同時(shí)網(wǎng)孔不宜過大，以免影響承基質(zhì)，植生袋可向?qū)I(yè)廠家采購或自己生產(chǎn)。

3.2.3 基質(zhì)( 有機(jī)質(zhì))準(zhǔn)備

1)新型環(huán)保園藝基質(zhì)生產(chǎn)工藝流程。

枯枝、落葉收集→分揀→破碎→加入復(fù)合肥、過磷酸鈣等→加入菌種及輔助材料→翻動(dòng)拌勻→放入發(fā)酵池→加水→蓋薄膜→高溫階段通氣降溫→第1次發(fā)酵完成→第2 次發(fā)酵→烘干→檢測(cè)理化指標(biāo)→調(diào)制→包裝→成品入庫。

2)關(guān)鍵步驟說明。

①枯枝及落葉收集，為了降低成本，可預(yù)先聯(lián)系園林部門、苗圃及有關(guān)單位，希望他們?cè)跇淠拘藜?、大樹移植及枯枝落葉清理過程中將園林廢棄物集中送達(dá)至指定的地方，這樣可以節(jié)省人工及運(yùn)輸成本，同時(shí)，為了不占用太多的空間，應(yīng)隨到隨處理。

②原料破碎，在原料破碎前必須進(jìn)行分揀處理，一則為了安全必須清理石塊、鐵丁及白色垃圾;二則為了不同的質(zhì)量要求必須將竹類、較大的枝條等難破碎、難發(fā)酵的物料分揀出來，有條件的可將樹葉、灌木整形修剪、機(jī)械打草后遺留的草末等容易發(fā)酵的集中收集處理。

③加入復(fù)合肥、過磷酸鈣等，加入復(fù)合肥的目的一則是補(bǔ)充微生物繁殖所需的氮源;二則是經(jīng)過有益微生物的發(fā)酵使得不易被植物利用的礦物質(zhì)成分變成易被植物吸收的礦質(zhì)元素如磷、鎂等。在發(fā)酵前合理、適量的加入復(fù)合肥及其他礦物質(zhì)是確保發(fā)酵后的基質(zhì)營(yíng)養(yǎng)更全面、更接近或超過泥炭土或草炭的關(guān)鍵。

④通氣降溫，在物料發(fā)酵進(jìn)入高溫階段進(jìn)行降溫、通氣是必不可少的，是確保有益微生物活性并使發(fā)酵得以完成的關(guān)鍵。以往大多數(shù)小企業(yè)都是通過人工或機(jī)械每隔幾天翻動(dòng)一次的辦法，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大、成本高，而且效果不理想，因?yàn)榉瓌?dòng)只能零時(shí)起到降溫的作用，通氣的效果就更不理想。因?yàn)槲锪习l(fā)酵一旦進(jìn)入高溫區(qū)以后好氧微生物大量繁殖，使物料溫度急劇上升需要進(jìn)行降溫處理，要不然大量不耐高溫的有益復(fù)合菌將被殺死。同時(shí)，也消耗了大量的氧氣需要進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)充，要不然微生物就變成了厭氧呼吸，將嚴(yán)重影響基質(zhì)的最終品質(zhì)。

⑤第2 次發(fā)酵，由于園林綠化廢棄物主要的成分是纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等，尤其是木質(zhì)素很難降解。以前往往靠一次發(fā)酵很難達(dá)到高端基質(zhì)的要求，必須進(jìn)行第2 次發(fā)酵，最好是采用換池的辦法，在原來的一組發(fā)酵池邊留一個(gè)空池，通過換池一則可以使處于休眠的復(fù)合菌在換池過程中得到激活;二則在換池的同時(shí)也要及時(shí)補(bǔ)充通過擴(kuò)繁的復(fù)合菌種并添加輔助材料以調(diào)節(jié)C/N 比，根據(jù)需要還要補(bǔ)充適當(dāng)?shù)乃?，這樣才能確保第2 次發(fā)酵順利完成。

⑥調(diào)制，對(duì)于烘干后的基質(zhì)經(jīng)過檢測(cè)后根據(jù)產(chǎn)品的不同要求，可適當(dāng)添加微量元素及其他輔助材料，以滿足不同立地條件下植物生長(zhǎng)的需要。

為了能滿足植物快速生長(zhǎng)且能適應(yīng)長(zhǎng)期干旱、高溫的極端不利環(huán)境，種植基質(zhì)必須按客土噴播基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行備料(除粘合劑不加外、保水劑加入量要加大至常規(guī)的2～3 倍，加入的種植土粘性適當(dāng)重一點(diǎn))，種植基質(zhì)及種子配比參見表1、表2。

3.2.4 基質(zhì)回填或噴附

在已砌完的種植槽及已壘砌的植生袋內(nèi)側(cè)必須回填種植土，種植土必須填滿，對(duì)于坡高難以用人工的辦法進(jìn)行種植土回填，一般采用干式客土噴播機(jī)通過風(fēng)力的作用將種植土輸送至種植槽內(nèi)。

3.2.5 噴播草灌

在不宜栽植灌木或藤本的季節(jié)，為了實(shí)現(xiàn)邊坡快速綠化，同時(shí)也給下一步灌木或藤本植物生長(zhǎng)創(chuàng)造條件，對(duì)于已砌完的植生袋或已進(jìn)行種植土回填的邊坡可先噴播草灌，盡量多的增加綠化面積，在通車之前再補(bǔ)植灌木或藤本植物。

3.2.6 灌木及滕本植物栽植

為了能在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速綠化的目的，同時(shí)，也為了確保苗木成活率，栽植的藤本及灌木植物盡量用容器苗(盡量避開反季節(jié)施工，確保一次成活)。采用的藤本植物盡量多用常綠的(或開花的)、品種宜多一點(diǎn)、生長(zhǎng)宜快一點(diǎn);一般坡頂、平臺(tái)宜栽植下垂藤本植物如迎春、懸鉤子等，碎落臺(tái)及種植槽內(nèi)宜栽植生長(zhǎng)較快的如美國凌霄、爬山虎、中華常春藤、五葉地錦等。

3.2.7 養(yǎng)護(hù)管理

苗木栽植后必須濕透頭3 次水，如遇干旱長(zhǎng)時(shí)間未下雨則需澆水1～2 次/d 以保持土壤濕潤(rùn)。

表1 種植基質(zhì)參考配比

表2 植物種子配比

4 結(jié)果與分析

根據(jù)2 a 多時(shí)間的觀察，用園林綠化廢棄物經(jīng)過破碎、發(fā)酵、干燥、調(diào)制、打包等工藝而生產(chǎn)的一種新型環(huán)保園藝基質(zhì)，在高速公路巖石上邊坡生態(tài)修復(fù)工程中完全可以替代泥炭土。通過不同配比、不同組合試驗(yàn)，全部用自制新型環(huán)保園藝基質(zhì)的效果最好，無論從成坪速度、植被覆蓋率、植被穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)效益等方面均優(yōu)于基質(zhì)全部用泥炭土，具體從表3可以看出。

表3 不同基質(zhì)配比的應(yīng)用效果

以上處理均為體積比，基質(zhì)用量占混合基質(zhì)(基質(zhì)+種植土)的30%;成坪時(shí)間以草本植物全部覆蓋基質(zhì)為準(zhǔn)。

5 問題與討論

用新型環(huán)保園藝基質(zhì)替代泥炭土是我省今后高速公路生態(tài)修復(fù)工程的發(fā)展方向，對(duì)實(shí)現(xiàn)生態(tài)湖南、綠色湖南將起到積極的推動(dòng)作用，但在使用過程中也發(fā)現(xiàn)了一些問題，期待今后進(jìn)一步改進(jìn)和提高。

1)由于園林廢棄物破碎后長(zhǎng)度普遍比泥炭長(zhǎng)，有的甚至超過10cm，不利于機(jī)械噴播，因此，在使用過程中首先最好過篩，對(duì)于過篩后剩余的枝條可人工放入已掛網(wǎng)的邊坡上，如果采用植生袋防護(hù)則無需過篩工序。

2)新型環(huán)保園藝基質(zhì)經(jīng)檢測(cè):EC 值(總的可溶性鹽分含量)普遍較高，同時(shí)，pH 值也偏高呈弱堿性，因此要根據(jù)不同的地質(zhì)結(jié)構(gòu)及土質(zhì)類型進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)制。對(duì)于石灰?guī)r發(fā)育的石質(zhì)邊坡本身土質(zhì)偏堿性，因此，應(yīng)對(duì)基質(zhì)進(jìn)行酸度調(diào)整如在基質(zhì)中適當(dāng)添加硫磺粉、過磷酸鈣、硫酸亞鐵等中和基質(zhì)的堿性，使之適合更多的植物生長(zhǎng);或者栽植一些在弱堿性地質(zhì)條件下也能生長(zhǎng)的植物如金銀花、夾竹桃、迎春等;當(dāng)然也可以與泥炭土按適當(dāng)比例混合也能起到事半功倍的功效(泥炭土偏酸性)。對(duì)于紅砂巖發(fā)育的石質(zhì)邊坡則無需進(jìn)行調(diào)整，因?yàn)榧t砂巖發(fā)育的地質(zhì)土壤總體偏弱酸性。

3)園林廢棄物由于采集地不同，加之分揀工作是一項(xiàng)很繁重、很復(fù)雜的工作，如果稍微疏忽或者怕麻煩，很可能造成很多白色垃圾、有毒物質(zhì)混入到物料里面，雖然大量的有益微生物通過一系列酶的神奇作用能吸收、降解一部分毒素，但還是有一部分會(huì)遺留在最后的基質(zhì)產(chǎn)品里面，從而造成基質(zhì)產(chǎn)品EC值偏高，有可能影響植物的正常生長(zhǎng)，因此，基質(zhì)產(chǎn)品在使用前一般要進(jìn)行理化指標(biāo)檢測(cè)。如果EC 值過高或者發(fā)酵不徹底(腐熟度偏低)，則不能用于全部替代泥炭土，而必須按適當(dāng)?shù)谋壤M(jìn)行調(diào)制，使之完全滿足植物的正常生長(zhǎng)。

4)新型環(huán)保園藝基質(zhì)由于收集的枯枝在破碎后一般都沒有進(jìn)行第2 次粉碎(如果作為花卉、種苗基質(zhì)則必須進(jìn)行第2 次粉碎)，因此物料總體長(zhǎng)度偏大。雖然對(duì)于改善土壤的透氣性有幫助，但不利于保水，因此，對(duì)于土質(zhì)砂性重的土壤在調(diào)制過程中要適當(dāng)多的加入保水劑;而對(duì)于較陡(坡比1∶0.5～1∶0.75)且高大的邊坡，為了使噴播的基質(zhì)穩(wěn)定，要適當(dāng)多的加入粘結(jié)劑(如水泥、聚丙烯酰胺等)或加入粘性較大的土壤。

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