城市廢棄垃圾場區(qū)景觀生態(tài)恢復研究

楊芳絨,劉欣婷,杜佳

(河南農(nóng)業(yè)大學林學院,河南鄭州450002)

隨著城市的擴展,原來位于城郊的生活垃圾填埋場已經(jīng)越來越靠近城市的人口稠密區(qū),甚至和繁華鬧市相隔不遠,垃圾圍城已是眾多城市面臨的嚴酷現(xiàn)實。城市廢棄生活垃圾填埋場的景觀再造已被眾多學者研究,也是市政環(huán)境治理的重要任務,對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定、城市的健康發(fā)展以及人們生活環(huán)境的改善有著極其重要的意義[1]。

河南省安陽市七里店垃圾填埋場、許昌龐莊生活垃圾處理廠、禹州城北垃圾場等不同策略下,處于不同時期的生活垃圾場,都實施了生態(tài)恢復工程,通過對其景觀恢復結(jié)果的調(diào)查分析比較,旨在探討更有效的策略和措施。

1 概況

安陽市、許昌市、禹州市(縣級市)位于河南省中北部地區(qū),三個城市間跨度273km,均屬北暖溫帶季風氣候區(qū)。許昌市和禹州市熱量資源豐富,雨量充沛,光照充足,無霜期長,年平均氣溫14.7℃。安陽市較靠近北部,四季分明,日照充足,雨量適中,年平均氣溫12.7℃～13.7℃。三個調(diào)查點在地理位置、氣候環(huán)境、植物種類等方面有一定的相似性,為廢棄垃圾場的景觀生態(tài)恢復比較奠定了基礎。

禹州城北垃圾場：禹州城北垃圾場位于禹州市區(qū)的東北部,距市中心2.5km。1990年在原有苗圃附近居民開始傾倒垃圾,后又成為城市集中堆放垃圾處。2001年停止傾倒垃圾,2002年開始進行人工干預的生態(tài)恢復,主要為垃圾堆體整形、覆土工程和植被種植修復工程(見表1)。繞垃圾山一周挖1.5m～3m深的人工湖,覆土的土壤來自環(huán)山挖湖工程,土壤性質(zhì)為沙壤土,平均覆土厚度80cm～100cm,最厚處可達2m。改造后與相鄰的苗圃結(jié)合,形成有山水景觀的禹州森林植物園。

根據(jù)垃圾組成,一部分為房屋拆遷垃圾,一部分為生活垃圾,而人工干預前,垃圾山已經(jīng)在自我恢復的過程中,外層有野生植物生長。

安陽市七里店垃圾填埋場：安陽市七里店垃圾填埋場位于安陽市西南部,占地面積9.1hm2, 1985年建成并投入使用,2004年停止使用,實際使用20年,設計使用期為10年(見表1)。該場先后接納生活垃圾約2.83×107m3,建筑垃圾1.0× 107m3,形成一座超出地面高達50m的垃圾山。

封山治理工程前期工作主要為垃圾堆體整形、場底防滲、填埋氣導排、滲瀝液收集等工程。在整形后的山體上鋪設30cm厚的防滲黏土、50cm厚的種植土。為了保證山體覆土的穩(wěn)定,防止水土流失,種植了喬灌木,并對整個山體坡面播撒草籽,同時將其定位為一座有花有草的近郊小型山林公園。

許昌龐莊生活垃圾處理廠：龐莊垃圾場占地10hm2,而龐大的垃圾山占地就接近6hm2,山高26m,堆放垃圾100多萬噸(見表1)。使用前期是自然露天堆放形式,沒有防滲和覆蓋(見表1)。2007年封場,對其進行生態(tài)恢復規(guī)劃：對垃圾山進行整形、覆蓋、綠化、建設道路、排水、滲濾液導排收集、氣體導排等工程,土壤選用黃土,覆土厚度80cm。其改造完成后將成為附近居民的一處公共休閑場所—西山公園。

2 結(jié)果與討論

2.1 植被調(diào)查

對三個垃圾場的植被調(diào)查主要采用樣方法與踏查法相結(jié)合的方式。首先對垃圾山進行普查,調(diào)查植物種類及其分布狀況。按照機械布點法,在平面圖上設50×50的網(wǎng)格,在網(wǎng)格中心重疊設置三個層次的樣方,即10×10的喬木樣方、2×2的灌木樣方、1×1的草本樣方[2]。調(diào)查因子主要有植物種類、數(shù)量、蓋度、生長狀況、起源、損傷等指標。設置樣點數(shù)分別為：禹州城北垃圾場9個,安陽七里店垃圾場22個,許昌龐莊垃圾場15個。

2.2 植被的種類組成

三座垃圾山的現(xiàn)狀植被由人工植被和自然植被組成,共記錄到野生植物種類16種,分屬11科15屬,人工種植植物種類25種,分屬15科24屬,植物種類構成如表2。

表1 垃圾場基本概況Tab.1 Basic overview of landfill sites

表2 三個垃圾場主要植被組成Tab.2 Main vegetation composed of three landfill sites

2.3 植被修復狀況

三個調(diào)查點位于城市邊緣,較少受到市區(qū)干擾,基本處于自然氣候特征,也基本保持著河南自然植被的特征。

禹州城北垃圾場植被主要為側(cè)柏林,占植物總數(shù)的95%,偶爾摻雜幾顆構樹、五角楓、槐樹。后期為增加山地景觀性,登山臺階兩側(cè)補種紅葉李、桃樹、柳樹等園林樹種。人工干預恢復初期采用的方法為0.5m×0.5m密植側(cè)柏,經(jīng)過幾年的成長,側(cè)柏生長空間越來越少,40%以上側(cè)柏重疊、密擠生長,林中部側(cè)柏因長時間得不到光照,損傷較大,甚至枝葉枯死。因此需要適度移除長勢較差側(cè)柏,釋放生長空間,改善植被景觀。側(cè)柏林郁閉度很大,因此林下植物較少,灌木、草本多在林邊出現(xiàn)。草本均為天然野生植物,以草、艾草為主,相對蓋度較小,分別為2.56%、1.72%。植被群落密度(98.7%)陰坡要高于陽坡(94.2%),側(cè)柏損傷率陰坡(31%)低于陽坡(48%)。

安陽七里店垃圾場以火炬樹+紫穗槐+龍柏+狗牙根的植被群落模式進行植被恢復。垃圾山分為三個大臺地,下層第一臺地植被密度最大,火炬樹相對蓋度為65%,平均樹高3.5m;紫穗槐相對蓋度為15%;石榴樹相對蓋度8%;草本植物以草、狗牙根為主,共有植物8種。第二臺地植被損傷較大,相對蓋度40%,以側(cè)柏(平均高度1.2m,密度12%)、草、狗尾草為主,植物種類12種。初期恢復時撒播的狗牙根大部分已枯死,野生植物草生長能力強,突破枯草,迅速蔓延,部分纏繞在側(cè)柏上。第三臺地出現(xiàn)土壤裸露現(xiàn)象,植被以黑松(平均高度1.5m,密度10%)為主,草本多為草、田旋花、蓄等。植物種類15種,蓋度為27%,草本植物狗牙根75%枯死。

許昌龐莊生活垃圾處理廠是以抗性強植被與園林景觀樹種相結(jié)合的模式進行修復的。狗牙根遍布滿山,相對蓋度為91%,其枯死現(xiàn)象亦較嚴重,死亡率40%,其中陽坡死亡率為60%,陰坡死亡率為20%。部分園林植物損傷較大,長勢較差。龐莊垃圾山也是分為三層臺地,位于最頂層的雪松,最初種植30棵,現(xiàn)完全死亡9棵,死亡率為30%,重度損傷的8棵,中度損傷9棵,輕微損傷3棵,由此可見雪松在垃圾山恢復初期不適宜作為先鋒樹種。龍柏在垃圾山三層臺階均有分布,相對密度由底向上分別為25.6%、14%、10%,長勢良好,但狗牙根對其形成較大危害,部分狗牙根漫過龍柏的高度,侵占其生長空間。

2.4 植被演替規(guī)律

從三個垃圾山植被恢復狀況及恢復年限上來看,填埋場植被分布受填埋時間的影響較明顯,填埋時間越長,植物種類越少,但數(shù)量越多,郁閉越好;時間越短,植物種類越多,但數(shù)量越少,郁閉越差。

三個垃圾山均成臺地狀,植被群落底層臺地植被覆蓋度較高,生長狀況良好但種類數(shù)量不多;上層臺地植被覆蓋度相對較低,植被種類數(shù)量較多。

陰坡植被較陽坡生長狀況良好。

2.5 目標景觀可達性分析

以景觀設計為主導,生態(tài)恢復為出發(fā)點的綜合城市規(guī)劃、生態(tài)工程、環(huán)境保護、社會政策等各學科的拓展融合,逐漸被認為是能突破“垃圾圍城”困境的利器[3]。調(diào)查的三個城市廢棄垃圾場,修復的最終目標都是公共休閑綠地,即以植物景觀為主體、可游可賞的公共空間,必須滿足無異味、無污染、保安全的要求,概括為安全性、健康性、景觀性。人工干預下的植被恢復既是加速廢棄垃圾場達到理想景觀的有效手法之一,又是植物景觀的構成基礎,在景觀生態(tài)恢復中起著至關重要的作用[4]。

禹州城北垃圾場,現(xiàn)在已成為禹州森林植物園的主景—禹王山,其景觀生態(tài)恢復效果是三者中最好的,初步形成了以山林野趣為主,集休閑娛樂、科研科普于一體的較理想園林景觀。究其原因主要有以下幾點：(1)恢復時間。禹王山是三者中使用年限最短,恢復年限最長的垃圾山,屬于恢復的中后期階段,生態(tài)系統(tǒng)較穩(wěn)定。(2)垃圾組成。高濃度填埋氣是填埋場植被恢復的主要限制性因素[5]。禹州垃圾山因其垃圾組成大部分為房屋拆遷、爐灰等垃圾,有機物很少,受填埋氣體的影響較小。(3)土壤選擇。垃圾山覆土為挖湖的沙壤土,透氣性強,又是本地土壤,適應性強。覆土厚度保證了植被根系的生長空間。(4)植被選擇。選擇當?shù)厣L力強的樹種,側(cè)柏根系較淺、抗性較強,水土保持能力較強。(5)地形改造作為主體工程,不僅保證了山體的穩(wěn)定性,而且充分從造景角度考慮,利用挖湖土壤堆起三座山體,作為主山山勢的延續(xù),形成“有高有凹,有曲有深,有峻有懸,有平有坦,自稱天然之趣[6]”的山林景觀。

安陽七里店垃圾山景觀生態(tài)恢復效果最差,分析原因主要有：(1)使用年限最長。安陽垃圾山使用了20年,超期使用10年,恢復前幾年都有不同程度的自燃現(xiàn)象,其污染程度可見一斑,生態(tài)恢復需要更長的時間。(2)水土流失。修復過程中必然有土壤下滑的現(xiàn)象,安陽垃圾山土壤流失現(xiàn)象較嚴重。初期修復時其覆土厚度在80cm左右,現(xiàn)山頂覆土厚度最薄處只有3cm,同時還存在干旱缺水現(xiàn)象,不能滿足植物的生長條件。

許昌龐莊垃圾處理廠恢復效果較不理想,主要原因有：(1)恢復時間較短,處于初期階段,還沒有進入一個相對穩(wěn)定的時期。(2)植被選擇。選擇抗性樹種+園林景觀樹種相結(jié)合的模式進行植被修復,景觀樹種的抗性較弱,對垃圾山的惡劣環(huán)境適應性差,不適合做垃圾山生態(tài)恢復的先鋒樹種。

禹州森林植物園禹王山,景觀生態(tài)恢復較成功,基本滿足了安全性、健康性、景觀性的恢復要求。安陽和許昌垃圾場景觀效果較差,均處于生態(tài)恢復的初期階段,植被恢復狀況不穩(wěn)定,多數(shù)還是野生植被,且疏于管理,整體給人荒涼的感覺,沒有達到景觀性的高度。

3 恢復研究

遵循自然規(guī)律,充分發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)的自我修復能力。填埋場內(nèi)自然恢復是第一步,天然植物相對來說要豐富得多[7]。在調(diào)查的三個垃圾場中,草、狗尾草在三個垃圾場調(diào)查的各個平臺均有出現(xiàn),表現(xiàn)出了較強的生命力,是垃圾山生態(tài)恢復的先鋒樹種,對于河南省鄉(xiāng)土野生植被的利用需要近一步研究,以提高生態(tài)恢復速度。

結(jié)合生態(tài)工程、環(huán)境保護等學科,對垃圾場進行堆體的合理整形、場地防滲、安裝導排系統(tǒng)等工程,以減少滲濾液、填埋氣等有害物質(zhì)對環(huán)境的污染,創(chuàng)建更有利于植物生長的環(huán)境。

植被恢復的首要任務是創(chuàng)建肥沃的土壤以利于植被生長。表土層覆土厚度最少500mm厚耕植土,覆蓋整個最后修復的表面,主要促進植物生長;覆蓋土層覆土厚度最少300mm厚粘土,此層作用是保護下面的排水層和防滲層免受來自上方的潛在傷害[8]。

垃圾山環(huán)境惡劣,樹種選擇是關鍵點。首先必須選擇適宜填埋場所在地區(qū)的植物種類(見表3),還要考慮選擇抗貧瘠、抗有害氣體、材質(zhì)堅韌的樹種,栽植選擇采用喬、灌搭配,密林栽植等方式。

表3 河南中北部地區(qū)垃圾場植被恢復適宜樹種Tab.3 Species of vegetation suitable for landfill restoration in the north-central region of He'nan Province

分期完成生態(tài)恢復。初期以自然恢復的野生先鋒草本植物為主體,選擇適合當?shù)貧夂蛱卣鞯臏\根類耐性植物加速系統(tǒng)恢復[9-10];在這些先鋒植物對環(huán)境進行影響改善后,中后期逐漸引入生態(tài)效應及觀賞性高的植物類群,使恢復后的生態(tài)系統(tǒng)不斷向較理想的頂極群落演替。

4 結(jié)語

廢棄垃圾填埋場的治理與開辟游覽綠地相結(jié)合是環(huán)境工程建設的積極措施,對城市的發(fā)展有著積極的作用。生態(tài)恢復與景觀營造是垃圾山改造的兩大階段,通過人工干預加速受損生態(tài)系統(tǒng)的恢復,待其相對穩(wěn)定后,進行景觀的營造,為城市增加公共綠地空間。河南省在廢棄垃圾場改造過程中要充分結(jié)合本地特點,以生態(tài)恢復為基本,以景觀營造為提升,從而使垃圾場廢棄地發(fā)生質(zhì)的改變。

[1]楊銳,王浩.景觀突圍-垃圾填埋場的生態(tài)恢復與景觀重建[J].城市發(fā)展研究,2010(8)：81-86.

[2]林學端,廖文波.垃圾填埋場植被恢復及其環(huán)境影響因子的研究[J].應用與環(huán)境生物學報,2002,8(6)：571-577.

[3]康漢起,(韓)吳海泳.尋找失落的家園-韓國首爾市蘭芝島世界杯公園生態(tài)恢復設計[J].中國園林,2007 (8)：55-61.

[4]虞蒔君,丁紹剛.生命景觀-從垃圾填埋場到清泉公園[J].風景園林,2006(6)：26-31.

[5]張金偉,常江.城市廢棄地景觀與生態(tài)恢復研究[J].現(xiàn)代城市研究,2007(11)：40-49.

[6]計成.陳植注釋,園冶注釋[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2009.

[7]謝東,敦婉如.植被生態(tài)對城市垃圾的處理利用及改良[J].青島建筑工程學院學報,2002(3)：41-43.

[8]王羅春,趙由才,陸雍森,等.垃圾填埋場穩(wěn)定化及其研究現(xiàn)狀[J].城市環(huán)境與城市生態(tài),2000,5(13)：36-39.

[9]鄧 毅.城市景觀的生態(tài)化設計[J].城市問題,2002 (6)：17-20.

[10]彼得?拉茲.廢棄場地的質(zhì)變[J].風景園林,2005 (1)：29-36.