北京市正規垃圾填埋場恢復植被特征

張嘉琦,郝培堯,董 麗,李 雄

北京林業大學 園林學院,城鄉生態環境北京實驗室,北京 100083

我國絕大部分城市采用衛生填埋法處理城市垃圾。當垃圾堆體高度達到設計標準后，對停止填埋作業的垃圾填埋場必須實施封場工程，通常包括堆體整形與處理、填埋氣體收集與處理、封場覆蓋、地表水控制、滲瀝液收集處理、封場工程施工與驗收、封場工程后續管理等[1-3]。我國出臺的相應技術規范和標準如《生活垃圾衛生填埋技術規范》(CJJ114-2004)規定，填埋場封場覆蓋后應進行生態恢復；《生活垃圾衛生填埋場封場技術規程》（CJJ112-2007）規定，封場覆蓋保護層、營養植被層的封場綠化應與周圍景觀相協調，并應根據上覆耕植土土層厚度、土壤性質、氣候條件等進行植物配置。垃圾場的植被恢復是封場處理及景觀提升的重要環節之一，有利于加快填埋場廢棄地土地轉型，集約利用城市土地資源，完善城市綠色景觀體系。

根據北京市市政市容管理委員會2014年10月數據顯示，北京市每天產生生活垃圾達1.89萬t。各區縣共15座正規垃圾填埋場，其中8座超負荷運行，一些已達到計劃封場年限的設施仍在作業，徹底封場的填埋場較少；進入2015年后，垃圾日處理能力預期達2.4萬噸，七成垃圾采取更為環保的焚燒、生化等資源化處理方式[4]，7座衛生填埋場將在2～3年內封場。因此在未來，對各填埋場封場后的生態修復勢在必行。

從立地條件來看，15座填埋場多處于鄉鎮平原環境，部分屬于山區溝谷型。對不同類型填埋場的植被現狀、群落特征進行實地調研和分析，有助于篩選出適應不同類型垃圾場立地條件、生態恢復可利用的植物種類，營造高效能的配置形式，提升植被恢復的效率及效果，也為未來垃圾填埋場的生態恢復提供借鑒。

1 研究區概況

經基礎資料收集和實地踏勘，選取北京市5個具有代表性的垃圾填埋場為研究對象，涵蓋不同立地條件、封場時長和植被狀態（見表1）。

選擇鄉鎮平原型垃圾填埋場樣本時，根據封場時長和周邊環境的異質性選擇了北京市近郊的4個正規垃圾填埋場；山谷型衛生填埋場較少，且完成封場的僅門頭溝區垃圾無害化處理中心一座。此樣本地型屬于中、低山（丘陵及山前地帶），地形起伏，溝谷發育，海拔高程在200 m以上，最高286.5 m。目前封場覆膜的堆體上還沒有植被覆蓋，但填埋區周圍及周邊山區均有良好自然植被。植被調研區域總面積約30.5 hm2，海拔178～326 m之間。目前，對于門頭溝地區生態恢復的研究主要集中在廢棄的采石場、煤礦、舊灰窯、砂石坑等區域[5]。由于垃圾無害化處理中心剛剛封場，對于此類型廢棄地的生態修復研究還沒有大量展開。

表1 研究對象基本情況表Table 1 Research object basic situation table

2 研究方法

2015年3～4月中旬對4家鄉鎮平原型填埋場的修復植被進行調查，包括填埋區堆體覆蓋植被、生活區綠化和周邊植被環境三個方面，以堆體為重點調查區（如圖1）；對山區型填埋場場內及周邊植被采用路線調查和樣方法結合的方式，4月下旬至5月初及同年8月下旬進行春夏季調查。場內共調查10×10 m喬木樣方7個；周邊北、南、西南三面山體共調查喬木樣方36個，5×5 m灌叢樣方11個，2×2 m地被樣方6個。在喬木樣方中對喬木進行每木測量；灌木層對角設置兩個5×5 m小樣方，記錄樹種名稱、株高、蓬徑等信息；四角和中心各設1個1×1 m地被層小樣方，記錄物種名稱、蓋度、起源等；對于纏繞、攀援的層間植物，記錄物種名稱、蓋度、起源等因子。灌叢樣方中，在地被層中心和一組對角共設置3個1×1 m小樣方，測量記錄方法同喬木樣方。

根據記錄，分別對各樣方喬木層、灌木層、地被層進行物種重要值的計算和排序：喬木層的重要值IV=(相對多度+相對高度+相對優勢度)/3；其中，相對多度(%)=100×某個種的株數/所有種的總株數，相對優勢度（%）=100×一個種胸高斷面積之和/所有種胸高斷面積之和。灌木層和地被層的重要值IV=(相對多度+相對高度+相對蓋度)/3。地被層物種重要值以相對蓋度表征。據此確定各層優勢種以劃分出不同的群落類別，留存原始數據以用作多樣性等信息的后續研究。

圖1 垃圾堆體剖面示意圖Fig.1 Schematic profile of scrap heap

3 結果與分析

3.1 北京市鄉鎮平原型垃圾填埋場植被恢復的分析

正規垃圾填埋場一般包括填埋區、生活保障區以及沼氣、滲濾液等的綜合處理區。由于場地條件差異，植被選擇以及景觀呈現有所不同。

3.1.1 堆體植被基本樹種構成 在4個垃圾填埋場中，除六里屯填埋場還未對填埋區堆體進行種植覆蓋，其他3個已采取了一定的綠化手段（圖2）。

阿蘇衛和高安屯填埋場堆體表面植被在物種選擇和配置模式上均較為單一，大面積采用結縷草人工草皮和低矮灌木單元重復式的建植形式，灌木種類均為沙地柏(Sabina vulgalis)、小葉黃楊(Buxus microphylla)、金葉女貞(Ligustrum vicaryi)、紫葉小檗(Berberis thunbergii‘Atropurpurea’)；安定填埋場現有植物種類較多且更加自然化，喬灌木種類和覆蓋面積提升，也加入了更多景觀樹種。經統計共有植物22種，隸屬于14科19屬。草本植物共9種，多為野生，其中菊科3種、禾本科、旋花科各2種、藜科1種，以及蘿藦科草質藤本蘿藦(Metaplexis japonica)；喬灌木共12種，其中薔薇科3種，柏科、木犀科各2種，其余分屬黃楊科、豆科、漆樹科、山茱萸科、小檗科；另有1種木質藤本五葉地錦。

3.1.2 堆體植被主要群落模式及差異性分析 封場后植被恢復時長及定位目標對修復植被的選擇有一定的影響。阿蘇衛和高安屯填埋場堆體一層平臺以人工草皮為主，部分區域以高40 cm左右的低矮小灌木組成文字或模紋，覆蓋程度不高。大面積人工草皮需精細養護，“生態修復”手法體現不足；相比之下安定填埋場生態防護型植被修復特色明顯。最初封場的一層平臺植被種植達十年以上，使用的人工高羊茅(Festuca elata)、野牛草(Buchloe dactyloides)草皮群落演替顯著，僅平臺邊緣有部分殘余，現草本層主要為野生草本。坡面采用單獨或混合種植紫穗槐和火炬樹、下覆混播草種植生袋的形式，生長狀況、覆蓋程度好，代替了適應性差、維護成本高的人工草皮，邊坡防護和生態綠化作用突出。面向主要道路的坡面為形成較好的景觀效果，除使用沙地柏、小葉黃楊等小灌木外，還種植有連翹(Forsythia suspensa)、紅瑞木(Cornus alba)、紫葉矮櫻(Prunus cistena)等觀花、異色樹種以及修整形的圓柏(Sabina chinensis)等。木本植物的覆蓋面積總體達90%以上。大量使用的紫穗槐和火炬樹，目前雖存在爭議，均屬已公布的北京市外來入侵植物[6]。在垃圾填埋場人工環境中，若排除對周邊地區的不利影響，利用其適應性強、易于繁殖的特性，比大面積人工草皮更加接近低人工干預、粗放管理的植被恢復模式。二者均為淺根性，也能保證堆體覆膜的安全；水平根系發達，保持邊坡水土、涵養水源的作用明顯；豆科的紫穗槐又是良好的綠肥，無論從生態意義、節約成本還是持續景觀效果來講都更勝一籌。

結合北京城市園林綠化植物應用現狀，從物種組成、生活型及來源方面綜合分析，三個樣本大多選擇了園林綠化中應用頻度和數量較高的物種，如圓柏(Sabina chinensis)、火炬樹(Rhus typhina)、小葉黃楊、金葉女貞、蒲公英(Taraxacum mongolicum)、高羊茅等，分別在喬木、灌木、草本植物的應用頻度或數量排序中處于前10位；但同時，也與城市園林綠地一樣存在鄉土樹種特別是野生本地喬木、花灌木物種應用不足的問題[7]；在草本地被的應用上，封場時間較長的安定填埋場已漸漸將野生綴花草地植物如苦荬菜(Ixeris polycephala)、蒲公英等有意識保留，豐富地被植物景觀、增加物種多樣性、節約管理成本，值得其它填埋場以至城市園林綠地借鑒推廣。

圖2 垃圾堆體的植被恢復Fig.2 Vegetation restoration of scrap heaps

3.1.3 場區整體植被特征 通過對場區其他部分及邊界的植被調查發現，這些區域受填埋環境干擾并不嚴重，植物長勢大體良好。生活區和綜合處理區往往結合水景、小品等形成與一般公園綠地無異的植物景觀。在與周邊植被環境結合的方面，由于六里屯、阿蘇衛、安定填埋場周邊均為鄉鎮農田或苗圃，周邊植被對場內植被恢復模式的借鑒意義不大，基本采用在邊界種植毛白楊(Populus tomentosa)、旱柳(Salix matsudana)、刺槐、臭椿等高大喬木形成防護林帶的模式。

高安屯垃圾填埋場受朝陽區政府對高安屯地區整體規劃的影響，處于大面積城市綠地包圍中，場內綠化與周邊環境相接續，體現規劃層面上綠色景觀和生態恢復的整體性。邊界使用毛白楊、臭椿等作為防護林帶；園區中植物物種豐富度高，觀賞性強，多為人工建植，部分人工林下區域也形成了低維護的野生草被；做到景觀與生態相結合。

3.2 北京市山區溝谷型垃圾填埋場植被恢復的分析研究

門頭溝區垃圾無害化處理中心堆體上還未進行植被恢復；場內其他區域存在垃圾堆放、地表污水徑流的狀況，也與周邊山區生境狀況存在差異。故對場內和場外分別調查。

3.2.1 場內及周邊基本樹種構成 調查中共統計到植物132種，隸屬53個科，119屬。其中，場內植物36種，隸屬21個科，33個屬；菊科、禾本科植物所占比例較高。周邊植物117種，隸屬47個科，106個屬；菊科、薔薇科、豆科、禾本科植物所占比例較高。

全部132種植物中，有常綠喬木3種，占2.3%；落葉喬木為21種，占15.9%；常綠灌木4種，占3.0%；落葉灌木18種，占13.6%；一年生草本34種，占25.8%；多年生草本44種，占33.3%；藤本植被8種，占6.1%。草本植物共占62.9%。

此區域喬木以北京常見鄉土樹種如側柏、榆、山楂、臭椿等為主，長勢穩定；也有桑(Morus alba)、構樹(Broussonetia papyrifera)等植物的自然更新苗，部分已達小喬木狀態。由于人類居住等活動曾對種源的影響，一些廢棄房屋基址等地點有核桃(Juglans regia)及歸化種刺槐等出現。灌木基本為自然植被，種類上與喬木比例相當；場區內和公路兩側也有丁香(Syringa oblata)、沙地柏等人工栽植植物。草本種類最為豐富，基本為野生，未發現人工草皮；層間有攀援或纏繞藤本出現。

3.2.2 場內及周邊典型群落 基于樣方調查，經過優勢種的統計匯總，得到喬木群落13種、灌叢群落6種、地被群落3種，具體分類情況如下表2。

在這些群落中，優勢植被是人工撫育的半自然林，多同種成片分布。包括填埋場外半陰坡上以側柏為優勢種的針葉林，半陽坡上以山楂、榆等為優勢種的落葉闊葉林和填埋場內以榆、臭椿為優勢種的喬木群落，小部分區域也有以刺槐為優勢種的人工林群落；灌叢群落和草本群落主要分布在土壤嚴重裸露、日照強烈的山頂以及場內林緣，以荊條、螞蚱腿子、大花溲疏、酸棗等為優勢種。處于不同立地條件的各類群落在物種組成、多樣性等方面也存在差異，半陰坡下坡位的群落物種組成、層次結構總體上更為復雜，多樣性較高。

表2 門頭溝區垃圾無害化處理中心群落分類表Table 2 Community classification table of waste harmless treatment center in Mentougou District

4 結論與建議

4.1 鄉鎮平原型垃圾填埋場植被恢復特征及方法

鄉鎮平原型垃圾填埋場植被恢復主要針對填埋作業區的垃圾堆體，封場時長對于恢復植被所呈現的狀態有重要影響。因此，可依封場時長遵循“草-灌-喬”的順序逐步進行植被恢復，最終形成喬、灌、草復層綠化模式。從人工建植高羊茅等草皮開始，注意保護逐步發生自然演替的地帶，選擇性保留野生草本群落，如豆科苜蓿（Medicago sativa）、菊科蒲公英、藜科灰菜（Chenopodium album）等，以利用先鋒植物的適應性加速演替和穩定，并為灌、喬的生長創造更佳的土壤條件；此階段可配合種植沙地柏、金葉女貞等低矮、質輕的小灌木，在不破壞堆體覆土穩定性的前提下提高坡面水土保持的效能。之后可種植其他樹型較小、淺根系、耐性強的灌、喬物種，保護自然更新苗，使物種多樣性提升、群落結構更加合理、生態系統更為穩定，可選用紫穗槐、火炬樹等樹種，但更應盡量使用鄉土植物，如連翹、紅瑞木、荊條等；待堆體穩定后，可配合場區整體及周圍景觀種植觀賞性花木，建設具良好景觀效果的植物群落。北京地區可選用圓柏等常綠樹種，紫葉矮櫻、黃櫨（Cotinus coggygria）等色葉樹種，碧桃、櫻花、紫薇（Lagerstroemia indica）等觀花樹種。修復過程中，可采用喬/灌木+草種植生袋或草種噴播等生態工程技術，控制傳統覆土播種造成的土壤侵蝕，滿足臨時邊坡快速綠化要求[8]。

結合周邊城鄉環境，應關注土地利用規劃和生態平衡間的關系[9]。對于垃圾填埋場這一完全人工化的作業環境，除考慮加速植被恢復外，也可開發其他使用功能，從規劃層面上進行生態景觀設計[10,11]。如高安屯填埋場部分區域規劃為公共綠地，建設有地帶性特點的近自然公園；也可建設成高植被覆蓋度的城市“森林島”，使其具備大規模林地生態效益與大尺度植物景觀效果的雙重特性。

4.2 山區溝谷型垃圾填埋場植被恢復特征及方法

修復植物物種的選擇對垃圾填埋場的生態修復有著重要影響[12]。此類填埋場除最初按上述方法對堆體進行建植外，還需著重調查場內次生和周邊原有植被，加入人工干預加速植被恢復進程，以盡量實現將人工破壞的環境恢復到原始或可利用狀態的生態修復目標。以門頭溝區垃圾無害化處理中心為樣本，可供參考的恢復植被物種如下表3。此區域內調查到的草本植物均為野生，難以完全仿照進行人工建植。建議在植被修復過程中采用喬木+灌木+混播草種植生袋的模式，使草本植物逐漸向本地區的自然群落形式演替。

除影響垃圾填埋場植被恢復的土壤營養成分、重金屬和填埋氣等環境因子[13-15]，山區環境更為復雜。據此可引入對坡向坡位、光照、水分、土壤理化性質等因子的采集和分析，進行其與植物群落結構、多樣性等的相關性研究，依據具體環境選擇適宜群落模式。

表3 門頭溝區垃圾無害化處理中心植被恢復推薦物種Table 3 Recommended species for vegetation restoration in Mentougou District garbage disposal center

5 結語

垃圾填埋場這一特殊類型用地環境因子的改善涉及到城市規劃、環境科學與工程、土壤、水土保持、生態、園林等多個學科的技術手段[16]，其生態修復是一個復雜、綜合、長期的過程。植被恢復作為生態修復的重要一環，不僅能夠提升填埋場環境質量和景觀效果，對于土地資源的合理轉化、城市生態系統的優化也有著積極的影響。

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