淺析廣西地區(qū)野生植物對(duì)棄渣場(chǎng)的水土保持防治效益

周韋君，秦 越

（1.廣東粵源水利水電工程咨詢有限公司廣西分公司，廣西 南寧530021；2.北京林豐源生態(tài)環(huán)境規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，100083）

1 引言

生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目棄渣場(chǎng)由于施工期堆積土粒松散、常擾動(dòng)，土壤侵蝕模數(shù)為原地貌土壤侵蝕模數(shù)的幾倍到十幾倍［1～2］。《中華人民共和國(guó)水土保持法》（2011年修訂）第三十八條規(guī)定：“對(duì)生產(chǎn)建設(shè)活動(dòng)廢棄的砂、石、土、矸石、尾礦、廢渣等存放地，應(yīng)當(dāng)采取攔擋、坡面防護(hù)、防洪排導(dǎo)等措施。生產(chǎn)建設(shè)活動(dòng)結(jié)束后，應(yīng)當(dāng)及時(shí)在取土場(chǎng)、開(kāi)挖面和存放地的裸露土地上植樹(shù)種草、恢復(fù)植被，對(duì)閉庫(kù)的尾礦庫(kù)進(jìn)行復(fù)墾?！?/p>

廣西地區(qū)多年水土保持監(jiān)測(cè)資料表明，棄渣場(chǎng)多選用豬屎豆或糖蜜草進(jìn)行綠化恢復(fù)。監(jiān)測(cè)表明這兩種植物適宜高速公路和鐵路項(xiàng)目綠化，不適宜棄渣場(chǎng)區(qū)綠化。施工結(jié)束后棄渣場(chǎng)綠化難、糾紛多等問(wèn)題是生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失治理的難題。因此，選取在棄渣場(chǎng)區(qū)發(fā)揮較高水土保持效益的本土野生植物是很必要的。

2 研究對(duì)象

本研究選取廣西沿海地區(qū)的3個(gè)建設(shè)項(xiàng)目，“廣西沿海鐵路欽州北至北海段擴(kuò)能改造工程（后簡(jiǎn)稱(chēng)欽北）”、“廣西沿海鐵路欽州北至防城港段擴(kuò)能改造工程（后簡(jiǎn)稱(chēng)欽防）”、“新建鐵路玉林至鐵山港工程（后簡(jiǎn)稱(chēng)玉鐵）”，項(xiàng)目所在地為廣西沿海城市的欽州、防城港、北海和玉林，欽防工程正線長(zhǎng)度為62.039km，欽北工程正線長(zhǎng)度為99.474km，玉鐵工程正線長(zhǎng)度為138.8km，工程沿線開(kāi)挖量較大，其中欽防工程共有69處棄渣場(chǎng)，共存放棄渣742萬(wàn)m3，欽北工程共有47處棄渣場(chǎng)，共存放棄渣614萬(wàn)m3，玉鐵工程共有43處棄渣場(chǎng)，共存放棄渣443萬(wàn)m3。

其中欽北與欽防工程為高速鐵路工程，經(jīng)費(fèi)充足，綠化要求較高，對(duì)于棄渣場(chǎng)大部分均按主線邊坡綠化要求設(shè)計(jì)實(shí)施，大部分棄渣場(chǎng)選用豬屎豆或糖蜜草綠化，仍有部分棄渣場(chǎng)多次綠化未見(jiàn)成效，植被成活率低。玉鐵工程為貨運(yùn)專(zhuān)線，經(jīng)費(fèi)較低，因經(jīng)費(fèi)問(wèn)題影響停工一年，大部分棄渣場(chǎng)僅采取攔擋措施，未實(shí)施綠化措施，由于項(xiàng)目區(qū)域氣候條件較好，降雨充足，有部分棄渣場(chǎng)經(jīng)過(guò)2～3年的時(shí)間恢復(fù)自然植被。

豬屎豆（CrotalariapallidAit.）為約1m 高的豆科小灌木，豆科植物作為大地覆蓋物，其固氮可供豆科植物本身氮素和增強(qiáng)地力，豬屎豆韌性較強(qiáng)，已成為優(yōu)良的水土保持植物［3］。

糖蜜草（Melinisminutiflora）為多年生禾本科牧草，原產(chǎn)于非州和巴西，最適生長(zhǎng)溫度20～30℃，最冷月平均溫度不低于6℃［4］。非常耐旱和耐酸瘦土壤，是水土保持的優(yōu)良草種。

自然植被組所生長(zhǎng)植被主要為狗尾巴草（Setaria viridis（L.）Beauv.）、牛 筋 草 （Eleusineindica（L）Gaertn.）、馬唐（Digitariasanguinalis（L.）Scop.）、稗草（Echinochloacrusgalli（L.）Beauv.）等禾本科植物及鬼針草（BidenspilosaL.）、艾蒿（ArtemisiaargyiH.Lev.＆Vaniot）等菊科植物。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)兩年的生長(zhǎng)，自然植被平均高度達(dá)到50cm左右，其中鬼針草與艾蒿最高，能達(dá)到80cm。自然植被交錯(cuò)生長(zhǎng)，蓋度不一，其中牛筋草與馬唐蓋度較高，達(dá)到50%以上。自然植被組植物多為一年生草本植物，項(xiàng)目氣候溫暖濕潤(rùn)，植被交替不顯著，自然植被組棄渣場(chǎng)能達(dá)到常年綠化，且自然植被組所生長(zhǎng)植被均對(duì)土壤要求不嚴(yán)，在弱酸、弱堿性的立地條件上均能良好地生長(zhǎng)。同時(shí)各具有特色的種子傳播能力，如狗尾巴草和鬼針草，種子傳播快，繁殖能力強(qiáng)，植株生長(zhǎng)快［5～6］。尤其禾本科類(lèi)植物的根系主要為須根，具有發(fā)達(dá)的根系［7］，能起到良好的保水固土作用。

對(duì)3個(gè)項(xiàng)目監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，玉鐵工程在DK10＋300、DK13＋000、DK18＋000、DK23＋500這4處施工結(jié)束后，棄渣場(chǎng)均未采取綠化措施，其自然植被恢復(fù)期水土流失量減少。選取這4處作為自然恢復(fù)植被棄渣場(chǎng)；同時(shí)在欽北、欽防兩個(gè)項(xiàng)目延線選取4處采取豬屎豆綠化措施和4處糖蜜草綠化措施的棄渣場(chǎng)，共計(jì)12處棄渣場(chǎng)作為本文研究對(duì)象。

3 研究方法

根據(jù)《土壤侵蝕分類(lèi)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》（SL190－2007），研究區(qū)域?qū)儆谖髂霞t壤丘陵區(qū)，侵蝕類(lèi)型主要為水力侵蝕。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，研究項(xiàng)目各個(gè)棄渣場(chǎng)的侵蝕方式主要為面蝕和溝蝕。導(dǎo)致水力侵蝕發(fā)生的外營(yíng)力主要是水，包括水的下滲、降雨時(shí)的雨滴擊濺力、水流的沖力等，影響水力侵蝕的因素主要有氣候因素、地形因素、土壤因素、植被因素和人為因素等［8］。

對(duì)12處棄渣場(chǎng)進(jìn)行降雨、棄渣成份、植被生長(zhǎng)狀況及土壤侵蝕量進(jìn)行調(diào)查，將棄渣場(chǎng)分為3組進(jìn)行研究，分析在棄渣場(chǎng)采取豬屎豆綠化、糖蜜草綠化、自然植被3種措施的水土保持效益。

4 棄渣場(chǎng)研究背景條件

4.1 降雨條件

項(xiàng)目區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，受海洋濕熱氣流影響大，冬季氣候暖和，夏季多雨高溫。年均氣溫22.5℃，年均相對(duì)濕度74%～82%。每年夏季6～10月受熱帶高氣壓的控制，臺(tái)風(fēng)和熱帶風(fēng)暴年均4～5次，多時(shí)可達(dá)6～7次。在3個(gè)工程的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位進(jìn)行日雨量數(shù)據(jù)收集，根據(jù)季度進(jìn)行分類(lèi)，3年季度的降雨數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 研究區(qū)域關(guān)鍵點(diǎn)位各季度降雨情況 mm

由表1可知，研究區(qū)域年均降雨量較大，降雨集中在每年的二、三季度，其中除玉林地區(qū)外，其他區(qū)域每年的二、三季度降雨量可達(dá)1000mm以上。

4.2 地形地貌條件

施工地處沿海小丘陵和平原區(qū)，造成土壤侵蝕的因素主要為棄渣場(chǎng)的微地形，因施工過(guò)程中施工擾動(dòng)較大，部分棄渣場(chǎng)處于山溝或廢棄池塘，根據(jù)地形條件在凹地內(nèi)進(jìn)行堆渣，棄渣場(chǎng)地形由凹地變成平地；另一部分棄渣場(chǎng)是在平地和谷地進(jìn)行堆渣，平地堆渣堆土不斷加高，形成丘地；谷地堆渣內(nèi)側(cè)形成平地，外側(cè)成坡。本次研究選取在平地或谷地堆渣的棄渣場(chǎng)，綜合施工安全與水土保持防治措施實(shí)施要求，均對(duì)棄渣場(chǎng)進(jìn)行平整修坡，棄渣場(chǎng)坡面為30°～35°。

4.3 土壤立地條件

項(xiàng)目區(qū)土壤類(lèi)型主要有磚紅壤、赤紅壤、水稻土、沖積土、濱海沙地以及濱海鹽土等。棄渣場(chǎng)堆渣主要由施工廢渣、隧道及山體開(kāi)挖破壞石渣等混合組成的渣石及路基開(kāi)挖填換時(shí)的母質(zhì)層風(fēng)化巖石所成的沙石［9，10］。對(duì)棄渣場(chǎng)渣土取樣調(diào)查，分析12個(gè)棄渣場(chǎng)渣土成份，各棄渣場(chǎng)渣土成份比例見(jiàn)表2。

表2 各棄渣場(chǎng)渣土成份比例表 %

3個(gè)工程均為鐵路項(xiàng)目，施工工藝和施工方法類(lèi)似，由表2可知，棄渣場(chǎng)棄渣主要來(lái)自隧道及路基開(kāi)挖出的碎石及路基開(kāi)挖出的母質(zhì)層風(fēng)化沙石，這兩類(lèi)廢渣均難以再次利用。此外，施工過(guò)程中因施工難度及運(yùn)距等問(wèn)題也會(huì)產(chǎn)生部分棄渣。棄渣場(chǎng)均較難綠化。

5 研究結(jié)果

5.1 三種綠化措施植被生長(zhǎng)狀況

植物蓋度、冠層、枯葉落葉層、根系長(zhǎng)度和莖根比等植物整體特征對(duì)水土保持有重要影響［11～13］，對(duì)12個(gè)棄渣場(chǎng)進(jìn)行植物蓋度、枯葉落葉層進(jìn)行調(diào)查，分別在12個(gè)棄渣場(chǎng)隨機(jī)抽取20株植物進(jìn)行根系調(diào)查，調(diào)查結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 棄渣場(chǎng)植被生長(zhǎng)情況對(duì)比

由表3可知，豬屎豆和糖蜜草的植物蓋度較自然恢復(fù)植被高，對(duì)自然恢復(fù)植被進(jìn)行物種調(diào)查，各個(gè)草種叢生密度不一，蓋度在85%左右。

5.2 棄渣場(chǎng)土壤侵蝕模數(shù)

通過(guò)在棄渣場(chǎng)擋土墻外布設(shè)沉沙池，對(duì)棄渣場(chǎng)的土壤侵蝕量進(jìn)行調(diào)查［14，15］。一年的觀測(cè)資料見(jiàn)表4。

表4 植被類(lèi)型不同棄渣場(chǎng)土壤侵蝕模數(shù)對(duì)比

由表4可知，冬季由于糖蜜草枯黃嚴(yán)重，采用糖蜜草綠化的棄渣場(chǎng)水土保持效益尤差；采用豬屎豆綠化的棄渣場(chǎng)由于其冬季生長(zhǎng)情況較好可以發(fā)揮一定的水土保持作用；自然植被組雖也有植被在冬季發(fā)生枯黃現(xiàn)象，但仍有大部分未枯黃，為單一植被綠化棄渣場(chǎng)沒(méi)有優(yōu)勢(shì)。項(xiàng)目區(qū)雖冬季降雨較夏季和秋季減少，仍會(huì)偶發(fā)較大降雨，在降雨量全年均較大的南方地區(qū)，應(yīng)選用常綠植物或混合植物進(jìn)行綠化，以保證天氣突變的情況發(fā)生。

春季降雨量較少，多為梅雨，即連續(xù)多日的小雨，三個(gè)類(lèi)型的棄渣場(chǎng)土壤侵蝕模數(shù)均較低。梅雨降雨強(qiáng)度小，較難形成坡面徑流，即使是尚裸露的棄渣場(chǎng)侵蝕模數(shù)也較低，是一年中水土流失危害最小的季節(jié)，同時(shí)也是最適宜實(shí)施綠化措施的季節(jié)。

夏季和秋季降雨量較大，多為長(zhǎng)時(shí)間的大暴雨，棄渣場(chǎng)產(chǎn)生大面積的水土流失，采用糖蜜草綠化的棄渣場(chǎng)在暴雨期間不能有效地減緩棄渣場(chǎng)坡面徑流，棄渣場(chǎng)由面蝕發(fā)展成溝蝕，造成較大水土流失。自然恢復(fù)棄渣場(chǎng)在植被蓋度較低的邊角易于被沖刷造成水土流失。經(jīng)過(guò)春季的植被恢復(fù)，大部分棄渣場(chǎng)的植物措施均較好地發(fā)揮水土保持作用，但糖蜜草組棄渣場(chǎng)因單一草本植物沒(méi)有茂盛的地上組成并且沒(méi)有發(fā)達(dá)的根系，在暴雨時(shí)仍存在較大的弊端。

降雨為各個(gè)季節(jié)侵蝕模數(shù)變化的主導(dǎo)因素，豬屎豆各個(gè)季度土壤侵蝕模數(shù)差異不大，糖蜜草除春季外，夏秋冬季節(jié)的侵蝕模數(shù)較大，相同人工綠化的棄渣場(chǎng)，雖然豬屎豆與糖蜜草蓋度均在98%以上，但豬屎豆為小灌木植物，茂盛的枝葉能有效地減緩降雨濺蝕力（降雨下滲速度），糖蜜草為草本植物，不具備減緩降雨濺蝕力的能力，甚至部分棄渣場(chǎng)還因?yàn)榻涤晏?，原綠化的糖蜜草被沖毀，形成沖溝，造成水土流失事故。自然植被組由多種植被混合組成，鬼針草及艾蒿長(zhǎng)勢(shì)較高，其它草本植物長(zhǎng)勢(shì)較低，幾種植物交錯(cuò)生長(zhǎng)，地上部分形成了較好的攔擋結(jié)構(gòu)，能有較地減緩降雨濺蝕力。由于調(diào)查的自然植被組為非人工綠化，部分邊角未能綠化到位，調(diào)查時(shí)仍處于裸露狀態(tài)，裸露部分降雨直接沖刷，形成沖溝。

糖蜜草生長(zhǎng)迅速且美觀，是一種良好的綠化植物，但對(duì)棄渣場(chǎng)綠化卻不太適宜。對(duì)于立地條件較好，或有資金實(shí)施后期覆土等整地措施的棄渣場(chǎng)豬屎豆長(zhǎng)勢(shì)良好，并具有固氮作用的豆科植物，不失為一種好的水土保持植物，但棄渣場(chǎng)立地條件大部分均較差，后期整地資金較高，且需要有較專(zhuān)業(yè)的綠化施工。

以上調(diào)查結(jié)果可以表明，在濕潤(rùn)溫暖的南方地區(qū)，降雨條件充沛，在立地條件較差的棄渣場(chǎng)，也可以進(jìn)行利用自然植被恢復(fù)，而非丟荒。自然植被較人工種植的豬屎豆及糖蜜草有較好的水土保持效益，并且在碎石、沙石等立地條件下仍能生長(zhǎng)，無(wú)需人工管護(hù)。由于自然野生植被為叢生雜草，美觀效果較差，并且不適于應(yīng)用到要恢復(fù)為農(nóng)地為棄渣場(chǎng)，不利于耕種。

建議在綠化美觀要求較低或者多次綠化成效較差的棄渣場(chǎng)，選取棄渣場(chǎng)附近荒山和田間本土野生植被進(jìn)行棄渣場(chǎng)綠化，本土野生植被較外來(lái)物種具有更強(qiáng)的立地適應(yīng)性，可降低綠化難度和成本。

6 研究分析

自然恢復(fù)野生植被在開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持中可以發(fā)揮較大的作用，由于自然恢復(fù)植被多為多種雜草叢生，難以單獨(dú)研究一種植被以進(jìn)行水土保持植物措施推廣。并且部分棄渣場(chǎng)因施工設(shè)計(jì)對(duì)綠化要求較高，野生植被難以滿足要求。對(duì)于綠化要求低以及多次綠化效果較差的棄渣場(chǎng)，可采用間伐本土野生植被進(jìn)行綠化，既可降低綠化成本，又能具有較高的綠化成活率。

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