黃成燕，王佐成，胡 榮，孫發(fā)政

(1.深圳市大自然生態(tài)園林技術(shù)有限公司，廣東 深圳 518131；2.深圳市鷗富創(chuàng)展投資有限公司，廣東 深圳 518112)

人與自然的關(guān)系追根溯源歸結(jié)為人與水的關(guān)系、人與土的關(guān)系、人與植被的關(guān)系，即人與水土生態(tài)的關(guān)系[1]。人類生產(chǎn)與建設(shè)不斷地改變和破壞自然水土生態(tài)，但同時(shí)也在建立新的人工水土生態(tài)。礦山開(kāi)采及其生態(tài)修復(fù)，是人類破壞自然水土生態(tài)、建立新的人工水土生態(tài)的典型之一。

深圳是我國(guó)最早的經(jīng)濟(jì)特區(qū)，城市開(kāi)發(fā)強(qiáng)度之大、速度之快，在全國(guó)是少有的。因此，城市水土流失、生態(tài)破壞等問(wèn)題非常突出，較早地遇到并開(kāi)展了邊坡研究和治理實(shí)踐，取得了一系列的經(jīng)驗(yàn)和成果[2]。據(jù)2000年統(tǒng)計(jì)，深圳市遺留各類裸露山體邊坡達(dá)669處，不僅造成嚴(yán)重的水土流失，還嚴(yán)重影響城市生態(tài)景觀。這些裸露邊坡大部分屬于巖質(zhì)邊坡，無(wú)土、缺水、少肥，生態(tài)修復(fù)難度較大。通過(guò)大規(guī)模的攻關(guān)研究和實(shí)踐探索，涌現(xiàn)出了客土噴播、噴混植生、組合噴草、植生槽、掛籠磚、生物磚排水等實(shí)用技術(shù)，并綜合運(yùn)用不同治理技術(shù)組合，實(shí)現(xiàn)邊坡治理效果的最佳化[3]。

深圳水徑大型礦山群位于深圳市龍崗區(qū)布吉街道西北側(cè)，布龍公路南側(cè)，清平高速橫穿而過(guò)，總面積171.3萬(wàn)m2，處于深圳市中心半小時(shí)交通圈內(nèi)，交通便捷，區(qū)位優(yōu)勢(shì)明顯，寸土寸金。礦山群整治前，已露天開(kāi)采多年，其開(kāi)采范圍內(nèi)山體破碎、坡高壁陡、黃土裸露、塵土飛揚(yáng)，對(duì)周邊已建成街區(qū)的安全和環(huán)境影響極大。2006年8月，深圳市規(guī)劃部門形成了規(guī)劃指引，確定了整體場(chǎng)平整治方案，按照?qǐng)銎秸巍鷳B(tài)修復(fù)—規(guī)劃建設(shè)三個(gè)環(huán)節(jié)，保護(hù)和開(kāi)發(fā)利用該片區(qū)土地資源。

深圳水徑礦山群分為3個(gè)區(qū)，即清平高速以西為西區(qū)，位于生態(tài)控制線以內(nèi)；清平高速以東分為東北片區(qū)和東南片區(qū)，是主體工程整治區(qū)域，包括振興、羅定、保羅、水徑第五、華興石場(chǎng)等，加上周邊一并場(chǎng)平，整治和生態(tài)修復(fù)面積119.6萬(wàn)m2。2008年7月，深圳市大自然生態(tài)園林技術(shù)有限公司進(jìn)場(chǎng)，與場(chǎng)平主體工程同步推進(jìn)生態(tài)修復(fù)施工。至2021年底，主體場(chǎng)平工程已基本完成，礦山群的生態(tài)修復(fù)施工也經(jīng)歷了13年，規(guī)模和年限均屬深圳之最，在生態(tài)修復(fù)的技術(shù)、路線、方法、理念、管理等方面，形成了諸多新的認(rèn)知和體會(huì)。下面從水土生態(tài)視野就草本植物在該礦山群生態(tài)修復(fù)中的應(yīng)用成效、施工方法、創(chuàng)新亮點(diǎn)等作一介紹，供交流、借鑒。

1 水徑礦山群自然概況及整治前后的水土生態(tài)

1.1 自然概況

水徑礦山群地處低山丘陵區(qū),屬南亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候區(qū)，夏季受東南季風(fēng)的影響,高溫多雨，冬季受東北季風(fēng)和東北信風(fēng)以及北方寒潮的影響,干旱稍冷。全年平均氣溫22.4 ℃，最高月均氣溫為28.1 ℃,最低月均氣溫為 12.1 ℃,極端最高氣溫36.6 ℃,極端最低氣溫1.4 ℃,10 ℃以上年均積溫8 107 ℃,全年無(wú)霜。雨量充沛,年均降水量為1 948.4 mm,最高年份達(dá)2 662.2 mm。降雨主要集中在每年的5—9月,期間也是臺(tái)風(fēng)季節(jié)，盡管正面登陸的臺(tái)風(fēng)年均不到1次,但由于從周邊經(jīng)過(guò)的臺(tái)風(fēng)會(huì)給本區(qū)帶來(lái)暴雨或大雨,從而導(dǎo)致本區(qū)5—9月降雨量超2 000 mm。年均相對(duì)濕度為79%;年均蒸發(fā)量1 755.4 mm；年均輻射熱達(dá)523 kJ/cm2,年均日照時(shí)數(shù)2 280.9 h[4]。

1.2 整治前的水土生態(tài)

礦山群母巖主要為花崗巖，土壤為赤紅壤，海拔18～210 m。赤紅壤的表土為灰黃色或棕紅色,有機(jī)質(zhì)含量1.38%～5.25%,其中砂粒與石礫含量較大,為砂質(zhì)壤土,粒狀結(jié)構(gòu),pH值4.35～5.54。在東北片區(qū)西側(cè)、清平高速東側(cè)山腳下有一座山塘。

高溫多雨的南亞熱帶海洋性氣候、優(yōu)越的自然條件,適宜各類植物生長(zhǎng)。地帶性植被屬南亞熱帶常綠闊葉林。由于礦山群開(kāi)采多年，大部分區(qū)域表土已被剝離，區(qū)域植被覆蓋率較低，森林植被已蕩然無(wú)存，剩余山坡植被類型為次生林、人工林，主要有馬占相思純林、荔枝林、桉樹(shù)林。主要植物有：馬占相思(Acaciamangium)、桉(Eucalyptusrobusta)、荔枝(Litchichinensis)、桃金娘(Rhodomyrtustomentosa)、野牡丹(Melastomacandidum)、馬纓丹(Lantanacamara)、簕杜鵑(Bougainvilleaglabra)、鐵芒萁(Dicranopterislinearis)、類蘆(Neyraudiareynaudiana)等。

1.3 整治后的水土生態(tài)

根據(jù)2006年8月深圳市規(guī)劃部門形成的規(guī)劃，確定礦山群整體場(chǎng)平整治方案，分為3個(gè)區(qū)，即清平高速以西為西區(qū)，已建成市政環(huán)衛(wèi)處理設(shè)施；清平高速以東為東北片區(qū)和東南片區(qū)，是主體工程整治區(qū)域，邊坡防護(hù)和生態(tài)修復(fù)業(yè)已完成。場(chǎng)平后的大面積土地，寸土寸金，將用于城市建設(shè)。由于礦山群位于深圳市經(jīng)濟(jì)重鎮(zhèn)布吉街道，因此整治后的土地必須及時(shí)生態(tài)復(fù)綠，恢復(fù)自然景觀，防止水土流失和風(fēng)沙揚(yáng)塵。原來(lái)的自然水土生態(tài)，改變?yōu)槿斯に辽鷳B(tài)，進(jìn)而再改變?yōu)槌鞘薪ㄔO(shè)用地，這也是綠水青山變?yōu)榻鹕姐y山的方式之一。

2 水徑礦山群整治后草本植物在生態(tài)修復(fù)中的應(yīng)用成效

在礦山群不同類型的生態(tài)修復(fù)中，技術(shù)上難易程度差異較大。挖方邊坡中，巖質(zhì)邊坡陡立，坡度甚至大于70°，采用創(chuàng)新的植物營(yíng)養(yǎng)體噴混技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了復(fù)綠。整治后的平坦土地，含砂量高，覆砂礫尾渣平地，所以這部分平坦土地的復(fù)綠，難度很大，并非常規(guī)綠化。通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)和不斷創(chuàng)新，最終也實(shí)現(xiàn)了復(fù)綠效果。在整個(gè)生態(tài)修復(fù)的過(guò)程中，不同時(shí)期、不同邊坡、不同質(zhì)地的生態(tài)復(fù)綠效果，有所差異，主要表現(xiàn)在草灌喬植物群落的組分上差異較明顯。比如，棄土場(chǎng)早期植被以草本植物為主，后期以喬木為主；風(fēng)化石質(zhì)邊坡早期植被以草本植物為主，后期以灌木為主；而陡立的石質(zhì)邊坡植被，一直以草本植物為主。總之，礦山群生態(tài)修復(fù)成效顯著，達(dá)到了保水土、護(hù)邊坡、景觀自然、生態(tài)良好的預(yù)期目標(biāo)，見(jiàn)表1。

表1 深圳市水徑礦山群生態(tài)修復(fù)效果

3 草本植物在水徑礦山群生態(tài)修復(fù)中的幾項(xiàng)創(chuàng)新應(yīng)用

3.1 組合噴草技術(shù)

組合噴草技術(shù)為國(guó)家發(fā)明專利，將草種及穗稈混合物、肥料、紙漿、水混合攪拌均勻制成噴播物料，用輕巧的汽油抽水機(jī)將容器內(nèi)的噴播物料噴射到邊坡或臺(tái)地上，定期養(yǎng)護(hù),至裸露坡面或臺(tái)地長(zhǎng)滿草被。在山高路遠(yuǎn)、交通不便的情況下，一般噴草設(shè)備無(wú)法進(jìn)場(chǎng)施工，此組合噴草技術(shù)具有顯著優(yōu)勢(shì)，可以克服此困難。此外,容器內(nèi)噴播物料的攪拌，采用空壓機(jī)吹氣的方法，攪拌高效均勻，大大降低了人工成本。這項(xiàng)技術(shù)，3個(gè)工人每天能噴播植草1.5萬(wàn)m2，效率很高[5]。

3.2 植物營(yíng)養(yǎng)體噴混技術(shù)

該礦山群邊坡最高處高差達(dá)140 m，從上到下大致可分為土質(zhì)邊坡、風(fēng)化巖質(zhì)邊坡和巖質(zhì)邊坡。巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性好，主體工程沒(méi)有做防護(hù)措施。巖質(zhì)邊坡處于山坡的底部，局部坡度大于70°，十分陡峭，是公認(rèn)的噴混植生方法無(wú)法復(fù)綠的邊坡。深圳暴雨天氣相對(duì)較多，由于植物種子發(fā)芽和成株緩慢，噴混植生方法噴混的營(yíng)養(yǎng)土，極易被雨水沖刷脫落，這是70°以上的邊坡采用噴混植生方法不能成功的主要原因。以往的做法是在坡面上加筑V形槽、種植槽等，在槽內(nèi)回填種植土，再栽種苗木綠化[6]，這樣做顯然成本高、成效低。而新鮮植物枝條在坡面上能很快長(zhǎng)出新的植株，并且其根系發(fā)達(dá)，能有效地保護(hù)邊坡上噴混的營(yíng)養(yǎng)土，因此受雨水沖刷影響較小。經(jīng)研究，將噴混植生方法中常用的植物種子，部分改用本土新鮮植物枝條，噴混前將新鮮植物枝條安放在邊坡上，然后再噴播營(yíng)養(yǎng)土混合物，使邊坡上安放的新鮮植物枝條全部被營(yíng)養(yǎng)土覆蓋。新鮮植物枝條很快長(zhǎng)出新芽和新的植株，能快速綠化巖質(zhì)坡面。

3.3 先鋒短命草種技術(shù)

深圳冬季氣溫一般都在10 ℃以上，仍然可以進(jìn)行生態(tài)修復(fù)施工，只是噴播的草種發(fā)芽和生長(zhǎng)緩慢。但對(duì)于冷季型草種如黑麥草(Loliumperenne)等，情況就不一樣了。黑麥草生長(zhǎng)速度快，7天便可發(fā)芽見(jiàn)綠，20多天即可形成綠色草地，發(fā)揮保水、固土、防塵作用，改善景觀。水徑礦山群的生態(tài)修復(fù)工程利用了黑麥草的這些特性，在正常草種配比的情況下，冬季施工時(shí)添加一些黑麥草種子，復(fù)綠效果非常顯著。即便是到了5月份之后，黑麥草便漸漸消亡，其他草種也會(huì)迅速地生長(zhǎng)起來(lái)。此外，在生態(tài)修復(fù)施工中，加入一年生植物田菁(Sesbaniacannabina)，利用其生長(zhǎng)速度快的優(yōu)勢(shì)，可實(shí)現(xiàn)快速?gòu)?fù)綠，同時(shí)也為其他植物的生長(zhǎng)創(chuàng)造了有利條件。田菁退去之后，其他植物便長(zhǎng)了起來(lái)，并形成穩(wěn)定的群落，從而實(shí)現(xiàn)生態(tài)修復(fù)。

3.4 生物磚排水技術(shù)

生物磚排水技術(shù)為國(guó)家新型專利，具有生態(tài)景觀效果好、生態(tài)功能強(qiáng)、多用途等特點(diǎn)。其施工便捷，在交通不便的山體上施工，優(yōu)越性更加突出；可以干砌，在雨天照常能夠施工，施工成本低；在填方松軟的邊坡上可以整體沉降而不至于因邊坡沉降而產(chǎn)生斷裂；還可重復(fù)使用，避免造成材料浪費(fèi)。其方法是，采用多孔生物磚砌成排水溝，在預(yù)留的生物磚孔內(nèi)注滿含草籽的營(yíng)養(yǎng)土，草籽發(fā)芽長(zhǎng)出小草后，便會(huì)覆蓋生物磚砌體，形成一條綠色排水溝，與周邊環(huán)境融為一體，避免了漿砌片石排水溝對(duì)生態(tài)景觀造成的負(fù)面影響，還可減少雨水損失，從而有利于土壤保墑及植物的生長(zhǎng)。生物磚是利用采石場(chǎng)的廢渣制作的，造價(jià)低廉[7]。

3.5 動(dòng)態(tài)采種利用技術(shù)

該礦山群生態(tài)修復(fù)施工歷時(shí)13年，噴播所用的植物種子較多。經(jīng)觀察，往年已噴播的草本植物中，類蘆、田菁、糖蜜草(Melinisminutiflora)等結(jié)籽量甚多，在研究和掌握這些草種的生長(zhǎng)習(xí)性、種子生產(chǎn)特征的基礎(chǔ)上，可準(zhǔn)確地把握這些草種的成熟期，及時(shí)組織人工采收，用于生態(tài)修復(fù)噴播施工。采收的草種新鮮，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)均很高，確保了生態(tài)修復(fù)施工中的優(yōu)良種源。此外，無(wú)須像市場(chǎng)上銷售的草種那樣，純度、凈度要求高，由于是自收自用，所以草種中可以?shī)A雜一些穗稈等，這樣有利于草種的發(fā)芽生長(zhǎng)。

3.6 山塘水源自流滴灌技術(shù)

從水土生態(tài)理論看，礦山的生態(tài)修復(fù)關(guān)鍵是解決水、土、植被三大問(wèn)題。第一，施工及養(yǎng)護(hù)用水；第二，礦山巖石居多，需要備好種植土；第三，選擇適宜的植物種類。水徑礦山群生態(tài)修復(fù)中，因地制宜地利用了山腳下的一座山塘，將山塘的水，用水泵提到山頂上砌筑的蓄水池，再將蓄水池與石質(zhì)邊坡上的滴灌系統(tǒng)相連通，形成了自流灌溉系統(tǒng)，確保了邊坡生態(tài)修復(fù)養(yǎng)護(hù)用水。自流滴灌養(yǎng)護(hù)節(jié)水、省工、效果好。

4 結(jié) 語(yǔ)

在礦山生態(tài)修復(fù)中草本植物具有不可或缺性，特別是在生態(tài)修復(fù)初期，草本植物可保持水土，為后續(xù)喬灌木生長(zhǎng)及野生植物繁衍創(chuàng)造相對(duì)較好的立地條件；草是生態(tài)修復(fù)的先鋒植物和植物群落的重要組成部分。草本植物的研發(fā)與創(chuàng)新，在本項(xiàng)目生態(tài)修復(fù)工程中起到了關(guān)鍵作用。創(chuàng)新的落腳點(diǎn)在于工程成本的降低和成效的提高。該生態(tài)修復(fù)工程歷時(shí)13年，經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)生了巨大的變化，生態(tài)修復(fù)工程的成本如人工、肥料、燃油等價(jià)格增長(zhǎng)了數(shù)倍，只有通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新才可以提高生態(tài)修復(fù)施工效率，降低成本，并確保生態(tài)修復(fù)成效?？梢哉f(shuō)，是現(xiàn)實(shí)需求推動(dòng)了技術(shù)創(chuàng)新。