柯 堯

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司,成都 610031)

點播灌木綠化技術(shù)在南廣鐵路路基邊坡植被防護(hù)中的應(yīng)用

柯 堯

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司,成都 610031)

近年來點播灌木綠化技術(shù)在公路綠化工程中應(yīng)用較多,但在鐵路邊坡綠化工程中很少大面積應(yīng)用。為實現(xiàn)“灌草結(jié)合,以灌為主”的植被目標(biāo),針對南廣鐵路的工程環(huán)境特點,結(jié)合路基邊坡防護(hù)工程開展了點播灌木綠化技術(shù)的應(yīng)用研究。通過對典型工點施工工藝和綠化效果的對比分析,總結(jié)了一般地區(qū)點播灌木的技術(shù)要點。

鐵路路基；邊坡；點播灌木；綠化； 植被防護(hù)

1 概述

近年來，植被防護(hù)作為固土護(hù)坡、保持水土以及生態(tài)修復(fù)的有效措施，已逐漸成為鐵路路基邊坡防護(hù)的重要形式。傳統(tǒng)鐵路路基邊坡植被防護(hù)多采用噴播植草、移植草皮或移栽灌木的方式，但往往存在草皮退化快，移栽灌木成本高，成活率低等￣￣問題。而理想的邊坡灌木是用種子直接建植的實生苗木，對比營養(yǎng)缽苗(或扦插苗)，實生苗灌木具有根系發(fā)育伸展，根系間連結(jié)性強，防護(hù)能力好等優(yōu)點，更加符合坡面生態(tài)恢復(fù)的要求[1-3]。

新建南廣鐵路黎塘西至肇慶東段，沿線跨桂、粵兩省區(qū)，正線全長400.314 km。線路所經(jīng)地區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫在21 ℃左右，雨量和光照充沛，有明顯的干濕兩季之分，年降水量在1 300～1 700 mm，6～9月為當(dāng)?shù)乇┯甓喟l(fā)季節(jié)[4]。工程沿線地形復(fù)雜，產(chǎn)生大量高填深挖路基邊坡。其中路塹邊坡多為軟質(zhì)巖或生土，生物積累量較少，坡面十分貧瘠。路堤填料多為級配碎石和改良土，坡面回填土層薄(10 cm左右)，邊坡保水保肥性差，植物生長十分困難。

針對南廣鐵路沿線的氣候特征及工程特點，在路基邊坡植被防護(hù)工程中普遍應(yīng)用了點播灌木灌草護(hù)坡綠化技術(shù)(以下簡稱“點播灌木綠化技術(shù)”)，涉及綠化面積約273萬m2。目前，南廣鐵路已全線通車。路基邊坡植被經(jīng)過近4年的生長，覆蓋率基本達(dá)到100%，起到了良好的固土護(hù)坡和美化環(huán)境的效果。

2 技術(shù)原理

根據(jù)鄭煜基等人[5]的試驗觀察，草本、灌木混播在坡面綠化防護(hù)中植被的演替有如下特點：前期(20 d前)以草本生長形成的景觀為主，灌木隱于草叢中，以后灌木逐漸高出草面，形成草、灌共生的景觀，在60 d后坡面覆蓋率一般可達(dá)到85%以上。半年以后，隨著灌木生長，冠幅加大，坡面基本被灌木覆蓋，草本則逐漸退化，只存在于灌叢的邊緣或空隙地帶。由于適于播種的灌木大多能開花結(jié)莢，其種子成熟后散落于坡面能自然萌發(fā)生長。因此，隨著坡面植被的演替，灌木越長越密，底層的草本則呈現(xiàn)退化的趨勢[5]。

點播灌木綠化技術(shù)正是根據(jù)草本、灌木混播時的自然演替規(guī)律，通過一定的施工工藝和栽培措施，調(diào)節(jié)灌草間的生長平衡機(jī)制，從而構(gòu)建以灌木為主的復(fù)層植被群落。在邊坡綠化的前期，利用先鋒草本植物萌芽快，橫向蔓延能力強的特點，迅速覆蓋坡面、穩(wěn)固表層土壤，同時起到保水保肥等作用，為一些生長速度較慢的目標(biāo)植物創(chuàng)造生長條件[6]。工程后期，隨著草本的逐漸退化，點播的灌木逐漸形成均勻的植被群落。這時，灌木地上密集的莖葉可對強降雨起到有效的攔截和緩沖作用，地下縱橫交錯的發(fā)達(dá)根系又可以深入土壤甚至巖石裂縫中，起到對坡面土壤的加筋和錨固作用[7]。從而更有利于減少邊坡水土流失，增強坡體的穩(wěn)定性。

3 施工工藝

3.1 清理邊坡

待路基骨架等圬工結(jié)構(gòu)施作完成后，清除坡上的碎石、浮土和其他雜物，鑿削或嵌補坡面至平整。

3.2 坡面覆土

根據(jù)邊坡土質(zhì)、巖性、坡率、骨架預(yù)留深度的不同，在坡面覆蓋一定厚度的種植土作為植物生長的基質(zhì)。覆土?xí)r以回填的種植土能否穩(wěn)定為原則，靈活采取橫向開溝、掛網(wǎng)、植生袋客土等措施?；靥畹姆N植土應(yīng)黏砂適中，酸堿適度(pH值6～8)，含有植物生長必需的養(yǎng)分，且最大粒徑應(yīng)小于20 mm。

3.3 浸種催芽

播種前應(yīng)根據(jù)不同植物種子的發(fā)育特點進(jìn)行浸種催芽，提高發(fā)芽率。山毛豆種子用50 ℃溫水浸種0.5 h；銀合歡種子用70 ℃熱水浸種2 d，每24 h換一次70 ℃熱水處理；木豆種子采用30 ℃熱水浸種2 d；多花木蘭種子采用30 ℃熱水浸種半天[8]。

3.4 挖穴點播

選擇2～3種灌木在坡面自上而下按“品字形”點播，每2～3行交換一個品種，點播間距30～50 cm。點播采用竹筒或鐵鏟開穴，穴徑6 cm，深度6～10 cm，并根據(jù)土壤肥力情況在穴中加入適量營養(yǎng)土。點播時應(yīng)根據(jù)不同的施工季節(jié)以及不同批次種子發(fā)芽率的情況靈活調(diào)整點播密度，確保植被建成后每平米灌木數(shù)量在4株左右。見圖1。

圖1 灌木平面布置及點播穴大樣(單位：cm)

3.5 撒播植草

若在雨季施工，為防止暴雨沖刷，應(yīng)在灌木點播后立即進(jìn)行植草，然后覆蓋無紡布。若在非雨季施工，可以等灌木出苗以后再進(jìn)行撒播植草。撒播時在草籽中摻入3倍于種子體積的干細(xì)沙，沿不同的方向連撒均勻3遍。撒完種后適當(dāng)噴水，噴水時最好能形成霧狀，盡量避免沖濺，水量的大小以充分濕潤表土，又不見明水為宜。

3.6 覆蓋無紡布

點播灌木和植草完成后，為了保溫保濕、改善種子萌生環(huán)境，可采用15～40 g/m2的無紡布從上至下進(jìn)行鋪蓋，并用竹簽或U形釘固定。待苗出齊后應(yīng)適時揭開無紡布，保證苗木正常生長。在暴雨季節(jié)可用草簾代替無紡布。

3.7 栽后管理養(yǎng)護(hù)

加強栽后管理養(yǎng)護(hù)，尤其是灌木發(fā)芽生根期的養(yǎng)護(hù)，直至植被生長穩(wěn)定。苗期應(yīng)根據(jù)天氣情況控制澆水量，確保種子發(fā)芽、生長所需水分。養(yǎng)護(hù)期內(nèi)應(yīng)根據(jù)植物生長情況及時進(jìn)行追肥、補植和病蟲害防治。在草本成坪、灌木穩(wěn)定生長后(約3個月后)逐漸減少澆水次數(shù)，鍛煉植物的適應(yīng)能力。但在1年內(nèi)尤其在旱季要對其進(jìn)行不定期養(yǎng)護(hù)，使植被逐漸進(jìn)入自然生長狀態(tài)。

4 典型工點綠化效果及分析

4.1 工點A綠化效果4.1.1 工點概況

DK40+624.38～DK40+749左右側(cè)，人字形截水骨架內(nèi)灌草護(hù)坡，綠化面積1 936 m2，坡高約7 m，坡率1∶1.5，部分為路橋過渡段，路堤填料為級配碎石，骨架內(nèi)回填土厚度約10 cm。

4.1.2 施工過程

該工點于2010年6月11日開始施工。點播灌木選擇山毛豆、木豆、銀合歡，密度約4～9穴/m2，4粒/穴，在灌木生長至10～20 cm后撒播狗牙根，密度為5 g/m2。施工后經(jīng)過多次補填土、施肥、補種，并在坡面覆蓋稻草，減輕雨水沖刷。

4.1.3 綠化效果及分析

該工點灌木總體出苗率約85%，其中山毛豆、木豆出苗率約90%。銀合歡出苗率次之。工程前期，山毛豆、木豆、銀合歡可以正常發(fā)芽，但生長較為緩慢。狗牙根覆蓋不均勻，基本呈斑塊狀分布。一年后邊坡植被覆蓋率達(dá)到90%。2010年雨季過后，部分木豆、山毛豆死亡。究其原因主要是回填土含砂量太大，加之坡頂擋水緣沒有施工，雨水對邊坡造成直接沖刷。由于狗牙根播種于土壤表層，受雨水沖刷嚴(yán)重，直接造成了土壤和草種的流失，成坪效果不明顯。另一方面，由于幼苗期的灌木根系較淺，土壤的流失導(dǎo)致灌木根系外露，灌木幼苗在強烈的日照和高溫影響下死亡。本工點在灌木長高后才撒播狗牙根，草本對灌木的生長影響較小，但同時也加重了雨水對邊坡沖刷的危害。如表1所示。

表1 工點A灌木生長狀況(葉片數(shù)或植株均高/cm)

4.2 工點B綠化效果4.2.1 工點概況

DK77+240～DK77+908左右側(cè)，人字形截水骨架內(nèi)灌草護(hù)坡，綠化面積3 577 m2，坡高約9 m，坡率1∶1.5，路堤采用A、B組土質(zhì)填料，骨架內(nèi)回填種植土厚度約15 cm。

4.2.2 施工過程

該工點于2010年7月12日開始施工。先點播山毛豆、木豆、銀合歡，密度4～9穴/m2，4粒/穴，點播完成后撒播狗牙根，密度為5 g/m2。灌木高約5 cm后開始追肥，1個月后局部補種灌木。施工后在干旱季節(jié)進(jìn)行了多次澆水養(yǎng)護(hù)。

4.2.3 綠化效果及分析

該工點灌木總體出苗率約90%，其中山毛豆、木豆出苗率最高，達(dá)到90%以上。銀合歡出苗率次之，可能是前期生長緩慢，受到山毛豆、木豆及狗牙根的競爭影響。一年后邊坡植被覆蓋率達(dá)到100%。該工點路基填料以土質(zhì)為主，相對填石路堤邊坡保水保肥能力強，為植物提供了較好的生長條件。本工點在灌木與草種幾乎同時播種，草本對灌木的生長有一定的影響，山毛豆、木豆1個月后的高度均小于工點A。如表2所示。

表2 工點B灌木生長狀況(葉片數(shù)或植株均高/cm)

4.3 工點C綠化效果4.3.1 工點概況

IDK152+775～I(xiàn)DK153+016左右側(cè)，拱形截水骨架內(nèi)灌草護(hù)坡，綠化面積約1 000 m2，坡高約5 m，坡率1∶1.5，路堤采用A、B組土質(zhì)填料，骨架內(nèi)回填種植土厚度約10 cm。

4.3.2 施工過程

該工點于2010年6月20日施工，先點播山毛豆、銀合歡、多花木蘭，密度約4～9穴/m2，4粒/穴，一周后撒播狗牙根，密度為3 g/m2。1個月后追肥，3個月后局部補種灌木。

4.3.3 綠化效果及分析

該工點灌木總體出苗率約70%，其中山毛豆出苗率最高，達(dá)到80%。銀合歡與多花木蘭前期出苗率不高，表明灌木之間也存在種間競爭，山毛豆具有較強的競爭優(yōu)勢。一年后邊坡植被覆蓋率達(dá)到90%。由于坡面填土厚度不一，導(dǎo)致植被高低不均勻。該工點邊坡較矮，坡度較緩雨水沖刷危害較小，故適當(dāng)減少了草籽的用量。如表3所示。

表3 工點C灌木生長狀況(葉片數(shù)或植株均高/cm)

4.4 工點D綠化效果4.4.1 工點概況

1DK188+476～1DK188+587左側(cè)，拱形截水骨架內(nèi)灌草護(hù)坡，綠化面積約400 m2，坡高約9 m，坡率1∶1.25，土質(zhì)路塹邊坡，坡面以粉質(zhì)黏土為主。

4.4.2 施工過程

該工點于2010年6月9日進(jìn)行綠化施工，坡面交替點播山毛豆、銀合歡、多花木蘭，密度約4～9穴/m2，4粒/穴，一周后噴播狗牙根，密度為5 g/m2。1個月后追肥，5個月后局部補種灌木。

4.4.3 綠化效果及分析

該工點灌木總體出苗率約50%，其中山毛豆出苗率約70%。多花木蘭與銀合歡出苗率不高，前期生長緩慢。受到2010年冬季強降溫天氣影響，部分灌木上半部分枯萎，第二年才重新發(fā)芽生長。1年后邊坡植被覆蓋率達(dá)到95%。該工點坡面粉質(zhì)黏土有機(jī)質(zhì)含量低，且受雨水沖刷危害較大，故采用了噴播植草。工程表明噴播植草在短期內(nèi)覆蓋坡面的效果顯著，但應(yīng)選擇較好的時機(jī)，避免對灌木生長造成影響。如表4所示。

表4 工點D灌木生長狀況(葉片數(shù)或植株均高/cm)

4.5 對比分析4.5.1 總體綠化效果對比(圖2，圖3)

雖然各工點所處地理位置，施工工藝及養(yǎng)護(hù)管理水平不同，但通過對各工點的立地條件及總體綠化效果的對比(表5)，也不難發(fā)現(xiàn)一定的規(guī)律。即：(1)種子的發(fā)芽主要與植物種類、種子質(zhì)量、環(huán)境的溫度、濕度以及催芽處理措施等多種因素有關(guān)，故4個工點的灌木出苗率差異較大；(2)點播灌木在土質(zhì)深厚、土壤水分和有機(jī)質(zhì)含量高的邊坡，后期整體綠化效果更好?？梢娖旅娴膸r土狀況對植被群落的形成具有直接的影響。

圖2 各工點施工1個月后綠化效果

圖3 各工點施工1年后綠化效果

項目邊坡形式巖土狀況灌木出苗率/%1年后覆蓋率/%工點A路堤級配碎石上覆砂性土8590工點B路堤A、B組土質(zhì)填料上覆黏土90100工點C路堤A、B組土質(zhì)填料上覆砂性土7090工點D路塹粉質(zhì)黏土5095

4.5.2 植物生長速度對比

選取在4個工點均有應(yīng)用的山毛豆和銀合歡兩種植物進(jìn)行生長過程中植株平均高度動態(tài)分析。從圖4和圖5的對比可以發(fā)現(xiàn)，山毛豆和銀合歡在4個工點高度呈現(xiàn)出此消彼長的整體趨勢。如，山毛豆在各工點平均高度基本可用AB>C>D的相反趨勢，表明兩種植物在發(fā)芽生長過程中存在一定的競爭關(guān)系。另外，對比兩種植物在各工點不同階段的植株高度可發(fā)現(xiàn)，兩種植物在生長前期高度差距越小，在后期才越容易實現(xiàn)均衡生長。并且，山毛豆在生長前期具有明顯的競爭優(yōu)勢(圖6)。

圖4 山毛豆在各工點植株高度動態(tài)

圖5 銀合歡在各工點植株高度動態(tài)

圖6 各工點山毛豆與銀合歡的高度動態(tài)對比

5 結(jié)論及建議

南廣鐵路沿線屬于典型的亞熱帶季風(fēng)氣候，為植物生長提供了充沛的光熱條件。但該區(qū)域雨季較長，并伴隨著高溫酷暑，加之鐵路邊坡土質(zhì)條件差，養(yǎng)護(hù)管理難[9]等特點，使得植被恢復(fù)非常困難[10]。通過對部分典型工點綠化效果的對比分析，并結(jié)合全線綠化工程施工經(jīng)驗以及邊坡植被的后期表現(xiàn)，可將一般地區(qū)點播灌木綠化技術(shù)的要點歸納如下。

5.1 優(yōu)選植物種類及配置模式

植物作為邊坡植被防護(hù)的主體，是決定邊坡防護(hù)效果的首要因素。針對邊坡土壤普遍貧瘠的特點，優(yōu)先選用一些根系發(fā)達(dá)、覆蓋度好、發(fā)芽率高，具有根瘤固氮能力的豆科植物。同時還應(yīng)將常綠植物與落葉植物，速生植物與慢生植物相搭配，并根據(jù)各種植物的生長速度和成年后高度的不同進(jìn)行合理配置，豐富邊坡植被群落結(jié)構(gòu)。另外，還應(yīng)充分考慮灌木的成長高度是否會影響行車安全[11]，如銀合歡成年后高度可達(dá)4 m，需用在離鐵軌較遠(yuǎn)的邊坡。

5.2 確保邊坡土壤厚度和肥力

土壤是植物生長的載體，邊坡土壤的質(zhì)量直接影響著植物的成活率及后期生長效果。對于石質(zhì)路塹邊坡和絕大部分路堤邊坡，播種前應(yīng)在坡面回填不小于20 cm的種植土。施工時應(yīng)充分利用工程清表時收集的熟土。對貧瘠的土壤或石礫含量過大的土壤，需根據(jù)實際情況添加有機(jī)肥、復(fù)合肥等進(jìn)行改良。

5.3 根據(jù)邊坡立地條件靈活調(diào)整施工工藝

鐵路工程往往里程跨度大，需要穿越各種復(fù)雜的地理環(huán)境，造成全線路基邊坡的立地條件也存在很大的差異。施工時需根據(jù)不同邊坡的高度、坡率、坡向、巖土條件等綜合因素靈活調(diào)整工藝流程和設(shè)計參數(shù)。例如：填石路堤邊坡相對于一般土質(zhì)路堤邊坡來說，坡面保水能力差，宜采取“少量多次”的澆水原則。

5.4 合理調(diào)節(jié)草灌及灌木種間競爭

相對于草本植物來說，灌木前期生長一般較緩慢，植被覆蓋度低，需要配合采用草本植物防護(hù)坡面，以控制早期土壤侵蝕，但草本植物生長過旺會影響灌木建成[12]。研究發(fā)現(xiàn)，草種的密度與灌木種子的發(fā)芽率一般成反比關(guān)系[13]。因此，需根據(jù)邊坡立地條件合理調(diào)節(jié)草籽用量，并通過水肥控制及刈割等手段調(diào)節(jié)草本與灌木之間的競爭，以便形成“灌草結(jié)合，以灌為主”[14]的植被群落結(jié)構(gòu)。當(dāng)灌草同時播種時，可通過人工施肥來調(diào)節(jié)草灌生長速度，前期施肥時應(yīng)選用含氮較少、含磷較多的肥料，復(fù)合肥的氮磷鉀養(yǎng)分配比可考慮P>N>K，從而為灌木生長提供更多的養(yǎng)分。在非暴雨季節(jié)施工時，可采用兩步施工法，即先點播灌木，等灌木長出真葉后再噴播(撒播)植草，使得灌木先一步發(fā)芽生長，保證了其在與草本植物的競爭中取得相對優(yōu)勢[15]，同時，由于不同灌木之間也存在種間競爭，優(yōu)勢種往往會壓制其他植物的生長導(dǎo)致邊坡植被群落結(jié)構(gòu)單一化，可通過浸種催芽、調(diào)節(jié)種子相對數(shù)量的方法促進(jìn)各種植物平衡生長。

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The Application of Dibble Seeding Shrubs Greening Technology in Subgrade Slope Vegetation Protection of Nanning-Guangzhou Railway

KE Yao

(China Railway Eryuan Engineering Group Co., Ltd., Chengdu 610031, China)

Recently, dibble seeding shrubs greening technology has been commonly used in highway greening engineering, but rarely in railway. In order to achieve the goal of "combination of shrub grass, shrub dominated vegetation ", study on the application of dibble seeding shrubs greening technology is carried out according to the environmental characteristics of the Nanning～Guangzhou railway project. Through comparative analysis of the process and greening effect for some typical work sites, the application of dibble seeding shrubs greening technology in normal areas is summarized.

Subgrade; Side slope; Dibble seeding shrubs; Greening; Vegetation protection

2015-01-12；

2015-01-31

鐵道部科技研究開發(fā)計劃(2006G034)

柯 堯(1984—)，男，工程師，2009年畢業(yè)于北京林業(yè)大學(xué)園林學(xué)院，工學(xué)碩士，E-mail：723350139@qq.com。

1004-2954(2015)08-0030-05

U213.1+5

A

10.13238/j.issn.1004-2954.2015.08.007